SILICON LABS 超低功耗无线MCU

上网时间: 2010年07月01日? 作者:王浪 应用工程师, 世强电讯? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:超低功耗? 无线MCU?

为满足家居自动化和仪表对能效的需求,Silicon Laboratories (芯科实验室有限公司,简称Silicon Labs)日前宣布推出业界最低功耗单芯片无线微控制器(MCU)。Silicon Labs新推出的超低功耗Si10xx无线MCU(Si1000/1/2/3/4/5,Si1010/1/2/3/4/5)系列产品能充分满足电池供电家居自动化系统、智能仪表、室内监测和安全系统对于功耗和RF的需求。

Si10xx系列产品在5mm×7mm大小的封装内,集成了高性能、超低功耗的CIP-51TM内核8位单片机 C8051F9XX ,以及Silicon Labs固有的 EZRadioPRO 系列RF收发器,仅需要少量外围元件及PCB面积就能组成高性能无线收发系统。其MCU包含高达25MIPS的处理器,64kB的Flash,低功耗电源处理模块,丰富的数字外设如SPI、SMBUS、UART总线,PCA输出阵列,多组定时器,以及模拟外设如具有300KSPS采样速度的10位ADC模块、温度传感器、比较器等等。而RF部分最高20DBM的发射功率,-121DBm的灵敏度,使系统拥有了高达的141DB 链路预算,从而达到了比同类产品几倍的有效工作距离。可以说,Si10xx系列产品提供了目前业界最高性能的单芯片无线MCU解决方案

高性能、资源丰富的MCU

Si10xx家族产品内建了低功耗混合信号片上系统型的MCU。具有优异的性能、丰富的资源及外设。见图FIGURE1.1 主要特性如下:

SILICON LABS 超低功耗无线MCU_ESMCOL_1

该MCU FLASH存储器具有在系统重新编程能力,可用于非易失性数据存储,并允许现场更新8051固件。用户软件对外设具有完全的控制,可以关断任何外设以节省功耗。片内C2开发接口允许使用安装在最终应用系统上的产品MCU进行非入侵式、全速、在系统调试,能够在工业温度范围内用0.9~1.8V或者1.8~3.6V工作(即单节或者两节 AAA电池)。

SILICON LABS 超低功耗无线MCU_ESMCOL_2

领先的RF收发系统

Si10xx家族产品同时集成了EZRadioPRO 系列RF收发器,拥有很宽的工作频率范围, 高灵敏度,多种调制方式,输出功率大且可以很方便编程调节,发射功耗非常低,传输速率高,有141DB的LINK BUDGET 为业界领先!

>频率范围:240-960MHZ

>灵敏度:-121dBm

>FSK ,GFSK 和OOK

>20dBm(Si1010/1) (不需要外加PA ) ,+13 dBm(Si1012/3/4/5)

>18mA@+1dBm

>85mA@+20dBm

>Date rate =256kbps

为什么能够超低功耗工作

该芯片由两部部分组成,超低功耗MCU和射频发射功耗低,是此芯片能超低功耗工作的根本原因,MCU 超低功耗的主要原因是:MCU供电是由DC-DC 和LDO组成供电系统MCU供电,这个系统有两个好处,第一,它能实现单电池供电,可以节省一个电池出来,并联给MCU供电,降低电池成本;第二,假设是双电池供电,和市面上典型的其他低功耗MCU比较起来,它就有更大优势,根据

SILICON LABS 超低功耗无线MCU_ESMCOL_3

在正常工作模式下,在F,C恒定时,我们给MCU供电电压是电池电压一半,此时功耗为市面上典型的其他低功耗MCU四分之一,除去DC-DC(效率比竞争对手效高25%)和LDO 上小部分功率消耗,总功率消耗比市面上的低功耗MCU 还要低很多,大大延长电池寿命,电池成本减少到原来的五分之一,而且MCU处于恒定供电电压,在休眠状态下,DC-DC能被关掉!以下为供电示意图和市面上典型低功耗MCU功耗对比图。

SILICON LABS 超低功耗无线MCU_CMOS M U C供电图_4
CMOS M U C供电图

SILICON LABS 超低功耗无线MCU_市面上典型的MCU 与 silicon-labs si10XX(集成F9XX MCU)功耗对比图_5
市面上典型的MCU 与 silicon-labs si10XX(集成F9XX MCU)功耗对比图

MCU 超低功耗的另个一个原因:唤醒时间短,只需2us ! 另外内置低功耗的smaRTClock, 射频发射电流非常低,在18mA@+1dBm。 故内核为C8051F9XX的silicon-si10XX比业界低功耗的XXMSP430X 功耗低了很多,以下是它们两个之间的比较:

SILICON LABS 超低功耗无线MCU_ESMCOL_6

为什么选择SI10XX产品

可以从以下几个方面考虑:

1、芯片功耗非常低;

2、高性能无线收发系统;

3、高精度的ADC(内建温度传感器);

4、内部有一个极低功耗32位smaRTClock 外设(实时时钟),可以直接用0.9-3.6V的电池电压工作,即使在器件进入最低功耗的掉电方式仍然能正常工作;

5、应用电路简单,外围元件非常少,大大节省PCB面积,降低产品成本,下图为电路参考设计图。

SILICON LABS 超低功耗无线MCU_ESMCOL_7

应用领域

SILICON LABS 超低功耗无线MCU_ESMCOL_8

主要应用于上图所示的四大领域:

1.智能能源和控制: 能量监控,灯控,通道控制

2.安全方面:安全面板,PIR /运动检测 ,门窗传感器

3.测量方面:油,水测量,居家显示,热能管理。

4.汽车电子 :车库门,遥控车钥匙,TPMS 接收器

技术支持

为了提高采用Si10xx无线MCU进行智能家居与智能仪表产品开发的效率,Silicon Labs公司为MCU与系统设计、RF设计与优化,以及网络软件设计提供了丰富的软硬件开发工具。这些工具包括:

1.Si1000-DK和Si1010-DK开发套件

2.用于EZRadioPRO无线产品的SDBC-DK3开发平台

3.无线开发套件(WDS),一套综合性的工具软件。利用它,即使很少或没有RF设计经验,也可以开发出可靠的、低成本的无线应用。

4.EZMACPRO媒体访问控制模块(“无线网络功能包”)

5.完全兼容的无线M – Bus协议栈(EN:13757-4),符合欧洲通用仪表网

以上工具可由Silicon Labs授权代理商世强电讯处直接获得,更多技术支持及产品信息请致电世强电讯。

标签 DSP??

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  • Silicon Labs是一家总部位于美国德州奥斯汀(Austin, Texas)的跨国企业,是领先业界的高效能模拟与混合信号IC创新厂商,拥有世界一流的工程团队。
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