日前，由中國最大本土分銷企業(yè)世強攜手Silicon Labs共同傾力打造的2014創(chuàng)新技術巡回研討會在北京圓滿落下帷幕。此次研討會從上海啟動，巡回至杭州、深圳再到北京，超過500位熱衷設計電子業(yè)界人士到場聆聽、體驗和交流。

圖1. 世強2014創(chuàng)新技術巡回研討會深圳站一瞥。

    從某種意義上說，這是一場關于物聯(lián)網(wǎng)（IoT）產(chǎn)品與技術創(chuàng)新的專業(yè)盛會，來自雙方的資深技術專家親臨現(xiàn)場，以物聯(lián)網(wǎng)應用為主線，串起了Silicon Labs極具優(yōu)勢的低功耗MCU、高性能傳感器、高靈敏度無線收發(fā)器及任意頻點可編程時鐘技術等。

    “或許大家還沒有意識到，我們所做的產(chǎn)品很多其實已經(jīng)跟物聯(lián)網(wǎng)相關聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)是基于互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和延伸，越來越多的終端正在不斷融入這個巨大的網(wǎng)絡，給我們電子產(chǎn)業(yè)帶來眾多的發(fā)展機會和技術挑戰(zhàn)。”研討會主持人——世強市場經(jīng)理張園根一席開場白直切主題。

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

    8位/32位超低功耗MCU齊頭并進

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

    Silicon Labs亞太地區(qū)MCU高級市場營銷經(jīng)理彭志昌在演講中指出：“與現(xiàn)今市場上排在前10位的其他低功耗微控制器相比，基于Cortex M0的EFM32消耗的能量僅為其他同類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. 世強提供豐富的EFM32產(chǎn)品選擇和技術支持。

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

    雖然收購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并沒有放棄經(jīng)典的8位8051架構產(chǎn)品線，這為客戶提供了更加靈活的選擇。

    本次大會上，世強的資深技術工程師楊波介紹了100MIPS的8位MCU創(chuàng)新設計與應用。Silabs 8bit MCU是高度集成的混合信號系統(tǒng)級芯片，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、汽車級系列、高性能混合模擬及無線MCU系列。

圖3. Silabs MCU的產(chǎn)品分類。

    “最早的MCS51內(nèi)核，一般一個指令周期至少需要12個時鐘周期，所以運算速度相對來說比較慢。而Silicon Labs加載了獨特的指令結構，實行流水線操作，其70%的指令只需要1到2個時鐘周期就可以完成，所以速度達到25MIPS～100MIPS，并且在整個電壓范圍內(nèi)全速運行。”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)勢特性。

    盡管世強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，為了簡化用戶的開發(fā)流程，Silicon Labs發(fā)布了Simplicity Studio開發(fā)平臺，并于今年3月份更新了最新版本。最新版Simplicity Studio同時支持Silicon Labs的32位EFM32 Gecko微控制器和8位MCU的開發(fā)，并集成了基于Eclipse的集成開發(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)的技術支持讓客戶的平臺切換、產(chǎn)品開發(fā)更簡單，大大減少開發(fā)工作，縮短開發(fā)周期……世強的MCU產(chǎn)品優(yōu)勢不勝枚舉。

    實現(xiàn)萬物互聯(lián)的豐富傳感器選擇

    如果說MCU是物聯(lián)網(wǎng)中控制系統(tǒng)的大腦，那么大腦將要通過各種各樣的傳感器來獲得數(shù)據(jù)。Silicon Labs的傳感器目前涵蓋溫濕度，紅外接近，環(huán)境光，手勢感應，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/手勢傳感器是研討會上世強專家重點介紹的產(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，設計旨在檢測UV光照強度、心臟/脈搏速率、血氧飽和度，以及提供接近/手勢控制等。

    傳統(tǒng)的UV傳感器由對UV敏感的光電二極管、外置的微控制器(MCU)、模數(shù)轉換器(ADC)以及信號處理固件組成。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計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可幫助用戶采用更小電池實現(xiàn)更薄的可穿戴式設計，在每秒一次的UV測量速率下平均電流低至1.2μA，有效的延長了電池壽命。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距離。憑著單一的25.6μs紅外光LED工作時間，高靈敏度的IR傳感器能夠在移動感應和手勢識別應用中明顯延長電池壽命，同時保持長達50cm的感應距離。此外，LED電流動態(tài)調(diào)整也進一步降低了系統(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)標準的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)型號提供單、雙、三個LED驅動器集成選項，可為手勢識別提供15級可選擇的驅動等級。

    此外，世強專家還介紹了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. 世強展示的智能家居傳感模塊。

    無線網(wǎng)絡技術側重SUB-G和Zigbee

    對于實現(xiàn)萬物互聯(lián)必須具備的無線網(wǎng)絡技術，世強的關注點在于SUB-G和Zigbee技術。如下圖6所示的Zigbee Demo和Si4438無線收發(fā)模塊就在展會現(xiàn)場吸引了眾多工程師圍觀。

圖6. 世強展示的Zigbee Demo和Si4438無線收發(fā)模塊。

    使用CMOS的RF技術一直是Silicon Labs的強項，其被廣泛應用于廣播、電視、接口電路等應用。但是由于空白頻段技術尚未興起，想要涉足物聯(lián)網(wǎng)領域，Silicon Labs還需要發(fā)展新的協(xié)議下的無線技術。Silicon Labs收購的Ember公司正是智能儀表和家庭區(qū)域網(wǎng)絡（HAN）產(chǎn)品的ZigBee技術世界領先供應商，同時作為ZigBee聯(lián)盟的領袖，他還具有業(yè)內(nèi)最優(yōu)秀的協(xié)議棧，可以支持成千上萬個節(jié)點并避免網(wǎng)路阻塞等狀況的發(fā)生。在代碼應用方面都有完整的協(xié)議包，方便用戶按需調(diào)用。收購為Silicon Labs增添了Ember ZigBee無線SoC產(chǎn)品線和相應的工具，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存儲容量選項，滿足更大、更復雜的智能能源和家庭自動化設計需求。

    EM35x和EM358x ZigBee芯片是業(yè)內(nèi)領先的基于 ARM Cortex-M3 的ZigBeeSoC系列，其可在一個緊湊的封裝內(nèi)提供無與倫比的性能、功耗和代碼密度。EM35x和EM358x 系列結合了一個 2.4 GHz IEEE 802.15.4 無線電收發(fā)器與一個 32 位微處理器、閃存和 RAM，具有受硬件支持的強大的網(wǎng)絡級調(diào)試功能。這些設備結合了 ARM 工具的強大生態(tài)系統(tǒng)，使 OEM 可以簡化開發(fā)過程，并縮短上市時間。

    而在SUB-GHz方面， Silicon Labs的新型Si4438 EZRadioPRO產(chǎn)品為中國智能電表量身定做，是中國智能電表市場上最節(jié)能的sub-GHz無線解決方案，所提供的睡眠/待機電流（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通過提供+20dBm輸出功率、-124dBm靈敏度、114dB鏈路預算和58dB臨近通道抑制等規(guī)格特性，可為智能電表延長傳輸距離并提供可靠的通信鏈路。同時，內(nèi)置的分集式天線和跳頻支持可進一步擴展傳輸距離、增強無線性能。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)鏈路預算8~10dB，即使在惡劣的環(huán)境條件下也可以有效延長傳輸距離。

    特別值得一提的還有Si4010 發(fā)射解決方案，相比競爭對手解決方案，其外部只需接一個電容器。

圖7. Si4010 發(fā)射解決方案外部只需接一個電容。

    在時鐘方面的創(chuàng)新

    時鐘被喻為電子系統(tǒng)的心臟，在物聯(lián)網(wǎng)中，自然也少不了這方面的創(chuàng)新。基于CMEMS（CMOS+MEMS）技術的MEMS振蕩器，可以說是Silicon Labs最顯著的技術創(chuàng)新之一。通過結合MEMS和CMOS兩者的最好特性，CMEMS可編程振蕩器能夠為成本和功耗受限的嵌入式、工業(yè)和消費類電子應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)勢如下：

    1、針對成本、空間和功耗敏感型應用的通用振蕩器；

    2、定制樣片交付時間少于2周；

    3、直接替換晶體振蕩器 (XO) ；

    4、在客戶現(xiàn)場使用現(xiàn)場編程器立即定制樣片；

    5、高穩(wěn)定性和可預見性供應鏈；

    6、在全溫度范圍、撞擊、震動等環(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、撞擊、溫度和老化環(huán)境下更可靠。

    Silicon Labs時鐘產(chǎn)品集包含所有構建強大、可靠的系統(tǒng)時鐘樹所需的模塊。如下圖8所示，世強提供一站式時鐘產(chǎn)品的采購。“從圖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目前還沒有涉及，而像去抖時鐘，XO、VCXO，包括X86的時鐘等，世強都能提供，您只需要告訴我們你的時鐘頻點參數(shù)需求，剩下的我們幫你完成！”Silicon Labs Silicon Labs高級現(xiàn)場應用工程師羅林全表示。

圖8. 世強提供一站式時鐘采購服務。

    把脈物聯(lián)網(wǎng)技術大趨勢，幫助客戶成功

    以上介紹的MCU、傳感器、無線收發(fā)器及任意頻點可編程時鐘技術只是世強&Silicon Labs物聯(lián)網(wǎng)解決方案的一部分。事實上，物聯(lián)網(wǎng)是一個龐大而多樣化的市場，需要混合信號技術、最大能源效率和多樣化產(chǎn)品，所有對于物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應用核心半導體器件的要求都可以歸結為：高集成、高性能、低功耗、種類多、體積小、速度快等，在IoT這個令人激動的應用中，需要無線、低功耗 MCU、電源、傳感器、軟件和開發(fā)工具的全方位支持。

    正如研討會主持人總結道，“世強在過去20年中不斷進行企業(yè)能力建設，不斷進行市場和技術創(chuàng)新以開拓新的業(yè)務領域，致力于幫助客戶成功。把脈物聯(lián)網(wǎng)技術大趨勢，未來世強將攜手Silicon Labs為中國廠商提供更多最具競爭優(yōu)勢的創(chuàng)新產(chǎn)品和技術方案。”<