物联网(loT)的迅猛发展是关键的行业大趋势之一,而无线互联是loT的重要构建块。安森美半导体提供符合Sub-GHz, 2.4 GHz, Sigfox, Thread, Zigbee、蓝牙低功耗(BLE)等各种标准协议的高性能、超低功耗无线互联方案,并支持各种定制协议和专有协议的开发和应用,以满足不同的loT互联需求。重点应用市场包括工业loT、车联网(V2X) ,移动医疗和便携式设备。
loT边缘节点方案概览
loT的一端是云,靠近数据中心,另一端是边缘节点,靠近传感器网络和各种执行器。针对边缘节点,安森美半导体具备全面的loT产品阵容,涵盖感知、互联、电机驱动、LED照明驱动、处理/MCU、有线充电、无线充电及电源管理等构建块,提供多种封装技术,包括多芯片封装(如传统的并排(Side by Side)封装、更高集成度的堆叠式(Stacked die)封装)、系统级封装(把夭线和无源器件集成到单个封装,简称SiP)、微型封装、模块化封装等,并通过相关的测试和认证,帮助实现高集成度、高能效、具成本优势的创新loT方案。
在无线互联方面,安森美半导体提供符合Sub-GHz,2.4 GHz, Sigfox, Thread, Zigbee, BLE等协议的无线互联方案,从标准产品、RF和MCU核心器件、模块、定制方案乃至开发硬件和软件的整体方案,帮助设计人员加快产品开发和上币时间。

Sub GHz/2.4 GHz无线互联方案
安森美半导体提供独立的可编程低功耗Sub GHz RF收发器内核、超低功耗2,4 GHz IEEE 802,15,4 R收发器内核、系统单芯片(SoC)、CodeBlocks集成开发环境(IDE)以及Radiolab软件。设计人员可根据需求灵活搭配硬件内核、封装和添加软件,实现不同的方案。表3列出了现有的硬件组合。
AX8052F143窄带Sub GHz RF SoC把软件无线电AX5043和MCU内核8052如AX8052F100组合,针对SubGHz无线应用。其中AX5043频率范围27MHz至1050 MHz,数据速率100 bps至125 Kbps,支持FSK, MSK, 4-FSK,GFSK, GMSK, ASK, AFSK, FM, PSK的调制模式,功耗低,在433 M H z/868 M H z下的接收电流仅9.5 mA,在16dBm, 868 MHz下的发射电流典型值仅45 mA,接收灵敏度极佳,在100 bps, 868 MHz FSK的灵敏度达-135 dbm。8052 MCU内核提供20 MHz主频,8.25 KB RAM, 64 KBFlasho AX8052F143的各项参数与AX5043基本一致。电源电压范围1.8 V至3.6 V,工作温度范围-40℃至+80℃,符合世界主要地区的无线电管理规范如EN 300 220 V2,3,1、EN 300422、FCC Part15.247、FCC Part15.249、FCC Part 90等。
AXMOF243窄带Sub GHz RF SoC把AX5043和MCU内核ARM Cortex MO+组合。ARM Cortex MO+提供48 MHz主频,8 KB RAM,64 KB Flash。
完整的CodeBlocks IDE包括全集成的、支持安森美半导体所有RF SoC的相关开发套件,无缝集成专有RF协议的支持,通过按下RadioLab代码生成器按钮,生成无线部分的固件代码。针对8052,支持IAR和SDCC;针对M0+,支持IAR和ARM GCC。
Radiolab是无线收发器寄存器配置器和固件生成器,设计人员可通过Radiolab选择PHY和MAC层选项配置如颇率、调制、数据速率、带宽、地址或数据包过滤、可配置的header/footer、帧、支持同步和异步协议、唤醒无线电配置等等,生成的固件与CodeBlock无缝集成,还支持常见的无线电测试如误码率(BER)及简单的数据包错误率演示示例。
Sigfox无线互联方案
安森美半导体提供soc如AX-S Fxx/AX-S Fxx-API支持所有Sigfox区域,和SiP支持RCZ1 区域,所有参考设计都通过Sigfox认证,并提供AT指令控制的调制解调器的应用编程接口(API),帮助客户加速产品上市时间,同时,带有软件开发工具包(SDK)的API可扩展更多应用。
以Slgfox SiP模块AX-SIP-SFEU为例,它把一个Sigfox无线电IC、分立的RF匹配、所需的所有无源器件和固件集成在一个微型方案中。优势有:微型,仅占基于PCB模块方案空间的10%;功耗超低,待机电流、睡眠电流和深度睡眠模式电流分别仅为0.55 mA, 1.2 μA和180 nA ;无需外部器件,具有所有相关的审批和Sigfox验证,显著降低设计风险,加快上市时间,并简化供应链。AX-SIP-SFEU通过通用异步收发器(UART)接口进行设备连接。AT命令用于发送帧和配置无线电参数;对于想要编写自己的软件以实现真正的单芯片方案的设计人员,可使用AX-SIP-SFEU-API .
基于IEEE802.15.4的无线互联方案
针对基于IEE E802.15.4物理层的应用,安森美半导体主要提供符合ZigBee 3.0、Thread/6LoWPAN的产品,这些产品都包括必要的软件资源和协议栈。如NCS36510单片式SoC是经优化的超低功耗R干MCU,针对ZigBee、Thread、专有ARM Cortex-M3 MCU和2,4 GHz 802.15.4 RF收发器,特别适合智能家居、智能楼宇等应用。NC S36510接收电流典型值仅3.6 mA,在8dBm的发射电流仅14.3 mA,灵敏度一99 dBmARM Cortex-M3 MCU提供32 MHz主频,48 kB RAM,640 KBFlasho ZigBee的协议栈已包含在}AR软件开发套件(SD日中。该方案提供1V至1.6V的1V电压模式和2V至3.6 V的3V电压模式。
BLE无线互联方案
针对BLE,安森美半导体蓝牙5认证的SoC RSL 10为多领域toT应用提供行业最低蓝牙功耗,如智能楼宇/城市、照明/家电、抄表、监控、火灾/烟雾探测器等工业应用,助听器、病人监测、血糖仪等移动医疗,车钥匙、传感器、T-BOX、车联网(V2X)等汽车应用场景,以及可穿戴等消费级无线设备。此外,RSL10还支持蓝牙Mesh网络。RSL10领先于嵌入式微处理器测试基准协会(EEMBC)ULPMark能效评测取得该评测史首次超过1 ,000分的成绩在睡眠模式下的最低功耗仅62.5 nW,在0 dBm, 3V工作电压下的峰值发射电流和峰值接收电流分别仅4,6 mA和3,0 mAo
RSL10具有1.1 V至3.3 V的宽电压范围,内置DC-DC,LDO等电源管理单元、AES128数据安全加密、384 kB Flash(有256 k B空间供用户程序使用,使用ARMS Cortex-M3处理器,支持标准的B匕E协议栈和2.4 GHz专有协议,天线接口无需外部巴伦,凭借蓝牙5可实现2兆位每秒(Mbps)的速度。同时,RSL10还集成32位双乘加器(Dual-MAC) DSP内核LPDSP32以满足加强的信号处理需求。
RSL10采用不同的封装可满足多种应用场景:如6x8mm的RSL10 SiP含天线、滤波、电源管理、无源器件,并通过多国的体系认证,可实现最简单的导入设计;采用6x6mm QFN的RSL10适用于工业、消费和医疗应用;针对汽车应用,提供7x7 mm可润湿侧翼QFN封装,符合AEC-Q100认证,具备-40至+105℃的工作温度范围;针对空间极为受限的应用,提供2.3x2.3 mm的晶圆级芯片封装(WLCSP)。
例如,RSL10的超低功耗特性极其适用于通过能量采集实现完全免电池的方案。能量采集方案指系统自身将机械能或光能等能量转换为电能,无需电线或电池供电,适用于难以维护的应用场景。
安森美半导体提供RSL10 SDK、开发硬件,并视乎需要提供LPDSP32开发工具。RSL10 SDK包括蓝牙协议栈、示例代码、库、文档、Arm Cortex-M3处理器开发(GNU工具链)、Eclipse和Keil集成开发环境、CMSIS软件包。开发硬件包括开发板和USB Dongle。
小结
安森美半导体丰富的无线互联方案阵容涵盖币场各种标准协议,具有低功耗、灵活的产品组合和多种封装形式等优势,结合针对loT边缘节点的感知、驱动、计算、电源管理等全面的产品阵容,促成工业物联网、智能家居/楼宇、移动医疗、车联网等广泛的loT应用。