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      • MCU、传感器、无线连接——Silicon Labs为可穿戴设备提供最全面解决方案

        Siliconlabs | 11/329/2015 | 01:59 PM

        2015年对于中国的可穿戴市场来说是意义重大的一年,这一年出现了所谓“爆品”,即单品销量超过百万的智能手环。从处理器到显示器,可穿戴供应链也在飞速成熟,越来越多的供应商开始针对可穿戴设备单独开发产品线。

         

        可穿戴设备细分化,医疗健康成最主要应用

        据Berg Insights预测,可穿戴设备市场年均出货量将在2019年前达到1.7亿。随着物联网(IoT)的持续发展,可穿戴电子产品所能提供的价值也逐步增加。在可穿戴设备发展初期,智能手表是其代表性产品。此类产品不仅能够显示时间,还可以与用户周围的环境进行交互。医疗、健康领域成为可穿戴设备瞄准的首批市场,通过加速度和生物传感器,这些设备能够分析用户的运动和健康状况。

         

        苹果的Apple watch成为代表性产品,这类产品通常能够运行操作系统,但需要强大的处理能力和电池续航能力,并且每天都需要充电。然而可穿戴厂商逐渐发现,消费者需要的是根据不同的差异化需求提供定制化的产品和服务。因此不带显示屏的运动跟踪器或腕带开始成为主流产品,此类产品的优点在于成本低、易于使用,并且电池续航时间非常长。

         

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        Greg Fyke,Silicon Labs物联网无线产品营销总监

         

        Silicon Labs物联网无线产品营销总监Greg Fyke表示,伴随着在固态传感器、低功耗微控制器和无线SoC领域内的持续创新,尽管可穿戴设备的外形和大小没有发生太多变化,但是其计算能力和网络连接能力正在大大加强。“穿戴式装置应用还是局限于个人自身的使用,因此使用者的新鲜感易于衰退,以致有些言论担忧穿戴式装置未来的发展性。”Greg Fyke表示,未来穿戴式装置的需求功能只会有增无减,他认为未来的重点发展方向将是医疗监控领域,以及安全、移动支付和社交网络领域。“以往患者的身体检查数据只能短暂采集,但是穿戴式装置将可长时间采集更具参考性的数据来供医疗人员做出更有利的判断分析。”

         

        针对这些领域,Silicon Labs提供超低功耗MCU、生物计量传感器、光学和环境传感器以及无线连接解决方案,可应用于诸如Fitbit和Misfit等公司生产的健康跟踪器,以及像麦哲伦(Magellan)智能运动手表和英特尔(Intel)的Basis Peak手表等智能手表中。

         

        Greg Fyke认为,一款成功的产品必须在价格、性能、功能、电池寿命以及吸引人的外观、感觉和表现等方面提供完美的组合,一项成功的可穿戴设计需要聚焦在它要产生的“用户体验”上,这些体验包括外观、感觉和与最终用户的交互。

         

        MCU如何适应可穿戴设备的低功耗需求?

        Greg Fyke表示,在可穿戴产品设计中,工程师必须考虑三个关键因素:各种操作模式下的功耗(节能)、从匹配电路到天线之间的适当RF设计,以及设计中器件的集成度。

         

        Greg Fyke表示,MCU是任何嵌入式设计中的一个关键器件。对于可穿戴应用来说,选择低功耗、性能卓越的微控制器是关键。“ARM Cortex-M系列已跃居为一种领先的低功耗处理平台。Cortex-M0+是一种两级流水线架构,通过平衡一些性能效率来实现更低的工作模式电流消耗。Cortex-M3和M4则提供一种三级流水线架构,以及功耗和性能之间的良好平衡。M4处理器的单精度浮点单元和数字信号处理器(DSP)扩展可以极大地为软件算法缩短完成时间并降低能耗,如卡尔曼滤波这种用来从嘈杂的传感器数据中提取信息的算法。而智能手表则需要更先进的处理器,如M7或专用内核,它们通过平衡一些功效来实现更高的处理能力和更高带宽的内存接口。”

         

        Greg Fyke表示,市场上可用的MCU可为长电池续航时间提供许多种低功耗优化措施。Silicon Labs为其基于ARM架构的EFM32 MCU定义了5种能耗模式:EM0(活动/运行)、EM1(休眠)、EM2(深度休眠)、EM3(停止)和EM4(关闭)。这5种模式使得设计人员能够灵活地决策和优化系统的整体功耗。

         

        据介绍,Silicon Labs的节能型32位EFM32 Gecko MCU 已被广泛地部署于可穿戴应用中。“我们也为可穿戴设备提供领先同侪的光学和生物计量传感器。随着我们最近收购了芬兰Bluetooth创新厂商Bluegiga,我们现在可以为很多需要Bluetooth连接的可穿戴应用提供理想的低功耗Bluetooth Smart模组、无线SoC和软件协议栈。”

         

        RF天线

        对于可穿戴设备来说RF天线设计也非常重要。由于尺寸和成本限制,大多数无线可穿戴设备的天线发射特性都较差,因为它们通常简单地把天线打印在PCB板面材料上。为了补偿天线损耗或低增益,最简单的方法是增加RF输出功率来获得期望的输出功率,然而这又会带来功耗的增加。更好的设计和更低的匹配电路损耗成为天线设计的一大难点。Silicon Labs提供的Si4010“片上遥控器”发射器,有集成的天线调谐电路,能够在这些时候动态地补偿天线。这种电路不仅控制功耗,而且也确保无线电辐射保持在法规限定范围之内。

         

         http://www.esmchina.com/ART_8800137534_1100_2206_0_9c419c24.HTM

      • 基于云的Apps带动综合式数据中心网络对于频率灵活 时钟发生器的需求

        Siliconlabs | 11/329/2015 | 09:54 AM

        作者:Silicon Labs计时产品资深营销经理Phil Callahan

         

        前言

        消费移动装置如:Netflix、Hulu、YouTube、Spotify、Pandora等在线游戏的云串流服务使网络带宽的需求暴增,并带动了网络基础设施供应商纷纷开发数据中心系统来支持大幅提升的数据速率,像是10G、40G和100 Gbps。另外,提供网络型运算和存储服务的商用云计算日益普及也进一步推升了现今的数据中心对于应用灵活、高带宽网络的需求。

         

        图1是说明这些普及基于云串流服务对于互联网流量带宽成长的影响。Cisco的Visual Networking Index (VNI) Forecast(2014年6月)预估了以下的市场趋势:

         

        • 到2018年时,Netflix、YouTube、Pandora和Spotify等云应用与服务将占移动数据总流量的九成。
        • 2018年的全球网络流量将比2013年大上三倍,相当于每个月33B DVDs,或每小时46M DVDs的流量。

        到2018年时,消费在线游戏的流量将比2013年大上四倍。

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        1Cisco VNI20146

         

        基于云的应用带动数据中心的网络统合

        如果要稳定播放Netflix的视频或Spotify的高质量音频串流,服务供应商就必须布建数据中心的硬件来支持三个主要的网络,如图2所示。

         

        • LAN/WAN网络通常是包含1 Gb、10 Gb和/或100 Gb的以太网交换机连接数据中心LAN的网状交换结构,以及光传输网络(Optical Transport Networking)与WAN的互连。这些网络是将数据中心的内容传到云,最终传给用户。

         

        • 运算网络包含许多以电缆互连的服务器和交换机“刀片(blade)”、PCB背板或光链路。这些互连合并使用了1 Gb、10 Gb的以太网、PCIe,在某些情况则是InfiniBand。运算网络中的网络接口不但必须支持高速率的数据,还必须支持非常低的延迟,这点对于串流视频和音频服务的质量至关重要。

         

        存储网络主要是采用光纤信道、Gb或10Gb以太网交换器,以及利用PCIe来直接链接的存储子系统。这些网络所存储的内容相当大量,所以需要可应付高速的协议。

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        为了满足内容提供商对于互联网带宽迅速扩展的需求,数据中心的运算和存储网络必须变得较为扁平,并加强横向互连。这种较为扁平的架构就是所谓的“综合式数据中心”,数据中心内的服务器对服务器以及服务器对存储通讯都必须靠它来改善,并且会直接影响到延迟与串流服务的质量。除了具有延迟效能上的优点,综合式数据中心的架构也有很高的扩展性,能从事运算服务器和存储硬件资源的软件虚拟化,以支持服务带宽瞬息万变的需求。有些厂商把这个架构称为软件定义网络(SDN)。

         

        传统的时钟树设计对综合式数据中心来说太过复杂

        随着数据中心的运算和存储网络与高速的以太网、光纤信道以及嵌入式可插式高密度板卡的横向互连PCIe链路,这对系统工程师也产生了新的要求,尤其是时钟树的设计人员。设计人员必须找到时钟树的解决方案,同时支持高带宽网络协议日益提高的功能密度与广度,并缩减PCB的尺寸、功耗与成本。

         

        我们以传统的时钟树设计法来考虑数据中心交换器板卡,如图3所示。无论这个板卡是用多个IC安装在PCB上,还是以系统单芯片(SoC)解决方案为主,运算交换器板卡的主要功能都是支持LAN、运算服务器板卡和存储装置之间的同步、高带宽、低延迟通讯。数据中心交换器板卡是在支持把高速的LAN与多协议的存储流量整并到扩充性很高的网络中。不过,用来支持数据中心交换器板卡的传统时钟树很复杂(参见图3),需要八个时钟树的组件:

        • 三个晶体振荡器(XO)
        • 三个缓冲器IC
        • 两个时钟发生器IC

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        多线道SerDesPHY参考频率

        时钟树很复杂的主要原因在于,高速通讯链路基本上是依赖每种网络接口的多线道、高速的串行器/解串器(SerDes)和物理层装置(PHY)。SerDes芯片和PHY是数据中心交换器板卡至关重要的基本组件。依照网络类型(LAN/WAN、运算、存储)、协议(GbE、10 GbE、光纤信道、PCIe)以及传输媒介(光纤线缆、铜线或PCB背板),每个高速的SerDes或PHY装置都需要低抖动参考频率,而且有很多的运转频率并不相同。由于协议和实体媒介的标准不同,这些参考频率鲜少是整数相关。例如161.1328125 MHz的频率跟156.25 MHz的频率就是小数相关(66/64)。这种小数关系使得低抖动SerDes频率很难同步产生,因为必须用到小数分频器。比起只有整数的PLL时钟发生器所使用的整数分频器,传统的时钟发生器所使用的小数分频器产生的抖动要大得多,使设计人员不得不采用比较昂贵与专用的晶体振荡器来生成每一个独特的频率。

         

        CPU、存储器与系统时钟

        有些IC对于抖动的要求可能非常严格(像是SerDes和PHY),有些切换器板卡功能的要求则比较宽松(100 MHz的PCIe、75到150 MHz的可变式CPU,以及166.66 MHz的DDR-333存储器时钟)。不过,由于传统解决方案的灵活性和集成度有限,时钟树的设计人员不得不使用多个时钟发生器、晶体振荡器(XO)和缓冲器来完成时钟树。

         

        因此,为了满足数据中心交换器板卡在提高网络接端口密度与带宽上有增无减的需求,时钟树的设计人员所需要的时钟发生器应该要有:

        • 多个低相位抖动SerDesPHY参考时钟完全符合网络(1/10/100G的以太网)、存储(光纤信道、PCIe)和运算(PCIe、Infiniband)的主流标准对于抖动性能所要求的严格规格。一般来说,抖动的规格从1 ps RMS左右到低于300 fs RMS(12 k到20 MHz)不等。

         

        • 频率灵活性,一面同步产生范围广泛的整数和小数相关时钟频率 ,同时固守网络、运算和存储以及频率抖动的严谨规格。在运转中改变频率而不影响其他输出的能力也大有用处。比方说,这能让以速度来分级的CPU满足不同的产品成本与市场需求。

         

        • 最高度的集成,以大幅缩减PCB的面积、成本和组件数量,并尽量提高系统的端口密度与每位成本。

         

        为综合式数据中心设计时钟树的新做法

        相对于传统的时钟发生器,像Silicon Labs的Si5341/40时钟家族这种新一代的时钟解决方案充分运用了小数与整数频率合成的灵活性,集成度也比较高。这种架构性的做法提供了有效率、省钱、单芯片的解决方案来把所有个别的计时功能整合到单一的IC,又不用牺牲抖动的性能。Si5341时钟之所以能对任何的输出同步产生任何达800 MHz的整数或小数频率,而且一般的抖动都小于150 fs,关键就在于Silicon Labs独家的MultiSynth小数分频技术。

         

        如图4中所示,Si5341时钟是用单一的低功耗压控振荡器来驱动五个独立的MultiSynth小数分频器,并通过非阻塞的交点式交换器连结到有10路频率输出的数组上。在这个架构的第一阶段,MultiSynth高速小数-N分频器会在两个最近的整数分频器数值之间无缝切换,以产生精确的时钟频率,频率合成误差则是0 ppm。为了消除这个过程所产生的相位误差,MultiSynth会计算小数-N分频器所产生的频率以及所要的产出频率之间的相对相位差,并动态调整相位,以符合理想的频率波形。这种新颖的做法使任何产出的频率频率从1 kHz到800 MHz都能产生出来,而且误差为0 ppm。在整数模式中,结果是相位抖动效能优于100 fs RMS,在合成模式中则是不到150 fs,所以小数与整数相关频率都能同步产生。如欲了解详情,可浏览相关白皮书Innovative DSPLL ® and MultiSynth Clock Architecture Enables High-Density 10/40/100G Line Card Designs

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        4Si5341功能框图

         

         

        频率灵活使数据中心交换机刀片的时钟树设计改头换面

        利用具频率灵活性、超低抖动、10路输出的Si5341时钟发生器,开发人员就能把数据中心交换机刀片的时钟树从八个个别的组件缩减到只剩下一个高效能时钟。(参见图5)

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        总结

        基于云的串流服务将推高需求更高的数据速率。为了适应这些要求,高速网络和数据中心设备必须要具备频率灵活性的时钟发生器IC解决方案来支持更快的数据速率。高效能、具频率弹性的Si5341/40时钟发生器能产生任何频率,并达到绝佳的抖动性能(在整数模式中不到100 fs RMS,在小数合成模式中不到150 fs RMS)。数据中心时钟树的设计人员在为综合式数据中心建造高弹性、高带宽的互联网基础设施设备时,可充分运用这些新的频率产品和Silicon Labs的ClockBuilder Pro软件,以便把所需要的计时组件材料列表和复杂度降到最低。

      • 电池供电设备的 USB 连接性

        Siliconlabs | 11/329/2015 | 09:47 AM

        Happy-gecko-press-imager-vertical.jpg

        作者 Silicon Labs MCU 32 位产品经理 Alf Petter Syvertsen

         

        简介

        过去十年中,通用串行总线 (USB) 因为其易用性、耐用性和即插即用的优势,一直被工业和消费设备 的设计者用作连接其他应用设备的接口。USB 的主要优势是简化了消费者控制外围设备和传输数据 的方式。随着超过 30 亿使用 USB 的设备进入市场,USB 不仅成为了消费设备中采用率增长最快的接 口,而且在工业市场中的采用率也显著增长。

         

        但是,在嵌入式解决方案中要利用 USB 的易用性、耐用性和即插即用的优势并不是件容易的事。在小 型便携式设备中,添加 USB 作为通信接口时至少会使设备电流消耗加倍,因此必须使用比原始设计 预期更大的电池。

         

        为了与流行的 USB 接口进行通信,就需要升级传统串行接口,这经常对电源预算造成更大的负担。开发 人员通常要在使用两倍大的电池和增加设备成本之间做出选择,这样要么降低了美观性,要么必须去掉最主要的特色功能。此文章介绍了 USB 标准如何从使所有 PC 连接实现标准化的梦想变成最先进技术的过 程,让使用电池供电的小型设备也能连接任何设备。

         

        USB 简史

        如果您曾经观察过 90 年代晚期的 PC 背面,您会记得用于将不同类型硬件连接到计算机的多种标准接口。 其中有 5 针 DIN、PS/2、串口、并口,也可能配有一个或两个 SCSI 口,如果是游戏玩家,声卡上也 可能配有游戏接口。

         

        USB 的最初开发人员意识到了这个问题,在 1995 年开始设计一种可以取代所有标准的机器对机器 (M2M) 通用标准。90 年代晚期,USB 得到应用,起初只在混合接口中增加一个接口。在 21 世纪初,USB 开 始普及,经过一系列升级之后,现在成为了应用最广泛的 M2M 接口之一。通过查看笔记本或手机上的 USB 标准接口就知道其普及程度。您的手机配有一个接口,即 USB。如果您的笔记本购买于 2010 年 之后,除显示屏和网络接口之外,其余都是 USB 接口。

         

        USB 标准将拓扑网络分为设备和主机。主机是启动通信和供电的机器,在桌面上一般为您的计算机。设 备是连接到主机并对主机的命令进行简单回应的下游装置。在桌面上,鼠标和键盘是典型的 USB 设备。

        USB 接口的方便之处是其可以为连接的设备供电,因此鼠标和外部硬盘无需外部电源。USB 标 准指定主机至少为设备提供 100 mA 电流,如果是理想状态,主机应可以为设备提供 500 mA 电 流。以下是 USB 的最初标准:PC 始终为主机,且始终连接到墙壁。USB 标准的此要求可有效阻 止开发低功耗的 USB,因为始终有足够的功率可用。

         

        但是如果是电池供电时,此 M2M 接口的情况如何呢? 当主机也是便携式设备时有什么影响?

         

        当今 USB 硬件的影响

        今天的便携式设备经常用到的一个词就是“功率预算”。功率预算是指设备可以消耗多少电量,它基于电池大小和所要求的电池寿命。例如,某应用设备配有 250 mAh 电池,需要两天(48 小时)的电池寿命, 则功率预算大约为 5 mA。此功率预算需要分配至开发人员为设备所设计的所有功能中,从传感器 采集和处理到通信和显示驱动。

         

        在过去的二三十年中,随着 MCU 小型化和电池性能日益增强,从手持式风速计和示波器到数字式酒精 检测仪和遥控器等手持式电子设备也随之普及开来。此外,随着千兆赫四核智能手机的出现,更多此类设备用作智能手机的附加设备,因为制造商不再担心处理能力和用户接口的难题。这导致了低价配件的 普及。例如 Kickstarter 网站的智能手机 Vaavud 风速计配件和可插入 iPhone 使用的酒精检测仪。这些 应用设备都使用一种用于低端设备的专门接口,即 HiJack 接口,但都没有达到最优化。

         

        如果要使这些配件实现完全通用和易用,则必须采用更合适的 M2M 接口,如 USB。选择 USB 则表 示所设计的配件完全与主机无关,无论是 Mac、Windows 手机或 Android 平板电脑都可连接并使用。 但是,所有这些额外配件通过 USB 连接到电池供电的常用移动设备时,马上将会面临最初 USB 规 范中没有考虑到的问题,即功率问题,这是选择 USB 解决方案的最大难题。没有人愿意设计一款会将 手机电量耗尽的手机配件!

         

        因此,通过选择合适的硬件,就可以设计消耗更少电能的设备,因为通用 M2M 接口已排除了几乎所 有外部组件的耗电。

         

        电池供电设备的 USB 技术

        在了解如何改进 USB 技术的功耗并保留其易用和即插即用优势之前,让我们先来简单看一下 USB 是 如何进行通信的。一般来说,仅主机可以发起传输请求。即使没有进行通信,主机每毫秒也会向设备发送保活消息。如果设备存在可用的数据,则回应此消息。在此活动模式下,设备获得高达 100 mA 电流,主 机要求设备对所有请求都作出及时回应。如果主机停止发送此类保活消息达 3 ms,设备将进入挂起状态并 立即将电流降到 3 mA 以下。

         

        在挂起状态中,多数设备可以被关闭,通常可以关闭物理层中最耗电的组件。即使任何现代微控制器都可以轻松提供 3 mA 挂起电流的情况下,也没有必要使用如此高电流,带有设计周密的节能模式 的优良微控制器可以在此模式下实现低于 3 uA 电流,其中包括物理层的电流损耗在内。

         

        然而,在活动模式下,在检测常规键盘设备的 USB 通信时,活动并不是真正意义上的活动;多数时间内设 备仅在等待主机发送数据。但是,无论何时主机要求设备作出响应时,设备必须立即响应;因此,多数部署方案都将 USB 外围设备运行频率始终设定为 48 MHz,以此留出足够的响应时间。在此例中,虽然处于 活动状态(我们已进行列举),传输线的空闲时间达到 97%。

         

        为电池供电设备设计的 USB 实施考虑到了此问题并精确确定了需要时钟的时间、需要时钟的时长、以及可 以关闭的 USB 的组件。Silicon Labs® 现在正在申请此类设计的两项专利,这些设计都采纳了制造商 和客户的反馈意见,是真正适合电池供电设备的 USB 接口。还采用了 USB 振荡器和在数据包之间禁用 USB 的高耗电部分,来创建上面段落中所提及的相同通信。在使用无晶体 USB 振荡器时,在数 据包之间禁用 USB 的高耗电部分。此技术大幅降低了功耗,也成就了真正的通用 M2M 接口,同时 领导了节能潮流。

        当然,除了显著降低功耗之外,此技术的实施对开发人员和最终用户来说都应该是无形的,当此技术与诸如无晶体 USB 实施和时钟恢复等节省空间和成本的性能结合之后,就会形成无需任何外部组件的真正的 低功耗通用 M2M 接口。

         

        摘要

        此文章介绍了 USB 接口如何从一个降低桌面 PC 线缆混乱状态的简单想法发展为消费电子设备连接的业 界标准。使用 USB 的便携式设备的普及促进了集成 USB 外围设备的新设计要求。

        新型智能化 USB 硬件可以降低成本并延长电池寿命,在与无晶体 USB 技术结合之后,可使所有设 备都成为智能化、高互通和节能型设备。

        要了解更多有关 Silicon Labs 的节能型 USB MCU 的信息,请访问 www.silabs.com/happy-gecko

      • 哪種ARM Cortex核心更適合我的應用: A系列、R系列、還是M系列?

        Siliconlabs | 11/329/2015 | 09:42 AM

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        作者:Silicon Labs公司微控制器暨無線產品資深行銷經理Matt Saunders

         

        ARM® Cortex®系列核心提供非常廣泛且具備可擴展性的效能選項,設計人員有機會在多種選項中選擇最適合自身應用的核心,而非千篇一律的採用同一方案。Cortex系列組合基本上分為三種類別:

         

        • Cortex-A - 運用於效能密集型系統的應用處理器核心
        • Cortex-R - 運用於即時應用的高效能核心
        • Cortex-M - 運用於各類嵌入式應用的微控制器核心

         

        Cortex-A處理器為作業系統(例如Linux和Android等)提供了一系列解決方案,並運用於各類應用,從低成本可攜式設備到智慧手機、平板電腦、機上盒以及企業網路設備等。早期的Cortex-A系列處理器(A5、A7、A8、A9、A12、A15和A17)基於ARMv7-A架構。每種核心都可共用相同的功能集,例如NEON媒體處理器、Trustzone保全擴展、單精確度和雙精確度浮點支援、以及對多種指令集(ARM、Thumb-2、Thumb、Jazelle和DSP)的支援。同時,這些處理器具備極高的設計靈活性,能夠提供所需的最佳效能和電源效率。

         

        儘管Cortex-A5核心是Cortex A系列中體積和功耗都最小的系列,但它擁有支援多核心效能的潛能,並且與該系列中的既有系列(A9和A15)相容。對於那些採用ARM926EJ-S或ARM1176JZ-S處理器的設計人員來說,選擇A5是自然的,因為它具備更高的效能和更低的晶片成本。

         

        Cortex-A7在功耗和體積上與Cortex-A5相似,但效能可提升近20%,且與Cortex-A15和Cortex-A17在架構上完全相容。Cortex-A7是成本敏感型智慧型手機和平板電腦的理想選擇,同時,它還可以與Cortex-A15或Cortex-A17組合使用,形成ARM稱為「big.LITTLE」的處理配置。big.LITTLE配置實質上是一種功耗最佳化技術;高效能CPU(例如Cortex-A17)和高效率CPU(例如Cortex-A7)的組合配置能夠提供更高的持久效能,同時顯著節省整體功耗。更高效的核心滿足了應用對中低效能的需求,可節省75%的CPU耗電,並延長電池的使用壽命。智慧型手機和平板電腦的效能需求發展遠比電池容量的成長快得多,因此這種配置帶給開發人員顯著的優勢。諸如big.LITTLE等設計方法作為整體系統設計策略的一部分,能夠顯著降低這種電池技術造成的差距。

         

        接下來讓我們看看Cortex-A系列處理器中的高階產品 -- Cortex-A15和Cortex-A17核心。這兩款核心都是高效能處理器,可用於多種配置中。Cortex-A17是最高效的「中階型」處理器,主要針對高階智慧型手機和平板電腦。Cortex-A9曾廣泛應用於這個市場,但與Cortex-A9相比,Cortex-A17效能提升了60%以上(cycle for cycle),同時也改善了整體功效。Cortex-A17能夠配置多達四個核心,每個核心都包含一個完整的亂序管道(out-of-order pipeline)。如前面提到的,Cortex-A17可與Cortex-A7組合成高效的big.LITTLE配置,還可以搭配高階行動圖形處理器(例如來自ARM的MALI),構成非常高效的設計整體。

         

        Cortex-A15是該系列處理器中效能最佳的成員,是Cortex-A9效能(行動配置模式)的兩倍。不僅完全勝任高階智慧型手機或平板電腦等應用,且運行速率可高達2.5GHz的多核心Cortex-A15處理器也能夠支撐低功耗伺服器或無線基礎設施等應用。Cortex-A15是ARM公司第一款對虛擬軟體環境中的資料管理和仲裁提供硬體支援的處理器。這些軟體環境中的應用能夠同時存取系統資源,實現虛擬環境中設備的可靠運行和相互隔離。

         

        最新成員「Cortex-A50系列」將Cortex-A系列的應用範圍擴大至低功耗伺服器領域。這些處理器基於ARMv8架構,支援AArch64 – 其可實現高效能64位元運行,並可與現行32位元運行狀態共存。升級到64位元的原因之一,顯而易見是為了支援大於4GB的實體記憶體,儘管Cortex-A15和Cortex-A7已經具備此能力。其實升級到64位元的真正目的是為伺服器應用提供更好的支援,伺服器中越來越多的作業系統和應用程式都採用64位元,而Cortex-A50系列為這種情況提供了功耗最佳化的解決方案。對於桌上型電腦市場而言,情況也大體相同,支援64位元意味著Cortex-A50系列能夠更廣泛地應用到更多分眾市場,而且從某種程度上證明,未來64位元作業系統最終將轉移到行動應用。

         

        介紹過Cortex-A,下面介紹Cortex-R系列 -- 衍生產品中體積最小的ARM處理器,這一點也最鮮為人知。Cortex-R處理器針對高效能即時應用,例如硬碟控制器(或固態驅動控制器)、企業中的網路設備和印表機、消費性電子設備(例如藍光播放器和媒體播放器)、以及汽車應用(例如安全氣囊、煞車系統和發電機管理)。Cortex-R系列在某些方面與高階微控制器(MCU)類似,但是,針對的是比通常標準MCU系統還要大型的系統。例如,Cortex-R4就非常適合汽車應用。Cortex-R4主頻可以高達600MHz(具備2.45DMIPS/MHz),配有8級管線,擁有雙發射、預取和分支預測功能、以及低延遲中斷系統,可以中斷多週期操作而快速進入中斷服務程式。Cortex-R4還可以與另外一個Cortex-R4構成雙核心配置,組成一個帶有失效檢測邏輯的冗餘鎖步(lock-step)配置,非常適合保全相關的系統。

         

        Cortex-R5可提供網路和資料存儲應用良好的服務,擴展了Cortex-R4的功能集,並提高了效率和可靠性,增強了可靠即時系統中的錯誤管理。其中的一個系統功能是低延遲周邊裝置(LLPP),可實現快速周邊讀取和寫入(而不必對整個介面進行讀取-修改-寫入操作)。Cortex-R5還可以實現處理器獨立運行的「鎖步(lock-step)」雙核心系統,每個處理器都能透過自己的「匯流排界面和中斷」執行自己的程式。這種雙核心實現能夠建構出非常強大和靈活的即時回應系統。

         

        Cortex-R7極大擴展了R系列核心的效能範圍,時脈速度可超過1GHz,效能達到3.77DMIPS/MHz。Cortex-R7上的11級管線現在增加了亂序執行功能,以及改進的分支預測功能。多核心配置也有多種不同選項:鎖步、對稱式多處理和不對稱式多處理。Cortex-R7還配有一個完全整合的通用中斷控制器(GIC)來支援複雜的優先順序中斷處理。不過,值得注意的是,雖然Cortex-R7具備高效能,但是它並不適合運行那些特性豐富的作業系統(例如Linux和Android)的應用,Cortex-A系列更適合這類應用。

         

        最後,我們來討論Cortex-M系列,這是特別針對競爭已經非常激烈的MCU市場。Cortex-M系列基於ARMv7-M架構(用於Cortex-M3和Cortex-M4)建構,而較低的Cortex-M0+基於ARMv6-M架構建構。首款Cortex-M處理器於2004年發佈,當一些主流MCU供應商選擇這款核心,並開始生產MCU元件後,Cortex-M處理器迅速受到市場青睞。我們可以肯定的說,Cortex-M於32位元MCU就如同8051於8位元MCU一樣是受到眾多供應商支持的工業標準核心,各家供應商根據自己特定需求進一步開發,為市場提供差異化產品。例如,Cortex-M系列能夠用於實現一個FPGA軟核心,但更常見的用法是作為整合記憶體、時脈和周邊的MCU。在該系列產品中,有些產品專注於最佳的能源效率、有些專注於最高效能、而有些產品則用於專門的應用於諸如智慧型電表的分眾市場。

         

        Cortex-M3和Cortex-M4是非常相似的核心。二者都具備1.25DMIPS/MHz的效能,配有3級管線、多個32位元匯流排介面、時脈速率可高達200MHz,並配有非常高效的調試選項。最大的不同是,Cortex-M4的核心效能針對的是DSP。Cortex-M3和Cortex-M4具備相同的架構和指令集(Thumb-2)。然而,Cortex-M4增加了一系列特別針對處理DSP演算法而最佳化的飽和運算和SIMD指令。以每0.5秒運行一次的512點FFT為例,如果分別在同類量產的Cortex-M3 MCU和Cortex-M4 MCU上運行以完成同樣的工作,Cortex-M3所需的功耗約是Cortex-M4所需功耗的三倍。此外,也有在Cortex-M4上實現單精確度浮點單元(FPU)的選項。如果應用涉及到浮點運算,那在Cortex-M4上完成比在Cortex-M3上完成要快得多。也就是說,對於不使用Cortex-M4上DSP或FPU功能的應用而言,其效能和功耗與Cortex-M3相同。換句話說,如果使用DSP功能,那就選擇Cortex-M4。否則,就選擇Cortex-M3。

         

        對於成本特別敏感的應用或者正在從8位元轉移到32位元的應用而言,Cortex-M系列的最低階成員可能是最佳選擇。雖然Cortex-M0+效能比Cortex-M3和Cortex-M4的效能稍稍低一些,為0.95DMIPS/MHz,但仍可與同系列其他高階系列相容。Cortex-M0+採用Thumb-2指令集的子集,而且這些指令大都是16位元運算數(雖然所有資料運行都是32位元),因此它們能良好的適應Cortex-M0+所提供的2級管線服務。透過減少陰影分支(Branch Shadow),系統就能節約一些整體功耗,而且在大多數情況下,管線將保留接下來的四個指令。Cortex-M0+還具備專用的匯流排用於單週期GPIO,這意味著你能夠利用位元控制的GPIO實現確定介面,就像8位元MCU那樣,但卻以32位元核心的效能來處理該資料。

         

        Cortex-M0+的另外一個重要特點是增加了微型追蹤緩衝器(MTB)。該周邊可使設計人員在調試過程中使用一些內置的RAM來儲存程式分支。這些分支隨後能夠回傳到整合式開發環境中,而且可以重建程式流程。此功能提供了一種基本的指令追蹤能力,這對於不具備擴展追蹤巨集單元(ETM)功能的Cortex-M3和Cortex-M4來說比較有意義。從Cortex-M0+中提取的調試資訊等級顯著高於8位元MCU,這就意味著那些難以解決的調試問題變得更加容易解決。

         

        綜合以上所述,Cortex處理器系列產品提供了多種選擇,以滿足所有的應用效能需求。無論針對高階平板電腦還是物聯網中超低成本的無線感測器節點,您都不用勞神費力便能發現一款適合應用所需的處理器。

      • Thread网络协议简化家庭“万物”互联

        Siliconlabs | 11/322/2015 | 08:36 AM

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        简介

        Thread是无线网状网络的未来,它有望成为“万物”与Internet连接的关键技术。“万物”可以笼统地定义为功耗敏感、资源受限的设备,它们通常结合了MCU、传感器、RF技术和软件。这些设备通过无线连接桥接到网络,而且能够被远程控制和自动化运行。当前已经有多种无线技术能够支持这种相互连接,但是Thread是为满足家居互联的特殊需求而设计的。它基于现有标准,通过提供低功耗、安全和可扩展的基于IP的无线网状网络协议,Thread成为IoT实现的关键技术所在。

         

        为什么选择IP

        IP是Internet的主要通信协议。IP为IP网络数据中继提供了核心机制,它的路由能力实现了网络互连。在Internet数十年快速发展之后,IP已经无处不在。

         

        本身不支持IP的网络技术必须首先在网关中适配IP。这种处理过程涉及到本地网络地址的映射,将网络层数据包重新打包为IP数据包。如图1所示,已加密的本地报文必须在网关中解密,然后重新在IP数据包中加密。

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        图1:本身不支持IP的本地网络

         

        相比之下,本身支持IP的本地网络,例如Thread和Wi-Fi,能够无介入地转发和路由应用的有效载荷。本地网络加密的报文能够安全地端到端传输,如图2所示。

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        图2:本身支持IP的本地网络

         

        IPv6对比IPv4

        IPv4支持32位寻址。但是自从上世纪90年代起,大约43亿的地址空间越来越不能满足Internet连接的增长预期。IPv6把地址长度增加到128位,这使得地址空间达到约240涧(1涧=10的36次方)!具有IPv6全球唯一地址(GUA)的本地设备可直接通过广域网(WAN)寻址。

         

        6LoWPAN

        6LoWPAN是IPv6 over Low Power Wireless Personal Area Networks的缩写。它可实现在802.15.4连接上有效传输IPv6数据报,因此资源受限的设备(例如“万物”)能够自然地加入IoT。它支持三种关键功能:

        • 报文长度自适应

        IPv6支持的最小MTU(最大传输单元)是1280字节。在使用UDP(User Datagram Protocol)和DTLS(Datagram Transport Layer Security)的802.15.4报文中,典型应用的有效载荷大小是63字节。6LoWPAN提供分段和重组机制以适配IPv6数据报到这些更小的802.15.4有效载荷。不合适大小的IPv6报文将被分成片段,并通过802.15.4在空中发送。不是所有的片段都能够以正确的顺序被接收。然而,6LoWPAN仅仅需要接收到所有片段,然后按照需要再重新排序分段。

        • 报头压缩

        为了最大限度地减少在802.15.4帧中发送IPv6消息的开销,6LoWPAN利用协议间的跨层冗余(例如源和目标地址、负载长度、传输类型和流量标签)为IPv6和传输报头提供透明的压缩机制。Thread使用IPHC(Improved Header Compression)和NHC(Next Header Compression)。IPHC被用于压缩IPv6报头,NHC被用于压缩UDP报头。

        • 层间转发

        Thread使用IP路由转发报文。IP路由表用于维护每一个目的和到达它的下一跳。6LoWPAN网状报头使用IP路由表来实现链路的下一跳转发。

         

        实现互联

        网络市场中存在多种无线技术。从长远来看,我们认为在互联家居和IoT领域中主要有三个领先的协议解决方案:Wi-Fi、Bluetooth Smart和802.15.4网状网络协议。

         

        Wi-Fi是家庭网络中传输音频、视频和数据的骨干无线技术。它支持高数据率和输出功率,然而功耗较大。因此其在电池供电的应用中受到限制。

         

        Bluetooth Smart适合连接智能手机的点对点解决方案,也适合在电池供电的设备上批量传输数据。虽然目前的解决方案本身不支持IP,但是Bluetooth Core Specification 4.2通过支持IPv6和6LoWPAN为支持IP奠定了基础。

         

        网状网络技术(例如ZigBee PRO和Thread)构成了家居互联的骨干连接。这些自恢复网络已经被优化去支持低带宽控制和自动化应用,在这类应用中,支撑几年的长电池寿命是关键点。

         

        在过去的10年中,ZigBee PRO一直在802.15.4网状网络解决方案中占主导地位。它支持可靠、安全和可扩展的网状网络,支持超过250个节点,也广泛支持电池供电操作的可休眠的终端节点。

         

        Thread建立在ZigBee基础之上,具有安全、可靠和容错性好的优势。它也解决了市场中对于网状网络技术期待已久的需求:支持IPv6和6LoWPAN,为IoT中的每一个终端节点带来亟需的IP连接能力。表1列举了不同网络协议的特性。

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        表1:IoT无线技术

         

        为什么是Thread,为什么是现在?

        Thread Group成立于2014年7月15日,目的是协作、共享专长和开发满足这些需求的解决方案。成立一年后,Thread Group发布了Thread规范。该组织的创始成员包括Silicon Labs、Nest Labs、Yale Security、Samsung Electrics、Freescale Semiconductor、Big Ass Fans和ARM。

         

        Thread的关注低功耗和固有支持IP实现了“万物”和网络之间无缝互联的承诺。它不仅在低成本、电池供电的设备之间提供有效通信,也提供到云和移动设备的简单接口。Thread提供具有吸引力的全新无线网状网络解决方案,设计旨在满足下列家居互联需求:

        • 基于标准的协议

        开放基于标准的协议,实现跨厂商的互操作性和竞争性。Thread以目前的包括IEEE 802.15.4在内的IEEE和IETF标准为基础。官方的Thread Specification已经在2015年7月13日由Thread Group发布。

        • 简化的配置

        Thread摒弃了一些之前网状网络标准的复杂性。只有两种不同的节点类型:Router Eligible和 End Device。

         

        Router Eligible节点在需要支持网状网络时成为路由器。构建网络的第一个Router Eligible节点将自动地被指定为路由器并作为Leader。Leader执行额外的网络管理任务并代表网络做决定。网络中的其他Router Eligible节点也能够自动地担任Leader的角色,但是在一个时间内每一个网络中仅仅只能有一个Leader。

         

        作为End Device加入的节点不支持任何路由功能。相反,它们把信息发送给指定为“父节点(parent)”的路由器,“父节点”代表它的“子节点(child)”执行路由操作。End Device通过父节点进行路由通信并且能够进入“Sleepy”状态来减少功耗。不能与它们的父节点通信的End Device在多次尝试后将自动扫描并连接到新的父节点。图3所示为带有REED(Router Eligible End Device)、一个Leader和Thread Router的Thread节点网络。

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        图3:Thread节点类型

         

        • 基于IP的信息传送

        Thread全面支持IP。Thread网络中的所有设备都有一个IPv6地址,并且能够被HAN(Home Area Network,家庭局域网)中的本地设备或者离线网络中具有Thread能力的被称为Border Router(边界路由器)的IP路由器直接访问。图4显示典型的Thread网络连接。

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        图4:Thread网络连接

         

        网络中的节点由Border Router分配的前缀构成IPv6全球地址,或者由本地自分配的前缀去构成ULA(Unique Local Address)。网络中使用的路由ID通过Leader分配。Thread使用UDP(User Datagram Protocol)进行消息传输,而不是使用TCP。与TCP不同,UDP是无连接的协议,它摒弃了一些TCP特性,例如错误检测、报文排序和重传以换取更快速和更高效的传输。这种效率相当于减少了传输成本,这对于电池供电、资源受限的设备是极其重要的。Thread使用CoAP(Constrained Application Protocol)结合UDP去保持高效性,同时克服了UDP的一些限制。CoAP实现了重构以支持重传和分组排序。CoAP进一步为GET、POST、PUT和DELETE方法的轻量级版本提供支持,能够容易地转换成HTTP实现与万维网的连接。利用离线网络CoAP到HTTP代理,Thread可以从浏览器中直接查询IoT设备!

         

        • 低功耗运行

        Thread为低功耗运行的可休眠终端节点提供了特别支持。正如其名称所暗示,这些可休眠的终端设备大部分时间处于低功耗休眠状态。在Thread协议中,不检测处于休眠状态的设备,以此来延长电池寿命。发送给可休眠终端设备的消息由它们的父节点缓存。消息传输仅仅在休眠终端设备被唤醒并查询父节点时才被触发。

        • 可扩展性和弹性

        Thread的网络设计目标是支持多于250个节点。在此约束下,多种特性和功能被优化用以提供最大化的吞吐量和最小化资源需求。在Thread网络中,活动路由器的最大数量是32个。这样产生的一个重要的结果是路由信息能够被有效地通过网络分发,并且所有路由器能够直观地维护网络中的所有路由。当节点添加到网络并且拓扑结构改变时,网络通过交换MLE(Mesh Link Establishment)消息做调整。如果有作为终端设备操作的Router Eligible设备,能够自主添加额外的路由器。这种Router Eligible终端设备或者REED,聆听路由信息,并且在需要提升网络的整体性能时,向网络中的Leader申请成为路由器。

         

        Thread是强大的、能自我修复的网状网络,提供无单点故障能力。如果一个路由器发生了故障,网络将动态变向发送传输,绕过故障节点。如果一个Leader失效了,网络中的另一个路由器将被自动地选择成为新的Leader。多个边界路由器能够为离线网络通信提供故障失效安全的冗余。

        • 互操作性

        Thread Group已经发布了标准的软件测试工具用于所有Thread协议栈和最终Thread产品认证。这种测试工具将被提供给所有Thread成员公司以便在Thread认证测试之前获得高质量的软件开发和测试。

        所有Thread组件(IC、软件协议栈或模组)在作为终端产品提供给用户之前必须获得Thread认证。所有想要携带Thread标识的终端产品设备必须提交他们的设备到批准的实验室进行认证。

        • 安全和人性化

        Thread网络易于使用并极其安全。Thread在MAC层使用AES-128保护所有网络传输,并且利用ECC和J-PAKE逻辑组合安全添加设备到网络(即Commissioning)。应用有能力选择利用基于标准的IP安全协议(例如DTLS)以实现额外的、安全的应用载荷。

         

        Thread网络假定用户有一个可用的Commissioning设备用于添加新设备到Thread网络。Thread可以指定离线网络设备(例如智能电话和计算机)和在线网络Thread设备成为Commissioner。离线网络设备必须首先请求Thread Border Router以成为注册Commissioner,符合Thread指定的安全DTLS认证。一旦注册,Border Router将代表Commissioner候选人与Leader协商成为授权的Commissioner。在线网络设备不需要注册,但是可能需要与Leader协商以被授权(Leader确保网络中同一时间仅仅有一个Commissioner被激活)。一旦得到授权,激活的Commissioner将会以广播方式通知到整个Thread网络。

         

        在加入Thread网络时,用户通知Commissioner设备有个新设备将要加入,并且输入一个唯一的与加入设备相关的密码。这种密码被用于建立安全的DTLS会话来认证并授权给加入的设备。仅仅在那时设备有权访问Thread网络。一旦设备加入到网络,Commissioner设备不再处于激活状态。

         

        • 加速产品上市

        随着物联网设备的快速普及,对于产品来说,越来越重要的是尽快从概念阶段进展到产品上市。Thread和Silicon Labs有助于加速产品上市。

        • 应用开发

        Thread没有规定应用层,而是为其提供基本的消息传送服务,例如使用UDP和CoAP的单播和组播消息服务。类似Wi-Fi,Thread关注消息的安全和可靠传输,使用低功耗的网状网络代替高功耗的星形网络。使用Silicon Labs AppBuilder工具,利用易于使用的回调函数(callback)和插件(plug-in)使协议栈层细节不再抽象化,以简化IP消息传输。在框架中开发的应用代码是高度可移植的,并且可以在支持的802.15.4设备之间重用。AppBuilder提供简单的GUI去配置设备和网络参数,例如设备类型、命令、组网和加入行为,以及安全模式和操作。Silicon Labs提供容易定制和扩展的Thread示例应用帮助用户快速启动项目开发。

        • 网络调试

        在为网状网络开发应用时,理解、适配和调整网络层是重要的开发阶段。传统的解决方案使用无线sniffer去远程捕获空中网络传输包。Silicon Labs网络IC在芯片内部集成了这种能力,使用Packet Trace专用的双线接口,输出被设备发送接收的每个数据包以及链路质量信息。这些信息能够通过Desktop Network Analyzer工具收集起来,将完整的网络信息传输可视化。Desktop Network Analyzer通过事件联系所有通信活动并且解码Thread消息。网络活动可以被记录很长时间,从而识别网络中极少发生或间歇性发生的问题。

         

        结论

        我们正在进入网络连接的新时代。物联网将大大超越台式机、笔记本电脑和智能手机组合的历史连接规模。凭借难以置信的、广泛的应用,小型、资源受限的设备能够驱动这一增长。从家庭自动化到建筑安防传感器,从农业灌溉到工业加工自动化,从医疗保健到个人卫生。这将触及我们生活的方方面面,并改变我们与周围环境的互动方式。大多数这些设备将会是无线连接的。现有的多种无线技术可以提供IP连接,但是我们认为三种解决方案将主导家居互联,即Wi-Fi、Bluetooth Smart和802.15.4网状网络协议。Thread是网状网络的未来。它提供安全、可靠和可扩展的基于IP的网状网络解决方案,以及优化的低功耗操作。

         

        源内容地址:http://www.eet-china.com/ART_8800717280_617687_TA_d3eac88e.HTM

      • 国际Fairhair联盟正式成立助推物联网互操作性

        Siliconlabs | 11/322/2015 | 08:16 AM

        来自照明、楼宇自动化和IT行业的全球领先企业发起Fairhair联盟,以指导和简化楼宇中照明和楼宇自控生态系统向物联网技术的转化,并消除关于IT基础设施、安全性和兼容性方面的担忧。

         

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        相关统计显示,物联网时代,可连接物体的数量预期将达到250亿,互联正日益成为每个行业的关键所在。现有楼宇正面临着如何将基于不同IP网络架构的多个楼宇服务系统进行集成的挑战。

         

        Fairhair联盟的六家发起成员——飞利浦照明、路创、西门子、欧司朗、思科和Silicon Labs(芯科科技)意识到单个的楼宇系统服务公司很难打破当前存在的不同楼宇服务通信标准之间的藩篱,行业更加需要跨领域的通力合作来打造通用的IT和IoT技术,以符合当今楼宇服务中的主流通信标准。Fairhair联盟就是建立在这样的合作基础上。

         

        不只是另一个标准

        Fairhair联盟并不创建新的或附加的应用层协议,相反,Fairhair联盟与主流的生态系统如BACnet、KNX 和ZigBee紧密合作,以使这些技术转化为IoT技术。Fairhair的解决方案将使用支持IPv6的网络技术,如802.15.4网状网络(Mesh network),Wi-Fi和以太网。

         

        Fairhair联盟的长期愿景是实现一种低成本、高安全性、基于IP的统一网络基础架构,并将其作为可互操作的照明和楼宇自动化系统的基础。

         

        这一工作将摒弃那些针对楼宇服务通信标准的孤立网络解决方案,建立一个支持资源受限的IoT设备的统一楼宇网络基础架构。这些IoT设备包括传感器、照明设备、温控器、调光器等。最终,联盟将保障建立更好的互操作性、给出通用标准的建议,并鼓励实现IoT管理的统一方法。

         

        统一性是Fairhair联盟使命中至关重要的一环。Fairhair这一名字亦取义于此。历史上是HaraldHarfagre(Fairhair)国王第一次将挪威统一为完整的王国。

         

        Fairhair联盟正在寻找更多志同道合的公司加入,携手创造基于IP的单一互操作性标准,以在楼宇中更有效地实现IoT技术。随着Fairhair联盟的不断成长,它将对实现高性能的、与人互动的智慧楼宇做出更强有力的贡献,进而为建筑的拥有者、使用者、设备管理者、物业开发者和建设者创造更大程度的舒适性与灵活性。

         

        源内容网址:http://www.ilovesmart.com.cn/View.aspx/3663

      • Silicon Labs的Gecko技术使ARM mbed OS更加节能

        Siliconlabs | 11/316/2015 | 08:20 AM

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        Silicon LabsGecko技术使ARM mbed OS更加节能

        -公司展示运行ARM mbed OS的完整Giant Gecko MCU开发平台-

         

        中国,北京-20151112-实现智能互联世界的硅芯片和软件解决方案领先供应商Silicon Labs(芯科科技有限公司,NASDAQ:SLAB),今日宣布基于ARM Cortex®-M处理器的节能型EFM32® Gecko MCU产品组合现在已经广泛支持ARM mbedOS。Silicon Labs的Giant GeckoHappy GeckoLeopard GeckoWonder Gecko MCU运行mbed OS以及mbed电源管理应用编程接口(API),为嵌入式开发人员构建电池供电、基于ARM的IoT连接设备提供最佳的能效、易用性和安全技术。

         

        Silicon Labs正在ARM TechCon科技论坛的ARM mbed展区展示支持mbed的开发平台。这些展示包括Silicon Labs广受欢迎的方案,包括基于Cortex-M3的EFM32 Giant Gecko MCU、Bluetooth® Smart技术和用于环境光和心率监测(HRM)的Si114x光学传感器,该开发平台演示如何轻松设计支持mbed OS、Bluetooth Smart连接和生物识别感应的节能型可连接设备。Silicon Labs是HRM应用中使用光学传感器的先驱,已经开发出特有的硬件和软件技术以在可穿戴设计中简化心率监测设计。

         

        据相关报道指出,ARM在ARM TechCon上推出整合mbed OS的可穿戴参考设计,其中结合了与Silicon Labs合作开发并在年初推出的电源管理API。这些低功耗mbed API现在为mbed OS中的所有外设交互提供基础支持。考虑现实世界中低能耗应用的情况,该API允许mbed OS开发人员优化支持ARM embed的设计,以实现更低功耗和更长电池使用寿命。凭借构建于mbed OS中的电源管理API,Silicon Labs的EFM32 Gecko MCU能够基于MCU外设的使用而自动的使能最佳休眠模式,从而大幅减少系统级能耗。

         

        ARM物联网业务营销副总裁Zach Shelby表示,“我们欢迎Silicon Labs对于mbed OS的大力支持,并且期望我们能够继续在API和参考设计中保持合作,共同驱动基于超低功耗ARM微控制器平台的未来发展。Silicon Labs对于系统级能耗优化的深度理解以及对于mbed OS的支持,将有助于在能源受限的IoT设备技术、以及传感和低功耗连接等部件上实现技术创新。”

         

        Silicon Labs物联网产品营销副总裁Daniel Cooley表示,“Silicon Labs Gecko MCU、无线和传感解决方案,以及ARM节能型mbed OS的实现,为开发基于标准、低能耗的IoT产品提供了无与伦比的平台。ARM mbed OS通过简化设备-云(device-to-cloud)连接的复杂性从而推动IoT的C++嵌入式设计,同时也为保护IoT产品提供了必要的安全特性。”

         

        价格及供货

        Silicon Labs支持ARM mbed OSGiant GeckoHappy GeckoLeopard GeckoWonder Gecko入门开发套件现已供货,零售价格为29.99美元。有关Silicon Labs mbed平台支持的更多信息,请浏览网站:www.silabs.com/mbed

         

        Silicon Labs支持mbed的开发平台将很快为嵌入式开发人员提供小尺寸版本。具有Silicon Labs Giant Gecko MCU、Bluetooth Smart连接和多个传感器的Thunderboard Wear演示板计划于2016年1月份推出,以协助开发人员评估可穿戴和IoT节点的光学心率监测和其他关键技术。此演示板也可以无缝的与mbed OS和Silicon Labs Simplicity Studio开发平台协同工作。有关Thunderboard Wear演示板的价格和订购信息,请浏览网站:www.silabs.com/thunderboardwear

      • Silicon Labs一众产品亮相第十五届安博会(CPSE 2015)

        Siliconlabs | 11/315/2015 | 10:39 AM

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        日前,第十五届中国国际社会公共安全博览会(CPSE 2015)在深圳会展中心举行,作为国内最全面的、规模最大的专业公共安全技术和产品展会,今年的安博会吸引了来自全球40多个国家和地区的1500多家展商,以及来自150多个国家和地区的130000名专业观众。Silicon Labs的分销商世强电讯也携Silicon Labs的一众产品参加了本次展会。在展会期间,世强的负责人接受了相关媒体的采访,他针对Silicon Labs在安防这一重要物联网应用市场中所布局的产品和解决方案,进行了如下详细的介绍:安防,作为物联网应用的重要市场之一,其巨大的市场为众多半导体厂商所青睐。而Silicon Labs 多年来一直在布局物联网应用解决方案的相关产品线,从其每年收购的产品线可以看出,Silicon Labs现在及未来,大部分产品都是围绕着物联网的三大核心节点:

         

        其一是用于前端数据采集的传感器(红外、紫外、接近、触摸、亮度等);

         

        其二是低功耗MCU,小壁虎Gecko EFM32系列ARM内核处理器凭借其卓越的超低功耗性能,被广泛应用于各类电池供电的物联网终端中;另外,在其他MCU厂商不再投入的8位MCU产品线上,Silicon Labs今年也推出了性价比超高的EFM8 8位MCU系列,包括EFM8 Sleepy Bee,EFM8 Busy Bee,EFM8 Universal Bee等,不管在资源性能,还是在成本上都有很大的优势;

         

        其三是物联网应用重中之重的环节——无线数据传输,在这部分,Silicon Labs拥有最完整的产品系列,包括Sub-GHz, Bluetooth,Wi-Fi,Zigbee,Thread等,完全可以满足物联网应用中的任何无线传输需求。

        上面谈到的三大核心节点产品(Sensor+MCU+Wireless)构成了一个整体解决方案,实现了可在Silicon Labs同一平台上开发,相比于之前的MCU、Wireless,甚至8位和32位MCU的开发都基于各自独立的平台,Silicon Labs为开发工程师带来了更多的便利,缩短了其开发周期,也解决了客户对产品更新换代时需要进行平台移植的后顾之忧。目前国内外核心的安防厂家基本都在大量采用Silicon Labs的产品和解决方案,包括智能门锁、无线烟感、摄像头、智能终端等多种应用。

         

        欲了解Silicon Labs相关产品及解决方案的更多信息,请访问:

        http://cn.silabs.com/products/Pages/default.aspx

         

        源内容地址:http://news.cps.com.cn/article/201511/925621.html

      • Silicon Labs EFM32 MCU应用方案之数字万用表设计

        Siliconlabs | 11/315/2015 | 10:37 AM

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        数字万用表,一种多用途电子测量仪器,一般包含安培计、电压表、欧姆计等功能,有时也称为万用计、多用计、多用电表或三用电表。

         

        系统结构

        EFM32 MCU是Silicon Labs公司采用ARM Cortex-M0+\M3\M4内核设计的高性能、低功耗32位微控制器。它具有突出的低功耗特性,适用于“三表”(电表、水/热表、气表)、工业控制、警报安全系统、健康与运动应用系统、手持式医疗设备以及智能家居控制等领域。下图是数字万用表的结构框图,包括供电、测量模块、存储芯片、显示模块、主处理器、控制按键。

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        图  数字万用表结构框图

         

        供电

        数字万用表一般为9V电池供电,EFM32的工作电压为1.8~3.8V,工作电压范围比较宽,有利于周围器件的选型。

         

        测量模块

        利用高精度的AD芯片测量不同量程的电阻、电压、电容或电流等。其中测量电路是将不同的被测量、不同的量程经过一系列的处理统一转变成一定量限的电压供AD采集。

         

        存储IC

        保存测量结果,可用于查询或波形显示。

         

        显示模块

        通过LCD或TFT显示测量结果及查寻之前的测量结果或显示其它功能。

         

        主控制器

        根据数字万用表功能不同可选择不同型号的EFM32作为主控MCU。EFM32具有良好的兼容性,同编号芯片引脚为pin-pin兼容。在低端应用中可选择EFM32TG系列作为主控,其Flash和RAM资源为4~32KB和2~4KB;在高端产品中可选择EFM32LG系列,其与EFM32TG系列pin-pin兼容,Flash和RAM资源为64~256KB和32KB,带有TFT驱动及USB。

         

        控制按键

        用于选择不同的测量值、量程及功能按键。

         

        方案优势

        相对于传统的8位、16位单片机实现的数字万用表,基于EFM32实现的本方案具有以下优势:

        1)超低功耗

        EFM32是全球最低功耗的32位微控制器,RTC、DMA可运行在EM2模式下,功耗电流仅为900nA,不运行RTC的模式下可低至600nA,而在不保存RAM数据时更是只有20nA。由于数字万用表为电池供电,对功耗有一定的要求,因此EFM32的低功耗具有明显的优势。

        2)集成度高、性能高

        EFM32内核的指令效率以及代码密度比传统的8位单片机高,尤其是在算法处理方面具有比较大的优势。在某些对AD精度要求不是太高的环境下可使用片上带有1M采样速率的12位ADC,配合PRS及DMA可以实现精准定时的采样和数据存储。除此之外,EFM32片上集成高达8×36的LCD驱动器,甚至支持16位RGB接口的TFT屏驱动,其支持emwin的GUI界面,可以实现界面管理及波形显示。EFM32带有3个运算放大器及2个16路比较器,可以省去电路上的一些外围器件,节省成本。丰富的集成外设为不同的系统应用提供多样性的选择。

        3)扩展性良好

        EFM32的TG、G、GG、LG系列之间具有良好的兼容性,同型号不同系列的芯片pin-pin兼容,保证用户在统一的硬件平台上,可进行不同功能需求的裁剪。Flash资源从4KB到1024KB,RAM资源从2KB到128KB。

         

        总结

        EFM32具有优异的低功耗特性,非常适合于对于低功耗有一定要求的数字万用表的应用。

        EFM32内核采用目前流行的Cortex-M0+\M3\M4设计,极大地缩短了开发者的开发时间。

        EFM32具有丰富的外设,为系统扩展功能及降低成本提供了条件。

        欲了解Silicon Labs EFM32 MCU系列产品的更多信息,请访问:

        http://cn.silabs.com/products/mcu/32-bit/Pages/32-bit-microcontrollers.aspx

         

        源内容地址:http://www.sekorm.com/Ecnew/1054

      • Silicon Labs推出具有强大10kV电压浪涌保护的数字隔离产品

        Siliconlabs | 11/313/2015 | 08:31 AM

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        Silicon Labs推出具有强大10kV电压浪涌保护的数字隔离产品

        -新型Si86xxxT数字隔离器系列产品保护工业设备免受二次雷击影响-

         

        中国,北京-2015119-工业自动化和网络基础设施领域中数字隔离技术的领先供应商Silicon Labs(芯科科技有限公司,NASDAQ:SLAB),今日宣布推出具有高压隔离栅的新型多通道数字隔离器系列产品,其设计能耐受10kV电压浪涌冲击。基于Silicon Labs专有的电容隔离技术,新型Si86xxxT数字隔离器系列产品为要求苛刻的各类工业应用提供了强大的二次雷击防护,同时增加了系统的可靠性。

         

        Silicon Labs Si86xxxT数字隔离器系列产品具有业界最快、最高精确度的时秩规格,最高噪声抑制力和可靠性,最低电磁噪声辐射和高压条件下的最长使用寿命。Si86xxxT数字隔离器非常适用于要求必须能够承受10kV电压浪涌冲击的应用,例如微型逆变器、基站电源、加工制造设备、电机控制和驱动、工业不间断电源、计量设备以及电动汽车中的电池管理系统等。

         

        工业应用产品的开发人员期望采用增强型隔离产品以提供可耐受二次雷击的故障安全保护,特别是那些设备安装在室外、或者有裸露电缆或电线易受雷击的应用中。除了需要高达10kV的电压浪涌等级之外,工业设备开发人员也需要具有快速定时、高噪声抑制、高电压下长使用寿命和较宽VDD和温度范围的隔离产品。这些规格的满足有助于开发人员提升系统设计的性能、效用和安全。Si86xxxT系列产品满足所有这些设计要求,提供最佳的10kV隔离解决方案。

         

        Si86xxxT系列产品包括各种2-4通道宽体封装器件,以满足需要更高隔离等级的各类应用。Si86xxxT系列产品与来自Silicon Labs和其他隔离供应商的现有数字隔离器产品引脚兼容,提供比传统隔离技术更好的数据速率、传播延迟、功耗、尺寸、可靠性和片外物料清单(BOM)成本优势。

         

        Si86xxxT数字隔离器的运行参数在整个温度范围和器件使用寿命周期中保持稳定,从而易于设计和获得高度一致的性能。10kV电压浪涌保护能力确保Si86xxxT隔离器可作为“增强型VDE”组件,这是一个对于许多工业、电信和汽车应用来说都非常重要的标准。长期使用寿命对于满足工业用途的典型产品寿命来说尤其重要。

         

        所有Si86xxxT数字隔离器都具有施密特触发器输入,可实现高噪声抑制能力,并且这些高集成度的器件仅仅需要添加VDD旁路电容器,减少了BOM成本和复杂度。Si86xxxT器件支持高达150Mbps的数据速率,传播延迟仅10ns。使能输入引脚提供了对于使能和禁止输出驱动的单点控制能力。

         

        Silicon Labs接入和隔离产品副总裁Ross Sabolcik表示,“对于许多工业和绿色能源应用来说,必须具备10kV隔离特性,以便保护敏感设备耐受二次雷击和电源浪涌。我们已经扩充了数字隔离产品组合以满足这一关键的客户需求。除了提供可靠的10kV电压浪涌保护之外,我们的新型Si86xxxT数字隔离器也具有业界领先的时秩规格、噪声抑制、可靠性和高压使用寿命。”

         

        Si86xxxT数字隔离器系列产品特性

        • 强大的10kV电压浪涌承受能力以提供二次雷击防护
        • 最快、最精确的时秩规格,低传播延迟(10ns),低偏斜(1ns)
        • 最高的噪声抑制能力(CMTI)100kV/µs,最低的电磁噪声辐射(比竞争对手数字隔离器低20dB)
        • 高电压条件下的长使用寿命(1000V时,100年)
        • 低功耗隔离解决方案,10Mbps时每通道最大消耗8mA电流
        • 灵活的订购选项:多通道、封装配置、可选的故障安全运行模式去控制掉电期间的默认输出状态

         

        价格及供货

        Si86xxxT数字隔离器现已量产,并可提供样片,支持各种紧凑的宽体封装。一万片订购量级时,双通道Si862xxT器件单价为1.52美元起;三通道Si863xxT器件单价为2.17美元起;四通道Si864xxT器件单价为2.93美元起。Si86xxTISO-KIT评估套件也已经准备就绪,零售价格为29.00美元,能够帮助开发人员在应用中评估和实现10kV隔离。有关Silicon Labs Si86xxxT数字隔离系列产品的更多信息或者订购样片、开发工具,请浏览网站:www.silabs.com/isolation