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若何选择合适的无线芯片?可从这几个方面进行考量_功耗_芯片

南宫静远 2025-01-03 08:34:19 0

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当下无线SoC芯片可选择的余地越来越多,那究竟如何选择得当的无线芯片开拓产品,我们从以下几个方面进行考量。

无线技能:当下流行的低功耗无线技能包裹wifi,小无线,LoRa,蓝牙,thread,zigbee,nfc,私有2.4G,NBIoT,2G,3G,4G等等,常用于工厂自动化和智能家居的无线技能包裹Wifi,小无线,BLE,thread,Zigbee,NFC,下图比拟这几种不同的无线协议在数据传输带宽,间隔和功耗上的利害。
根据利用的场景,应选用得当的方案。

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Wifi:Wifi适用于高速视频数据传输,但其功耗较大,目前市情上主流的低功耗wifi芯片较少,内核采取ARM M3或者M4内核,跑大略RTOS,只支持802.15.b/g/n模式,带宽较低,但可以知足干电池供电运用,目前测试到的几家比较好的方案如。

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(图片来自网络侵删)

Zigbee:智能家居不二选择,地位在被BLE MESH寻衅,但Zigbee 3.0推出之后,各家系统可以互联互通,平台的兼容性比以前好了不少。

Sub1G:由于稳定,传输间隔远,可被运用在各种工控领域,TX发射峰值电流较大,但其他韶光系统处于休眠模式,故整体功耗低。

NFC:手机必带,公交系统,门禁系统多为RFID,NFC方案所采纳。

LoRa:独占扩频技能,+20dbm发射功率,功耗低,间隔远,缺陷是带宽利用低,数据吞吐量小。

功耗

始终牢记终极用户体验,如果电池失落效,纵然是最空想的产品也会被抛弃。

以是采取什么供电办法?纽扣电池,干电池,锂电池,长供电?纽扣电池由于其低本钱,尺寸和重量而受欢迎。
考虑到这些产品的电池寿命是至关主要的,并且纽扣电池只能供应大约5 mA的电流峰值而不会受到破坏。
如果驱动更大的电流峰值,电池容量将会受影响。

射频发射功率:蓝牙发射功率较低,常日只支持5dbm发射功率,看规格书指标一样平常看0dbm发射功率。
Zigbee,小无线发射功率可以达到20dbm。
(超过20dbm无法通过安规测试)。

MCU运行功耗:由于大家都利用的ARM内核,这块的功耗各家类似,但须要评估MCU从低功耗模式唤醒到全速运行的韶光是非,韶光越长,功耗越大(这块一样平常不会写到数据手册内),其余须要评估的是MCU全速事情的主频,主频越高,功耗越大。

下图为几种IoT技能的功耗表现:

除规格书以外,提几个降功耗建议:

相应地调度连接间隔,广告间隔和从属延迟。

将多个小数据包组合成较少的大数据包,以减少RF开销。

考虑在传输之前在本地压缩数据以降落RF吞吐量。

识别可以较慢速率发送或不发送的非关键数据。

内存选择

内存的紧张指标 RAM,FLASH,ROM,串行FLASH

RAM:代码中申请的临时变量,全局变量,数组等都是放在RAM当中,RAM的大小会决定改系统的繁芜程度,早起的设备如CC2541,Nrf51822其RAM资源较少,会限定蓝牙作为主真个连接个数,也会影响算法的实行效率(常日实时算法会把代码从flash端加载到RAM内运行)。

常日会考虑RAM空间大于20K.(由于原厂的RTOS和协议也会花费部分RAM空间)。

FLASH:决定程序的关键成分,常日Flash会哀求大于256K,常用的在256K-512K之间,有些厂家,比如Nrf52840推出的1M flash,有点略大,可能是针对穿着设备开拓的产品。

ROM:大家可能会有疑问,为什么这里会讲ROM,由于ROM的本钱低,有些厂家比如Dialog,TI等厂家会把协议栈放在ROM里面,从而降落芯片制造本钱,比如TI公开资料如下所示:

串行FLASH:这个比较故意思,如果IoT的市场经理们去看国产无线芯片和国外无线芯片,可以创造一个故意思的地方,外资企业汇合成flash到芯片上,国产半导体的做法是集成串行flash到芯片,或者外挂flash。
究其缘故原由,本钱!
串行flash便宜,用个大容量RAM,把程序从串行flash加载到RAM中运行,本钱比直接在片上flash运行本钱要低不少。
(只是

OTA空中升级

IoT的产品都处于快速迭代期,不是说产品迭代的快,而是软件更新快,bug,更新交互界面,更新掌握逻辑,等等,所有的这统统不能指望回收产品拆机处理,一定要考虑无线空中升级的功能需求,给自己的产品留条后路。

说到这里,如何把控空中升级的需求:

空中升级速率:

速率的快慢决定了升级的用户体验,空中传输韶光越长,出问题的概率越大,以是,用LoRa的做空中升级难度最大...

内存flash容量:

空中升级可以分为两种升级办法,第一,镜像备份升级,须要固件的两倍的存储空间,新的备份文件首先吸收到flash,重启后,利用勾引程序,运行新的固件。
第二,无镜像升级,进入升级模式后,直接擦除flash内存的运用程序,写入新固件,利用该升级模式须要勾引程序支持OTA功能,这样可以避免升级失落败导致的产品变砖头。

以是Flash的容量也是须要评估的一个方面,不要一味的降本钱,减flash大小。
建议flash的容量选用自己运用层的1.5倍到2倍的flash大小的芯片。

多协议领悟

当前有产品的运用既用到了蓝牙,又用到了小无线,当然可以利用多芯片在办级做集成,但市情上已经有厂家通过绑定不同原厂的晶园实现多协议领悟,一颗\"大众芯片\"大众办理多种协议,个人以为这是个过渡产品,由于内部多晶园,多MCU同时运行,功耗管理是一大寻衅。

目前欧美半导体厂家已经在布局多协议领悟,从芯片设计上动手把2.4G和小无线结合在一颗SOC芯片上,通过软件的分时复用来完成多协议功能。
相信在可期的未来这是一种趋势。
在须要多协议协同运用上可以考虑。
根据德州仪器官宣资料显示,CC1352,CC2642芯片已经支持该功能,并且已经把该技能运用于智能门锁运用。

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