Устройства Интернета вещей (IoT), используемые для интеллектуального освещения и автоматизации зданий, быстро развиваются.с их ролями, переходящими от простых узлов управления к богатым взаимосвязанным системамЭти системы должны поддерживать более высокие вычислительные требования, надежную производительность безопасности и более высокую производительность радиочастот (RF).Разработчики подвергаются растущему давлению, чтобы сбалансировать различные требования, такие как многопротокольная связь, расширенные функции безопасности и энергоэффективность, а также стремиться снизить затраты на счет материалов (BOM) и сложность системы.Ключ к удовлетворению потребностей этих развивающихся приложений IoT заключается в принятии передовых беспроводных систем на чипах (SoC).
В статье рассматриваются проблемы, с которыми сталкиваются разработчики новых устройств и систем Интернета вещей.и затем представить, как беспроводный IoT SoC следующего поколения Silicon Labs решает эти проблемы с помощью архитектуры сверхнизкой мощности.Эта архитектура объединяет высокопроизводительные процессоры с несколькими выделенными подсистемами, обеспечивая осуществимое решение.
Как диверсифицированные потребности приводят к эволюции устройств в сторону более высокой интеграции
Умные устройства с линейным питанием, используемые в таких приложениях, как светодиодное освещение, умные розетки и переключатели, как ожидается, будут обеспечивать более богатую функциональность в более коротких циклах разработки.Проектировщики этих устройств сталкиваются с рядом строгих требований: они должны интегрировать более высокие возможности обработки, несколько беспроводных стандартов,и надежные показатели безопасности при строгом контроле затрат BOM и обеспечении предсказуемого поведения устройств в непрерывной рабочей среде.
Сложность беспроводных соединений усугубляет это давление. Протоколы Bluetooth (BLE), Zigbee, Thread и Matter с низкой энергией все чаще сосуществуют.создание решений на основе единого протокола или комплекса архитектуры с несколькими чипамиПоддержка нескольких гетерогенных протоколов с помощью внешних компонентов может замедлить прогресс разработки и привести к низкой эффективности.Дизайн Интернета вещей перешел к использованию беспроводных SoC с одним чипомЭтот тип чипа интегрирует обработку приложений, функции безопасности и беспроводные операции в одно устройство.
Развитый беспроводный IoT SoC интегрирует всю функциональную схему стека
Рисунок 1: передовой беспроводной IoT SoC интегрирует весь функциональный стек, достигая более высокой эффективности проектирования по сравнению с ранними решениями с несколькими микросхемами. (Изображение: Silicon Labs)
Эти SoC с их передовой архитектурой могут обеспечить высокую производительность, надежную безопасность и гибкие возможности подключения,создание возможности для разработчиков более эффективно реагировать на быстро меняющиеся требования к интеллектуальным устройствам.
Интегрированная архитектура может удовлетворить разнообразные потребности новых приложений IoT
Серия SixG301 объединяет все функции, необходимые для линейных интеллектуальных устройств.SoC SixG301 основан на процессоре Arm Cortex-M33 мощностью 150 МГц с цифровыми инструкциями обработки сигнала (DSP) и арифметическими единицами с плавающей запятой (FPU) (рисунок 2). Подсистема процессора сочетает в себе ядро с памятью на чипе с случайным доступом (RAM), совместно упакованной флэш-памятью, контроллером прямого доступа к памяти (DMA) и интерфейсом отладки.Эта архитектура также обеспечивает всеобъемлющую поддержку умных устройств через специальные аппаратные модули для подключения, безопасность, управление энергией, часы, таймеры и периферийные устройства (включая специальные функции для светодиодного освещения).
Схематическая схема архитектуры SoC EFR32BG22 от Silicon Labs (нажмите, чтобы увеличить)
Рисунок 2: беспроводная архитектура SoC SixG301 интегрирует обработку приложений, беспроводное подключение и безопасность,обеспечение масштабируемой производительности и снижение сложности системы для линейных интеллектуальных устройств(Изображение: Силиконовые лаборатории)
Для дизайнеров серия SixG301 предоставляет масштабируемое решение, которое может удовлетворить широкий спектр требований.Серия Bluetooth SoC SiBG301 поддерживает BLEСерия многопротокольных SoC SiMG301 не только поддерживает те же опции Bluetooth, но и добавляет поддержку IEEE 802.15.4 физический слой (PHY) и слой контроля доступа к медиа (MAC), подходящий для беспроводных сетей с низкой скоростью передачи данных, включая Zigbee, Matter over Thread и OpenThread.Различные модели также предлагают дополнительные варианты конфигурации, обеспечивающий до 512 КБ оперативной памяти и 4 МБ безопасной на чипе исполнения (XIP) четырехканальной серийного периферийного интерфейса (QSPI) флэш-памяти.Все члены серии SoC SixG301 обладают теми же основными возможностями, которые требуются для устройств IoT следующего поколения..
Усовершенствованные приложения Интернета вещей полагаются на надежное соединение, и серия SixG301 предназначена для надежной работы даже в среде с высокой плотностью, подверженной помехам, типичной для этих приложений.Эта серия беспроводных радиостанций малой мощности (LPW) (рисунок 3) интегрирует ядро радиопроцессора, оперативной памяти и выделенных путей передачи и приема сигналов, обеспечивающих полную подсистему подключения.