Het Internet of Things (IoT) -apparatuur dat wordt gebruikt voor intelligente verlichting en gebouwsautomatisering, ontwikkelt zich snel.met hun rollen verschuiven van eenvoudige besturingsnodes naar rijk onderling verbonden systemenDeze systemen moeten hogere rekenaarbehoeften, robuuste beveiligingsprestaties en hogere radiofrequentie (RF) -prestaties ondersteunen.Ontwerpers staan onder toenemende druk om uiteenlopende eisen zoals multi-protocol connectiviteit in evenwicht te brengen., geavanceerde beveiligingsfuncties en energie-efficiëntie, terwijl er ook gewerkt wordt aan het verminderen van de kosten van de materialenrekening (BOM) en de complexiteit van het systeem.De sleutel tot het aanpakken van de eisen van deze opkomende IoT-toepassingen ligt in het aannemen van geavanceerde draadloze System on Chip (SoC) -apparaten.
Dit artikel heeft tot doel de uitdagingen te bespreken waarmee ontwerpers van opkomende IoT-apparaten en -systemen worden geconfronteerd.en vervolgens introduceren hoe Silicon Labs' draadloze IoT-SoC van de volgende generatie deze uitdagingen aanpakt door middel van zijn ultra-lage energiearchitectuur.Deze architectuur combineert hoogwaardige processors met meerdere speciale subsystemen, waardoor een haalbare oplossing wordt gevonden.
Hoe gediversifieerde behoeften de evolutie van apparaten naar een hogere integratie stimuleren
Het is steeds meer verwacht dat lijn aangedreven slimme apparaten die worden gebruikt in toepassingen zoals LED-verlichting, slimme stopcontacten en schakelaars in kortere ontwikkelingscycli een rijkere functionaliteit bieden.De ontwerpers van deze apparaten worden geconfronteerd met een reeks strenge eisen: ze moeten hogere verwerkingscapaciteiten integreren, meerdere draadloze normen,en robuuste beveiligingsprestaties, waarbij de BOM-kosten strikt worden gecontroleerd en het voorspelbare gedrag van de apparaten in een continue bedrijfsomgeving wordt gewaarborgd.
De complexiteit van draadloze verbindingen verergert deze druk.het maken van oplossingen op basis van een enkel protocol of een complex met meerdere chipsHet ondersteunen van meerdere heterogene protocollen door middel van externe componenten kan de ontwikkelingsvooruitgang vertragen en resulteren in een lage efficiëntie.IoT-ontwerp is verschoven naar het gebruik van single-chip draadloze SoC's, zoals Silicon Labs' SiMG301/SibG301 3-serie draadloze SoC (figuur 1). Dit type chip integreert applicatieverwerking, beveiligingsfuncties en draadloze operaties in één apparaat.
Gevorderde draadloze IoT-soc integreert het volledige functionele stapel schema
Figuur 1: De geavanceerde draadloze IoT-SoC integreert de gehele functionele stack, waardoor een hogere ontwerpefficiëntie wordt bereikt in vergelijking met vroege multi-chipoplossingen.
Deze SoC's, met hun geavanceerde architectuur, kunnen hoge prestaties, robuuste beveiliging en flexibele connectiviteitsmogelijkheden bieden.het ontwerpers in staat stellen effectiever te reageren op de snel veranderende vraag naar slimme apparaten.
Geïntegreerde architectuur kan voldoen aan de uiteenlopende behoeften van opkomende IoT-toepassingen
De SixG301-serie integreert alle functies die vereist zijn voor intelligente apparaten met lijnvermogen.de SixG301 SoC is gebaseerd op een 150 MHz Arm Cortex-M33-processorkern met digitale signaalverwerkingsinstructies (DSP) en schommelpunt-arithmetische eenheden (FPU's) (figuur 2)Het processor-subsysteem combineert de kern met op de chip gelegen geheugen met willekeurige toegang (RAM), co-gepakte flashgeheugen, direct memory access (DMA) controller en een debugging interface.Deze architectuur biedt ook uitgebreide ondersteuning voor slimme apparaten via speciale hardware modules voor connectiviteit, beveiliging, energiebeheer, klokken, timers en randapparatuur (inclusief speciale functies voor LED-verlichting).
Schematisch diagram van de SoC-architectuur EFR32BG22 van Silicon Labs (klik om te vergroten)
Figuur 2: De draadloze SoC-architectuur SixG301 integreert applicatieverwerking, draadloze connectiviteit en beveiliging.het bieden van schaalbare prestaties en het verminderen van de systeemcomplexiteit voor lijn-aangedreven slimme apparaten. (Fotobron: Silicon Labs)
Voor ontwerpers biedt de SixG301-serie een schaalbare oplossing die kan voldoen aan een breed scala aan vereisten.de SiBG301 Bluetooth SoC-serie ondersteunt BLEDe SiMG301 multi-protocol SoC-serie ondersteunt niet alleen dezelfde Bluetooth-opties, maar voegt ook ondersteuning toe voor IEEE 802.15.4 fysieke laag (PHY) en media access control layer (MAC), geschikt voor draadloze netwerken met een lage gegevenssnelheid, waaronder Zigbee, Matter over Thread en OpenThread.verschillende modellen bieden ook extra configuratieopties, met maximaal 512 KB RAM en 4 MB beveiligd on-chip execution (XIP) quad-channel serial peripheral interface (QSPI) flash geheugen.Alle leden van de SixG301-SoC-serie beschikken over dezelfde kernmogelijkheden die vereist zijn voor de volgende generatie IoT-apparaten..
Geavanceerde IoT-toepassingen zijn afhankelijk van robuuste connectiviteit en de SixG301-serie is ontworpen om betrouwbaar te werken, zelfs in omgevingen met een hoge dichtheid en gevoelig voor interferentie die typisch zijn voor deze toepassingen.Deze serie draadloze (LPW) radio's met laag vermogen (figuur 3) bevat een radioprocessorkern, RAM, en speciale zend- en ontvangspaden, waardoor een volledig connectiviteitssubsysteem ontstaat.