日前，由中國(guó)最大本土分銷企業(yè)世強(qiáng)攜手Silicon Labs共同傾力打造的2014創(chuàng)新技術(shù)巡回研討會(huì)在北京圓滿落下帷幕。此次研討會(huì)從上海啟動(dòng)，巡回至杭州、深圳再到北京，超過(guò)500位熱衷設(shè)計(jì)電子業(yè)界人士到場(chǎng)聆聽(tīng)、體驗(yàn)和交流。

圖1. 世強(qiáng)2014創(chuàng)新技術(shù)巡回研討會(huì)深圳站一瞥。

    從某種意義上說(shuō)，這是一場(chǎng)關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)（IoT）產(chǎn)品與技術(shù)創(chuàng)新的專業(yè)盛會(huì)，來(lái)自雙方的資深技術(shù)專家親臨現(xiàn)場(chǎng)，以物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用為主線，串起了Silicon Labs極具優(yōu)勢(shì)的低功耗MCU、高性能傳感器、高靈敏度無(wú)線收發(fā)器及任意頻點(diǎn)可編程時(shí)鐘技術(shù)等。

    “或許大家還沒(méi)有意識(shí)到，我們所做的產(chǎn)品很多其實(shí)已經(jīng)跟物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)是基于互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和延伸，越來(lái)越多的終端正在不斷融入這個(gè)巨大的網(wǎng)絡(luò)，給我們電子產(chǎn)業(yè)帶來(lái)眾多的發(fā)展機(jī)會(huì)和技術(shù)挑戰(zhàn)�！毖杏憰�(huì)主持人——世強(qiáng)市場(chǎng)經(jīng)理張園根一席開(kāi)場(chǎng)白直切主題。

    相比很多處于概念階段的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和技術(shù)，Silicon Labs公司已經(jīng)在不斷地推出成熟技術(shù)和產(chǎn)品，攜手世強(qiáng)助推各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用“落地”。據(jù)悉，該公司每年有超過(guò)10%的營(yíng)收是來(lái)自物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

    8位/32位超低功耗MCU齊頭并進(jìn)

    MCU是發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)不可缺少的核心技術(shù)，例如在物聯(lián)網(wǎng)的感知層，移動(dòng)終端的體積越來(lái)越小，速度越來(lái)越快，電池壽命越來(lái)越長(zhǎng)……這就要求MCU不光要“嵌入”，還要低功耗。對(duì)Energy Micro的收購(gòu)，強(qiáng)化了Silicon Labs的低功耗嵌入式的設(shè)計(jì)能力。Energy Micro擁有業(yè)界最低功耗的32位微控制器產(chǎn)品——EFM32，其最低待機(jī)功耗只有900nA。

    Silicon Labs亞太地區(qū)MCU高級(jí)市場(chǎng)營(yíng)銷經(jīng)理彭志昌在演講中指出：“與現(xiàn)今市場(chǎng)上排在前10位的其他低功耗微控制器相比，基于Cortex M0的EFM32消耗的能量?jī)H為其他同類8-bit、16-bit 或32-bit 微控制器的四分之一，堪稱微控制器領(lǐng)域省電的王者�！�

    如下圖2所示為EFM32 MCU的產(chǎn)品選擇，按內(nèi)核分為3大類：M0+、M3、M4。其中以M3的系列最為豐富，從低端到高端有4個(gè)系列，包括：Tiny，Gecko，Leopard，Giant。高端還可以支持TFT和USB功能，最大flash可以支持1Mb。最小封裝有QFN24。

圖2. 世強(qiáng)提供豐富的EFM32產(chǎn)品選擇和技術(shù)支持。

    “從M0+到M4，所有型號(hào)的EFM32 MCU都是軟件兼容的，不同型號(hào)之間，相同后綴名可以pin-to-pin兼容，所以對(duì)于后續(xù)平臺(tái)的升級(jí)非常方便。”彭志昌指出。

    雖然收購(gòu)Energy Micro令Silicon Labs的MCU部門增加了250種ARM Cortex-M處理器EFM32 Gecko，但Silicon Labs并沒(méi)有放棄經(jīng)典的8位8051架構(gòu)產(chǎn)品線，這為客戶提供了更加靈活的選擇。

    本次大會(huì)上，世強(qiáng)的資深技術(shù)工程師楊波介紹了100MIPS的8位MCU創(chuàng)新設(shè)計(jì)與應(yīng)用。Silabs 8bit MCU是高度集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)芯片，具有與8051兼容的CIP-51微控制器內(nèi)核，指令集與MCS-51完全兼容。如下圖3所示為Silabs MCU的產(chǎn)品分類，包括：低功耗系列、USB功能系列、常規(guī)系列、汽車級(jí)系列、高性能混合模擬及無(wú)線MCU系列。

圖3. Silabs MCU的產(chǎn)品分類。

    “最早的MCS51內(nèi)核，一般一個(gè)指令周期至少需要12個(gè)時(shí)鐘周期，所以運(yùn)算速度相對(duì)來(lái)說(shuō)比較慢。而Silicon Labs加載了獨(dú)特的指令結(jié)構(gòu)，實(shí)行流水線操作，其70%的指令只需要1到2個(gè)時(shí)鐘周期就可以完成，所以速度達(dá)到25MIPS～100MIPS，并且在整個(gè)電壓范圍內(nèi)全速運(yùn)行。”楊波指出。

    高性能、低功耗（業(yè)界最低Sleep Mode電流10nA，Active Mode電流160uA/MHz）、強(qiáng)大的模擬特性（集成高分辨率16位ADC和12位DAC，高精度振蕩器）和高集成度（USB & Wireless；MCU + Wireless收發(fā)器）是Silicon Labs 8bit MCU最主要的優(yōu)勢(shì)特性。

    盡管世強(qiáng)能給客戶提供的既有32位ARM Cortex-M微控制器，又有經(jīng)典的8位MCU 8051。但光有了這些“硬菜”還不夠，為了簡(jiǎn)化用戶的開(kāi)發(fā)流程，Silicon Labs發(fā)布了Simplicity Studio開(kāi)發(fā)平臺(tái)，并于今年3月份更新了最新版本。最新版Simplicity Studio同時(shí)支持Silicon Labs的32位EFM32 Gecko微控制器和8位MCU的開(kāi)發(fā)，并集成了基于Eclipse的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE），支持32位和8位嵌入式系統(tǒng)。

    眾多產(chǎn)品選擇、良好的軟硬件兼容，專業(yè)的技術(shù)支持讓客戶的平臺(tái)切換、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)更簡(jiǎn)單，大大減少開(kāi)發(fā)工作，縮短開(kāi)發(fā)周期……世強(qiáng)的MCU產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)不勝枚舉。

    實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)的豐富傳感器選擇

    如果說(shuō)MCU是物聯(lián)網(wǎng)中控制系統(tǒng)的大腦，那么大腦將要通過(guò)各種各樣的傳感器來(lái)獲得數(shù)據(jù)。Silicon Labs的傳感器目前涵蓋溫濕度，紅外接近，環(huán)境光，手勢(shì)感應(yīng)，電壓電流，以及全球首款單芯片紫外線傳感器等，能滿足眾多的物聯(lián)網(wǎng)傳感器需求，并且新產(chǎn)品還在不斷推出。

圖4. Silicon Labs的傳感器產(chǎn)品概覽。

    Si11xx 紫外線指數(shù)、環(huán)境光和接近/手勢(shì)傳感器是研討會(huì)上世強(qiáng)專家重點(diǎn)介紹的產(chǎn)品。這是Silicon Labs在今年2月份推出的業(yè)界首款適用于智能手機(jī)和可穿戴式產(chǎn)品的單芯片數(shù)字紫外線(UV)指數(shù)傳感器IC，設(shè)計(jì)旨在檢測(cè)UV光照強(qiáng)度、心臟/脈搏速率、血氧飽和度，以及提供接近/手勢(shì)控制等。

    傳統(tǒng)的UV傳感器由對(duì)UV敏感的光電二極管、外置的微控制器(MCU)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)以及信號(hào)處理固件組成。Silicon Labs首先將所有這些功能集成到單芯片解決方案中，超小的2mm x 2mm封裝有助于減小最終設(shè)計(jì)的尺寸且降低物料清單(BOM)成本。

    UV指數(shù)傳感器的超低功耗架構(gòu)可幫助用戶采用更小電池實(shí)現(xiàn)更薄的可穿戴式設(shè)計(jì)，在每秒一次的UV測(cè)量速率下平均電流低至1.2μA，有效的延長(zhǎng)了電池壽命。在功耗顯著低于同類產(chǎn)品條件下，傳感器也提供了更大的靈敏度和感應(yīng)距離。憑著單一的25.6μs紅外光LED工作時(shí)間，高靈敏度的IR傳感器能夠在移動(dòng)感應(yīng)和手勢(shì)識(shí)別應(yīng)用中明顯延長(zhǎng)電池壽命，同時(shí)保持長(zhǎng)達(dá)50cm的感應(yīng)距離。此外，LED電流動(dòng)態(tài)調(diào)整也進(jìn)一步降低了系統(tǒng)功耗。

    Si1132是全球首款單芯片數(shù)字紫外線指數(shù)傳感器，具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的I²C接口可讀取數(shù)字化的UV指數(shù)數(shù)據(jù)。Si1145/46/47 UV和IR接近/環(huán)境光傳感器，根據(jù)型號(hào)提供單、雙、三個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器集成選項(xiàng)，可為手勢(shì)識(shí)別提供15級(jí)可選擇的驅(qū)動(dòng)等級(jí)。

    此外，世強(qiáng)專家還介紹了Silicon Labs的Si701x/2x溫濕度傳感器，如下圖中的智能家居傳感模塊中就有用到。

圖5. 世強(qiáng)展示的智能家居傳感模塊。

    無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)側(cè)重SUB-G和Zigbee

    對(duì)于實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)必須具備的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，世強(qiáng)的關(guān)注點(diǎn)在于SUB-G和Zigbee技術(shù)。如下圖6所示的Zigbee Demo和Si4438無(wú)線收發(fā)模塊就在展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)吸引了眾多工程師圍觀。

圖6. 世強(qiáng)展示的Zigbee Demo和Si4438無(wú)線收發(fā)模塊。

    使用CMOS的RF技術(shù)一直是Silicon Labs的強(qiáng)項(xiàng)，其被廣泛應(yīng)用于廣播、電視、接口電路等應(yīng)用。但是由于空白頻段技術(shù)尚未興起，想要涉足物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，Silicon Labs還需要發(fā)展新的協(xié)議下的無(wú)線技術(shù)。Silicon Labs收購(gòu)的Ember公司正是智能儀表和家庭區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（HAN）產(chǎn)品的ZigBee技術(shù)世界領(lǐng)先供應(yīng)商，同時(shí)作為ZigBee聯(lián)盟的領(lǐng)袖，他還具有業(yè)內(nèi)最優(yōu)秀的協(xié)議棧，可以支持成千上萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)并避免網(wǎng)路阻塞等狀況的發(fā)生。在代碼應(yīng)用方面都有完整的協(xié)議包，方便用戶按需調(diào)用。收購(gòu)為Silicon Labs增添了Ember ZigBee無(wú)線SoC產(chǎn)品線和相應(yīng)的工具，包括EM35x SoC和網(wǎng)路協(xié)同處理器（NCP）產(chǎn)品以及EmberZNet PRO軟件。
今年3月份，EM35x SoC又添新成員——EM358x SoC產(chǎn)品系列，EM358x SoC產(chǎn)品系列提供了額外的Flash和RAM存儲(chǔ)容量選項(xiàng)，滿足更大、更復(fù)雜的智能能源和家庭自動(dòng)化設(shè)計(jì)需求。

    EM35x和EM358x ZigBee芯片是業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的基于 ARM Cortex-M3 的ZigBeeSoC系列，其可在一個(gè)緊湊的封裝內(nèi)提供無(wú)與倫比的性能、功耗和代碼密度。EM35x和EM358x 系列結(jié)合了一個(gè) 2.4 GHz IEEE 802.15.4 無(wú)線電收發(fā)器與一個(gè) 32 位微處理器、閃存和 RAM，具有受硬件支持的強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)級(jí)調(diào)試功能。這些設(shè)備結(jié)合了 ARM 工具的強(qiáng)大生態(tài)系統(tǒng)，使 OEM 可以簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)過(guò)程，并縮短上市時(shí)間。

    而在SUB-GHz方面， Silicon Labs的新型Si4438 EZRadioPRO產(chǎn)品為中國(guó)智能電表量身定做，是中國(guó)智能電表市場(chǎng)上最節(jié)能的sub-GHz無(wú)線解決方案，所提供的睡眠/待機(jī)電流（50nA，寄存器內(nèi)容保持）比同類收發(fā)器低40倍。

    利用高效的片上功率放大器(PA)，Si4438 IC通過(guò)提供+20dBm輸出功率、-124dBm靈敏度、114dB鏈路預(yù)算和58dB臨近通道抑制等規(guī)格特性，可為智能電表延長(zhǎng)傳輸距離并提供可靠的通信鏈路。同時(shí)，內(nèi)置的分集式天線和跳頻支持可進(jìn)一步擴(kuò)展傳輸距離、增強(qiáng)無(wú)線性能。由于分集式天線緊密集成到Si4438收發(fā)器，因此可以提高系統(tǒng)鏈路預(yù)算8~10dB，即使在惡劣的環(huán)境條件下也可以有效延長(zhǎng)傳輸距離。

    特別值得一提的還有Si4010 發(fā)射解決方案，相比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手解決方案，其外部只需接一個(gè)電容器。

圖7. Si4010 發(fā)射解決方案外部只需接一個(gè)電容。

    在時(shí)鐘方面的創(chuàng)新

    時(shí)鐘被喻為電子系統(tǒng)的心臟，在物聯(lián)網(wǎng)中，自然也少不了這方面的創(chuàng)新�；�于CMEMS（CMOS+MEMS）技術(shù)的MEMS振蕩器，可以說(shuō)是Silicon Labs最顯著的技術(shù)創(chuàng)新之一。通過(guò)結(jié)合MEMS和CMOS兩者的最好特性，CMEMS可編程振蕩器能夠?yàn)槌杀竞凸�耗受限的嵌入式、工業(yè)和消費(fèi)類電子應(yīng)用提供最佳的通用型振蕩器解決方案，最終成為優(yōu)秀的石英晶體振蕩器（XO）替代解決方案。CMEMS相比XO的優(yōu)勢(shì)如下：

    1、針對(duì)成本、空間和功耗敏感型應(yīng)用的通用振蕩器；

    2、定制樣片交付時(shí)間少于2周；

    3、直接替換晶體振蕩器 (XO) ；

    4、在客戶現(xiàn)場(chǎng)使用現(xiàn)場(chǎng)編程器立即定制樣片；

    5、高穩(wěn)定性和可預(yù)見(jiàn)性供應(yīng)鏈；

    6、在全溫度范圍、撞擊、震動(dòng)等環(huán)境下，具有10年的高穩(wěn)定頻率輸出；

    7、性能與XO相比，在震動(dòng)、撞擊、溫度和老化環(huán)境下更可靠。

    Silicon Labs時(shí)鐘產(chǎn)品集包含所有構(gòu)建強(qiáng)大、可靠的系統(tǒng)時(shí)鐘樹(shù)所需的模塊。如下圖8所示，世強(qiáng)提供一站式時(shí)鐘產(chǎn)品的采購(gòu)�！皬膱D中的金字塔可以看到，除了頂尖的產(chǎn)品，比如原子鐘、銫子鐘，TXO、UXO目前還沒(méi)有涉及，而像去抖時(shí)鐘，XO、VCXO，包括X86的時(shí)鐘等，世強(qiáng)都能提供，您只需要告訴我們你的時(shí)鐘頻點(diǎn)參數(shù)需求，剩下的我們幫你完成！”Silicon Labs Silicon Labs高級(jí)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師羅林全表示。

圖8. 世強(qiáng)提供一站式時(shí)鐘采購(gòu)服務(wù)。

    把脈物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大趨勢(shì)，幫助客戶成功

    以上介紹的MCU、傳感器、無(wú)線收發(fā)器及任意頻點(diǎn)可編程時(shí)鐘技術(shù)只是世強(qiáng)&Silicon Labs物聯(lián)網(wǎng)解決方案的一部分。事實(shí)上，物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)龐大而多樣化的市場(chǎng)，需要混合信號(hào)技術(shù)、最大能源效率和多樣化產(chǎn)品，所有對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應(yīng)用核心半導(dǎo)體器件的要求都可以歸結(jié)為：高集成、高性能、低功耗、種類多、體積小、速度快等，在IoT這個(gè)令人激動(dòng)的應(yīng)用中，需要無(wú)線、低功耗 MCU、電源、傳感器、軟件和開(kāi)發(fā)工具的全方位支持。

    正如研討會(huì)主持人總結(jié)道，“世強(qiáng)在過(guò)去20年中不斷進(jìn)行企業(yè)能力建設(shè)，不斷進(jìn)行市場(chǎng)和技術(shù)創(chuàng)新以開(kāi)拓新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，致力于幫助客戶成功。把脈物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大趨勢(shì)，未來(lái)世強(qiáng)將攜手Silicon Labs為中國(guó)廠商提供更多最具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的創(chuàng)新產(chǎn)品和技術(shù)方案�！�<