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      • 你也关注小米无人机发布吗?无人机关键的电机控制设计你必须懂!

        Siliconlabs | 05/151/2016 | 09:39 AM

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        在大疆、小米等知名厂家带头冲刺下,无人机已经成为当今中国的电子科技产品发展中众星拱月的一大目标。今年,无人机制造商不仅在产品功能及外观上各展千秋,可载人、高分辨率摄影、可抛飞等应用绝招尽出,也更加讲究电子设计性能,务求更加节能及优良的操控体验,此时“电机控制”解决方案的精准度便扮演极重要的角色,而小型化的系统体积也是一大关键。因此近期强势加入无人机战场的小米,特别选用了Silicon Labs的高集成度、小尺寸封装的8位微控制器――C8051 F85x,藉以达成高速PWM调试和小型化的设计。现在就来看看如何通过功能出色且成本亲民的半导体元器件助力无人机飞得高、飞得远吧!

         

        快速PWM调制、小尺寸封装 芯科8MCU优化电机控制

        对于实现精准的无人机“电机控制”,微控制器(MCU)是关键核心。由于无人机配置多个无刷直流(BLDC)电机又要多轴向控制,因此每一个电机都需搭配一颗具备快速PWM调制能力及小尺寸封装特性的8MCU,以提升操控体验。

         

        基于这些要求,Silicon Labs已经发布小封装C8051F85x系列8位微控制器,受到行业大力欢迎,已被广泛用于商用无人机的电机控制电路板,近期许多概念性的无人机新机种也都选用Silicon Labs8MCU系列产品进行开发。前不久,SiliconLabs还推出全新的EFM8系列8MCU,拥有更强大的模拟性能、更快的PWM和更高分辨率的模数转换器(ADC),能够让电机控制准确性再提高一个层级。

         

        C8051F85x 电机控制参考设计

        Silicon LabsC8051F85x/6x无感应器无刷直流 (BLDC) 电动机控制参考设计随时可使用发电机控制解决方案,搭配产品级质量硬件和软件,在成本敏感性应用中快速评估和部署。该参考设计为无感应器无刷直流电动机提供完整的系统级解决方案,是开发人员使用C8051F85x/6x产品系列,以评估和采用低成本 BLDC 电动机控制解决方案的一种工具。

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        C8051F85x/6x 系列是参考设计的理想 MCU,具有 12 位模数转换器,一个精密的内部参考电压,两个具有可编程磁滞和响应时间的模拟比较器以及三个具有内置硬件关断能力的独立可配置增强分辨率 PWM 通道。

         

        使用电动机控制源代码有助于加快设计。另外,电动机控制图形用户界面 (Silicon Labs Spinner) 允许实时控制和电动机监控,同时在控制和了解 BLDC 电动机运行时提供用户灵活性和易用性。无感应器 BLDC 电动机控制参考设计的强大的价值主张是工具、开发套件、软件库和附件的支持环境。参考设计中包含了不到五分钟就可启动电动机所需的一切要素。                                                                                                                                                                    

        C8051F85x参考设计套件包含:

         

        详细的Silicon Labs C8051F85x/6x 系列MCU产品及技术信息,请访问官方网站相应网页:http://cn.silabs.com/products/mcu/pages/c8051f850-motor-control-reference-design.aspx?Utm_Source=Cmty&Utm_Medium=blog post&Utm_Campaign=IA

      • 飞得更安稳!高集成度AM/FM模块实现机载无线电罗盘模拟器

        Siliconlabs | 05/147/2016 | 09:52 AM

        一种机载无线电罗盘模拟器的设计与实现

         

        作者:赵波/田建学/魏俊淦, 海军航空工程学院

         

        无线电罗盘用于测量地面导航台的相对方位角,引导飞机出航和归航,是飞机重要的导航设备,一般由组合天线、接收机、控制盒和指示器组成。组合天线接收地面导航台信号进行组合变换,输出代表导航台方位的复合方位信号; 接收机选择、放大和解调复合方位信号,一路输出音频信号供飞行员收听,另一路输出代表导航台方位的可变方位信号与基准方位信号进行比较,输出偏差信号到指示器指示地面导航台的电波来向。

         

        无线电罗盘的基本功能包括无线电信号的接收和定向,无线电罗盘维护教学需要有实际装备,供学习人员进行外部检查和通电检查,鉴于航空装备的高价格、高维护成本,设计制作模拟器进行替代训练。按照系统所需功能,系统硬件结构可以划分为四个主要模块: 定向模块、接收模块、单片机控制模块和串口显示屏。定向模块采用电子磁罗盘组件获得方位信息实现向,接收模块实现导航台信号的接收和收听,单片机进行接收机频率的选择和存储以及罗盘工作方式的转换,串口显示屏指示电台航向角。整个系统结构框图如图 1 所示。

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        1:系统硬件原理框图

         

        电子磁罗盘组件

         

        电子磁罗盘系统的航向姿态测量模块采用了在单一模块内集成了三轴加速度传感器和三轴磁感应传感器的MEMS数字集成芯片,分别感知三正交轴上的加速度和磁场强度,经过增益放大、滤波器滤波、温度补偿、A/D信号转换和逻辑控制,正比于加速度大小的三轴数字信号和正比于磁场强度大小的三轴数字信号通过I2C串行通信接口输出,芯片对外提供了支持标准(100kHz)和快速模式(400kHz)I2C串行通信。

         

        接收模块

         

        接收模块采用芯科科技最新推出的高集成度AM/FM收音机芯片Si473x,电路原图如图2所示,其将天线输入至音频输出的所有功能全部集成于单颗芯片上,极大地简化了电路的设计过程。得益于先进的数字架构,Si473x 是一种不需人工调校的

         

        AM/FM收音机芯片,其内置的变容器与自动校准功能可以支持各种天线,Si473xFMI(2) AMI(4)分别是FMAM的天线输入端。Si473x 内置变容器,可与宽范围AM天线匹配,只要 AM 天线的电感值在180600μH 即可。本模块采用的AM天线为小型调幅贴片电感天线 SL6426SM01,该天线是专为Si473x 系列芯片进行优化设计的,电感量为 220 μHQ值为 120,尺寸只有 26mm × 6mm × 4mm

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        2: Si473x 电路连接图

                   

        Si473x支持2种时钟输入模式: 一种是外部时钟模式,外部提供的32.768kHz时钟信号从 Si473x 的RCLK ( 9 )输入到芯片内部;另一种方式是晶振模式,只要在Si473x的RCLK(9) GPO3(17)间接上32.768kHz的晶振及负载电容即可。Si473x工作在哪种时钟模式,是由POWER_UP命令给出的参数来确定的。Si473x 提供了3种串行控制模式:2线模式、SPI模式和3线模式,其中2线模式与I2C总线完全兼容。Si473x 通过采样在复位引脚(RST)上升沿时,GPO1GPO2引脚的状态来决定采用哪种控制方式。

         

        电路设计说明

         

        本设计在硬件方面以经典电路为主,所以在常规电路设计方面不难。但是,由于本设计涉及到高频与低频信号的处理,所以要特别注重抗干扰电路的设计。在PCB设计时,由于芯片与元器件的布局和布线对收音机模块性能(本身的分布参数和噪声功率等)影响很大,应重点考虑,现都将其归纳如下:

         

        1.   每一个与芯片引脚相连的分立器件应尽量靠近引脚,特别是在输入部分电感天线和电容的走线应尽量短而粗,晶振到芯片和地的走线都应尽量短而粗;

        2.   RF地、模拟地和数字地分开并在电源处进行单点连接;

        3.   芯片布局时尽量远离开关电源模块;

        4.   收音模块下方不能走任何高速信号线,万一有则一定要用地层将其屏蔽。

         

        结语

         

        利用电子磁罗盘和收音组件模拟无线电罗盘的工作过程,设计外形和尺寸与实际装备一致的罗盘天线接收机控制盒和指示器制作半实物仿真的无线电罗盘模拟器,用于原理课和维护课教学,完成通电检查设备拆装设备外部检查等训练科目,为航空机载设备教学提供了有效途径

         

        更多Silicon Labs音频和无线电解决方案和技术信息,请访问官方网站相应网页:http://cn.silabs.com/products/audio/fm-am-receiver/pages/si473031.aspx?Utm_Source=Cmty&Utm_Medium=blog post&&Utm_Campaign=IA

         

        本文内容引用自:赵波/田建学/魏俊淦,一种机载无线电罗盘模拟器的设计与实现,仪表技术,2015 (6):21-23

         

      • <蓝牙设计脉动>(一) 认识小型、功能强大的Blue Gecko蓝牙智能模块

        Siliconlabs | 05/147/2016 | 09:50 AM

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        欢迎收看“Bluetooth in Action”系列文章的第一部分。我是James Langbridge,在本系列博客中,我们将深入探讨Silicon Labs Blue Gecko SoC和模块系列解决方案及其主要功能。我将展示Blue Gecko评估板,包括默认的固件,以及你可以用它做的许多有趣的事情。

         

        几周前,Silicon Labs送给了我几件免费的Blue Gecko蓝牙智能模块无线入门套件,然后我们就这些套件进行了讨论。我们觉得是时候写几篇关于BGM111模块的文章了,以便解释它是什么,它的主要功能,如何编程它,并展示几个示例应用。

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        在短短的几年之中,蓝牙已经从简单的无线RS-232接口转化成了一项关键技术,出现在几乎任何家居应用中。你甚至可能在不知道什么是蓝牙的情况下使用过它,例如,使用蓝牙进行通信的游戏机遥控器,让你无需使用有线手柄玩游戏。

         

        今天,蓝牙的标志出现在了许多意想不到的地方。遥控直升机,智能测量,耳机以及安装了蓝牙的汽车。它提供了比简单的语音连接更多的功能,有些带蓝牙的汽车使用它接收电话,放音乐,以及连接车载GPS。制造商预计,到2019年,仅蓝牙扬声器的市场就将达到70亿美元,那么,你可以想象由IoT带来的蓝牙设备的利润有多少。采用蓝牙网站的说法,“蓝牙无处不在,可以用于消费者的方方面面”。

         

        从开发者的角度来说,添加蓝牙功能变得空前复杂。你首先添加了蓝牙芯片,一个处理音频操作的带微控器的集成设备。你可能不清楚什么是微控器,因为你从来都无须知道。你自己的设备将控制蓝牙适配器,根据你的需要,通过UART,I2C或SPI发送命令。你需要建立一个快速SDK,仅可在你的应用上使用,然后使用蓝牙适配器作为UART设备。你接下来使用函数配置适配器,收发数据。你的设备仍将会负责分析接收的数据,并在发送回数据前进行必要的计算。有些高级的适配器有GPIO引脚,可以远程访问,并可被一系列的应用使用。我曾经在发送固件之前,使用它远程刷新设备并重置,然后将其调到DFU模式。

         

        我曾经参与过一项项目,客户需要为其产品添加蓝牙功能。他的产品多数用于户外极端条件下,从极地到沙漠。如果设备需要调试或刷新,客户希望其顾客能够在舒适的环境下进行,无需亲临现场连接线路。冒着大雨调试不是一件美差,在极地环境中,甚至电线也变得僵硬而难以弯曲。我花了数周时间,在不知道板子的具体组件的前提下,来评估候选的板子。 我用了另外两周,根据通过UART交换ASCII的技术文档,调试API并且运行。通信需要被加密,仅有的可行的办法是使用PIN码。

         

        另一个问题是刷新设备的能力。在这种模式下,Pocket PC可以与蓝牙适配器直接通话,激活GPIO引脚,这将重置产品,并让其处于DFU模式。因为没有处理器来加密请求,我们最终要求制造商来加密。值得庆幸的是,客户一次性购买了50个芯片,所以成本上来说是可行的,但对于较小的项目,我们将不得不降低质量。当时也可以较为粗糙的让解决方案勉强工作,但如果那样的话,我宁愿做一些其他的事情。

         

        Silicon Labs决定改变这一切。BGM111面世了。他们在Bluetooth radio stack上耦合了带FPU的ARM Cortex-M4,在40MHz的频率下运行,那么他们的不同之处在哪里呢。你的蓝牙适配器现在需要强大的处理器,以及RAM, flash, GPIO,甚至一些你没有想到的外设,如ADC和DAC,PWM和定时器等。有了32kB的RAM和256kB的flash,你会有更多的空间,甚至可以在适配器上直接加载最高级程序。现在程序已经可以直接加载到蓝牙适配器上,或者减轻您的硬件需要的计算,或者在某些情况下,完全替换您的硬件。

         

        对于刚开始项目的工程师来说,你在一个封装里有了功能强大微控器,多种外设,以及蓝牙低功耗。如果你需要一款小型,无线,功能强大而又高效的产品,那么这就是正合你所需的。

         

        这引出了一个问题,仅仅是需要多大的适配器? 所有这一切都在一款13×15mm,2.2 mm高的芯片中,并且功耗很低。Silicon labs 因其低功耗设备而广为人知,BGM111也不例外,让我们在接下来的文章中继续详加解释。请密切锁定下一期的Bluetooth in Action文章。

         

        更多SiliconLabs蓝牙解决方案技术信息,请访问:http://cn.silabs.com/products/wireless/bluetooth/Pages/bluegecko-bluetooth-smart-module-wireless-starter-kit.aspx?Utm_Source=Cmty&Utm_Medium=blog post&Utm_Campaign=Bluetooth

         

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      • 为100G/400G相干光网络提供灵活的定时解决方案

        Siliconlabs | 05/144/2016 | 06:34 AM

        近期我们发布了 Si534xH clock系列产品 ,一款高频,灵活的定时解决方案,设计来为系统开发降低成本和复杂性。现有的定时工具依赖于大封装的,昂贵的压控VCSOs,并且仅支持单一的,固定的频率,Si5344HSi5342H 时钟将取代这种工具,该产品并具有极好的频率灵活性和50fs RMS的抖动性能,可协助研发人员加速实现100G/400G光网络的定时解决方案。

         

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        通过相干光学技术,服务提供商能够通过现有的光纤发送更多的数据,减少为带宽扩展而进行网络升级的成本和复杂性,这为以更小的代价集成更多的功能提供了简便的方法。

         

        Si534xH clock系列产品其他功能特性还包括:

         

        • 用于发射器和接收器时钟的超高性能抖动衰减PLL;
        • 用于最大7GHz数据转换器时钟的高速驱动器,且具有超低相位噪声;
        • 典型50fs RMS(1MHz至40MHz)抖动性能;
        • MultiSynth分数频率合成,可生成最大5MHz的任意频率;
        • 集成环路滤波器和用户可编程PLL带宽,实现灵活的抖动衰减;
        • 高速、数字可调的DCO模式:001ppb分辨率,1MHz SPI更新速率;
        • 适合模组化的尺寸和功耗;
        • 简单易用的ClockBuilder Pro软件。

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        图说:Si534xH clock系列评估板

         

        为了协助行业加速升级至下一代光网络,芯科科技已经提供了两款100G/400G定时解决方案评估板――Si5344H-EVB和Si5342H-EVB,定价均为美金199元,可以简化芯片评估和系统级定时设计。订购时钟样品及评估板,请访问芯科中文官方网站相应网页:http://cn.silabs.com/products/timing/clock-generator/coherent-optical-clocks/Pages/coherent-optical-clocks.aspx?Utm_Source=Cmty&Utm_Medium=web%20page&Utm_Campaign=IoT

         

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      • 衡量微控制器不仅取决于总线宽度

        Siliconlabs | 05/144/2016 | 06:28 AM

        衡量微控制器不仅取决于总线宽度

        今天当谈到微控制器时,嵌入式开发人员有大量的选择,但是总线宽度不是唯一绝对的性能衡量标准。

        作者:Silicon Labs公司微控制器和无线产品区域市场营销总监Matt Saunders

         

        自从半导体制造商开始迁移32位架构到微控制器,一些技术社区中的人们就已经开始预测8位器件的灭亡。现实中,8位器件的使用量确实已经下降,他们可能不再占据主导地位,但8位真的离灭亡不远了吗?实际上现在的制造商仍然一直开发和扩展他们的8位器件系列产品,甚至包括那些正在提供32位产品的供应商。

         

        当提及如何在8位和32位MCU之间选择时,或许争论的焦点其实就在于他们的灵活性;毕竟,单个设备就有许许多多应用。但是如果MCU被设计得如此灵活,为什么仍然有如此多的变种呢?对于该问题的多数答案将是外设而非内核,但是实际上内核和它的外设有着千丝万缕的联系。

         

        还有一种看法是——8位架构和相应的32位架构相较之下是过时的,但是实际上的比较结果或许出人意料。虽然他们的指令集可能已经被完好构建,但是大多数8位内核在他们的生命周期中有不止一次的“升级”,同时就像任何其他设备一样,他们也受益于制造工艺的发展。因此,认为他们两种架构在某个方面具有可比性,这应当是合理的。

         

        基本差异

        除了明显的总线宽度差异之外,8位器件通常比32位器件更加“少”,特别是和内核集成在一起的存储容量,以及相关的平均售价。类似的,如果需要完全集成系统级功能(例如LCD控制器/驱动器),那么这些功能更可能出现在32位解决方案中。

         

        通常而言,如果系统需要的代码存储容量大于65kbyte,那么需要选择32位解决方案,如果需要的代码存储容量小于8kbyte,那么8位解决方案更可行。当然,就其本质而言,8位器件对于简单操作可能需要更少的代码空间,但是32位指令集的单条指令可以完成更多的工作,因此,在较大和更复杂的应用中,更复杂的指令集实际上可能获得更好的整体代码密度。

         

        对于代码容量在这两个极端之间的应用,或者仅仅需要“标准”MCU外设,选择判断标准不再显而易见,需要基于实际的应用选择。通过花些时间分析应用,工程师能够快速确定哪种架构最适合他们的需求。

         

        基准性能

        当然,大多数工程师可能会说8位和32位的主要区别完全在于性能,但这只能根据具体的情况才能这样说,要看具体的要求。“应用性能”才是真正要考虑的问题。

         

        举例来说,对比8051和Cortex-M0+;8051是完全着眼于8位应用领域的架构,这也是大多数工程师可能要进行的对比,因为它要用于嵌入式领域。脱离具体环境直接进行数据手册对比将是没有意义的;在大多数情况下,Cortex-M0+设备可能会“胜出”,但在真实的场景中,结果可能会大相径庭。

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        Silicon Labs基于8051内核的EFM8 Busy Bee 2亮点及应用领域

         

        较大内核的一个特点是不用太在意它们的资源使用情况;而在嵌入式系统中,这会引发问题,包括8位架构开发人员一直避免的问题。举例来说,考虑下方的代码。在基于Cortex-M0+的设备上编译和执行代码时,我们发现栈需要48字节,而在8051上编译和执行相同的代码时仅需16字节。尽管区别不是很大,但在RAM有限的系统中,这一点就变得非常重要了。

         

        代码示例:

        int main(void){

        funcA(0xACED);

        while (1);

        }

         

        voidfuncA(uint32_t a){

        uint8_ti, j=0;

        for (i=0; i<3; i++){j = funcB(i, j);     }

        }

         

        uint16_tfuncB(uint16_t testA, uint16_t testB){

        return  (testA * testB)/(testA - testB)

        }

         

        由于8051最初设计的原因,它一直采用非统一的存储映射。在大多数情况下,这能够提高效率,因为它使用不同的指令指向不同类型的存储区(例如:Flash、内部RAM或外部存储)。不过,指令集还允许通用指针指向任何类型的存储区,这能够提高代码的可重用性,代价是这会稍稍影响执行的效率。ARM架构有统一的存储区管理,这意味着无需使用特殊指针,从而工作可能会变得更简单。

         

        低效是困扰嵌入式开发人员的一大问题,开发人员会想尽一切办法避免这个问题,这凸显了另一个问题——延迟。直觉上,工程师可能会认为Cortex-M0+对中断和函数调用有更快的反应时间,但实际上8051架构更快。ARM内核通过AMBA高性能总线(AHB)在高级外设总线(APB)上访问外设的事实使得情况变得更糟。

         

        基于此原因,在简单的系统中,8051能够显示出其在中断服务程序进/出时间上的优势,但在更加复杂的系统或执行时间更长的服务程序中,优势变得不再明显。

         

        应用适用性

        一般来说,8位和32位内核的另一个重要差异是处理控制任务时各自内在的优势和劣势,尤其是8051和Cortex-M0+。8051指令集在计算比特和字节时表现卓越,而Cortex-M架构的优势在于能够流畅处理较大的数据块,或使用广泛的数学函数执行复杂的逻辑算法。

         

        在判断何种架构最适合应用时,这种“控制vs.处理”的对比尤为有用,但这并不是一成不变的规则;虽然在一个主要实现UART-to-SPI桥接器的应用中,采用ARM器件可能会表现的更高效,但是8位器件也能轻而易举的处理这种情况,而且可能会非常适合仅仅有2kbyte集成存储容量的器件。

         

        举例来说,在一个应用中,它10%的时间用于执行32位数学函数,25%的时间用于处理控制函数,剩余的65%处理时间则用于执行一般目的的活动。如果没有清晰显著的优先考虑的架构,并且如果系统级要求是更小的代码空间而不是执行速度,那么可能更适合选用8位产品。但是,如果要优先考虑执行速度,那可能就要选用32位产品了。

         

        评估整体功耗时,也可做同样的对比,一般情况是整体评估两种选择方案的占空比、活动功耗和休眠电流。现在,许多供应商提供硬件和软件工具来帮助工程师评估这些参数,尤其是那些同时有8位和32位器件产品组合的供应商,比如Silicon Labs。

         

        最后,如果在为某个应用选择8位或32位产品时,如果没有明显优于对方的益处,那么情况很有可能是,即使做出“错误”选择,也真的不会有什么大问题。8位架构在嵌入式开发中仍占有重要位置,这就继续要求工程师们仔细评估其选择,而不是在今后一段时间里默认选择单一的通用架构。

         

        以下我们用一个实例来说明Silicon Labs基于8051的新型EFM8 MCU的应用

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        比如,Silicon Labs的EFM8SB1系列MCU 可以成功应用在智能水杯的方案中。智能水杯主要用来测量液位或者液量,并累计计算一定时间内用户的饮水量,提醒用户适时饮水。传统的智能水杯使用压力传感器测量液位,有的还要加入重力或者加速度传感器检测杯体的倾斜。EFM8SB1的电容感应测量模块可以实现同样的功能。该系列MCU具有多个通道的12位精度高速电容数字转换测量能力,无需外围附加器件,并为用户提供了一系列用户友好的软件库和调式工具。

         

        除了液量测量,EFM8SB1中的其他功能模块也可以实现智能水杯的其他功能。12位的ADC可以测量水温,PCA可以驱动LED或者蜂鸣器提供简单的用户显示界面,而UART或者SPI可以用来连接无线模块,和其他智能设备比如手机交换数据,在功能更强大的设备上提供更丰富的应用和客户体验。 

      • 轻松玩互联!Blue Gecko蓝牙智能SoC无线入门套件试用报告

        Siliconlabs | 05/140/2016 | 05:50 AM

        芯科科技(SiliconLabs)近期发布行业首款多协议无线SoC――EFR32TM Wireless Gecko系列产品,其中一款Blue Gecko SoC专门为蓝牙智能应用而开发,不仅完整支持新版Bluetooth Smart无线协议,并通过高集成度的SoC设计及一流的开发工具和软件支持,帮助客户优化产品的可扩展性、能效、安全和设计便利性,使蓝牙技术更容易进入可连接家庭、可穿戴、遥控器、婴儿监视器、信标(Beacon)、电子货架标签、健康和健身设备、销售终端设备等物联网应用中。

         

        欢迎您点击下方链接,取得更BlueGecko SoC元器件技术信息:

        EFR32BG1 Blue Gecko Bluetooth® Smart  SoC系列资料简介 

         

        1. 套件介绍
          • 简介

        SLWSTK6020A为芯科科技(Silicon Labs)的EFR32TM Blue Gecko无线SOC提供了完整的开发平台。SLWSTK6020A的核心是一块无线入门套件主板(Wireless Starter Kit Mainboard),其上包括有一块板载J-Link调试器,一个高级电能监测器(Advanced Energy Monitor, AEM)用于实时电流和电压的监测,一个虚拟COM口(Virtual COM port interface, VCOM)和一个数据包追踪接口(Packet Trace Interface, PTI)。

        无线入门套件主板与直接插在其上的EFR32BG 2.4GHz 10.5dBm无线板配套使用,该无线板的特色便是EFR32本身和RF接口。所有的调试功能以及AEM、VCOM和PTI除了可用于该无线板,也可用于外接的目标板。为了进一步增强无线入门套件的易用性,套件主板上包含了传感器和一些外设,用于演示无线SoC的其中一些功能。

         

        • 套件配件

        购买的无线入门套件包装如图1所示。盒子内包括的配件如图2所示。

        • 无线入门套件主板BRD4001A 1块;
        • EFR32BG 2.4GHz 10.5dBm无线板BRD4100A 1块;
        • 锂电池CR2032 1个;
        • A型-Mini B型USB电缆1根。

        1-2.png

        该套件硬件电路板的布局如图3所示。

        1-3.png

        图3  套件硬件布局

         

        • 参考资料

        芯科科技官方提供了丰富的文档资料和例程,帮助用户快速上手开发自己的应用。该套件相关的官方文档库链接为:

        https://www.silabs.com/support/pages/document-library.aspx?p=Wireless%20-%20Bluetooth&f=Bluetooth%20Smart%20SoCs

        要快速上手使用该套件,可参考以下网址:

        http://cn.silabs.com/products/wireless/bluetooth/Pages/blue-gecko-bluetooth-soc-getting-started.aspx,其上有开发环境和例程的下载地址,还包括一些有用的文档资料,下文中重点参考的资料包括:

        UG144: EFR32BG Blue Gecko Bluetooth Smart Starter Kit SLWSTK6020A User's Guide

        QSG120: Silicon Labs AppBuilder-Based Bluetooth® Smart C-SDK Quick-Start Guide

         

        1. 开发环境搭建

        借助预先编译的演示、应用说明和示例快速构建和运行应用需要搭建软件开发环境,参考文档QSG120,按照以下步骤进行搭建。注意:开发主机的操作系统为Win 7 64位。

         

        • 安装第三方开发工具

        应用程序的编译需要借助第三方的编译器,此处安装IAR Embedded Workbench for ARM 7.30。下载安装文件EWARM-CD-7303-8062.exe,约760MB,以管理员权限运行安装。安装完成后需要激活,可以使用购买的正版序列号激活,也可以使用破解程序,在此不予详述。

         

        • 安装Simplicity StudioTM

        Simplicity StudioTM开发环境集成了APPBuilder。APPBuilder是一个交互式GUI工具,可以帮助用户配置硅实验室提供的代码以快速实现应用。Simplicity Studio还包含能效分析器,可以通过实时测量功耗进行代码的电量分析;网络分析器可以追踪活动的无线网络;硬件配置程序可以自动生成硬件外设和I/O口的配置代码;此外,还包括其他一些对开发者有用的工具。还提供了APPBuilder和其他Simplicity Studio模块的在线帮助。

        从1.3节的链接下载需要版本的Simplicity Studio安装文件,下载的Windows离线安装文件install-studio-offline.exe约3.1GB,以管理员权限运行安装。

         

        • 连接硬件

        将无线板BRD4100A插入套件主板BRD4001A的插座上,用USB电缆将套件与开发主机相连。注意:将电源开关置于AEM处。期间,开发主机会自动安装硬件驱动程序。

         

        • Simplicity Studio配置

        Simplicity Studio安装完成后会自动运行更新,然后自动检测连接的硬件,根据所连硬件安装软件包。安装完成后重启Simplicity Studio,在弹出的Setup Tasks窗口中选择Initial Setup进行初始化配置。在该配置过程中选择所连的套件名称、元件型号和工具链及SDK。由于套件用到的SDK尚未安装,所以此处不会显示,可在SDK安装完成后再运行Settings control进行配置。

         

        • 安装蓝牙智能C-SDK

        从1.3节的链接下载C语言蓝牙智能SDK安装文件SiliconLabs-BluetoothSmartSDK-1.0.2.0-GA.exe,约18MB,以管理员权限运行安装。安装完成后点击Simplicity Studio右上角的“Settings”图标,在打开的Preferences窗口中选中Simplicity Studio->SDKs,在其中添加刚安装的C-SDK

         

        • 运行示例程序

        蓝牙智能C-SDK自带了很多示例程序,下面以SOC demo for Smart Phone App为例来详述应用的建立、加载和调试运行过程。

        • 在Simplicity Studio视图中点击Software Examples打开New Silicon Labs MCU Project对话框,在其中选择Kit、Part和SDK。若已经连接了硬件电路板,会自动检测到。然后点击Next。
        • 选择要打开的示例工程:SOC demo for Smart Phone App,然后点击Next。
        • 输入工程名称和存放位置,可使用默认值,然后点击Finish。
        • 示例工程打开在了Simplicity IDE中,点击右上角的Generate。若工具链安装和环境配置均无误会弹出Generation validation对话框,点击OK即可完成。在实际操作中,点击Generate按钮后,弹出了如图4所示的对话框。

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        图4  生成出错

         

        根据错误提示,需要安装MSVC++库,点击链接安装即可,如图5所示。

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        图5  安装MSVC++库

         

        安装完成后,重新点击Generate,弹出如图6所示的对话框。

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        图6  Toolchain出错

         

        根据错误提示,未加载BGBuild工具。但在Simplicity Studio安装路径下已存在BgBuild,如图7所示,表示该工具已被安装但并未被Simplicity IDE自动检测到,需要手动添加。

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        图7  BgBuild安装路径

         

        点击Simplicity Studio右上角的“Settings”图标,在打开的Preferences窗口中选择Simplicity Studio->Toolchains,在右侧的Toolchains列表中点击Add…,在打开的Add Toolchains对话框中选择BgBuild的安装路径C:\SiliconLabs\SimplicityStudio\v3\bgtool,系统会自动检测到该路径下的工具BgBuild,添加后的结果如图8所示。

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        图8  手动添加BgBuild

         

        此时重新点击Generate,即可成功完成生成,如图9所示。

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        图9  Generation成功

         

        • 根据手机的操作系统下载并安装对应版本的应用程序。以iOS为例,需要从App Store中搜索Blue Gecko,下载Silicon Labs Blue Gecko WSTK App。安装后的应用程序图标如图10所示。

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        图10  App图标

         

        • 在开发主机上成功生成示例程序后,点击Debug按钮将程序下载至开发套件,然后点击Resume运行程序。此时套件主板的LCD出现芯科科技的Logo,随后显示SILICON LABORTARIES Bluetooth Smart Demo字样,其后还列出了所用蓝牙模块的编号,作者所用的蓝牙编号为:#44306。
        • 在手机端运行Blue Gecko App,点击Health Thermometer,根据提示打开蓝牙,可以看到手机发现了用户蓝牙设备BG44306,如图11所示。选中该设备,即可成功与之连接,套件上温度传感器测得的环境温度值通过蓝牙成功传到了手机App中,如图12所示。该测量值带有时间戳,并可将当前的测量值添加至下部的统计图表中。

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        App中还提供了其他的演示功能,可配合套件进行测试。

         

        1. 性能测试及使用感受

        Blue Gecko支持Advertising和BEACON两种模式,有丰富的示例程序供测试和参考,可以极大地缩短开发周期,尤其是BEACON技术的支持对于开发相关应用大有帮助。

        Simplicity Studio集成了丰富的工具,如Energy Profiler,用户借助它可以实时地对开发套件功耗进行检测。当运行SOC demo for Smart Phone App例程时,对蓝牙处于不同工作状态下开发套件的功耗进行了检测,结果如图13所示。

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        • 蓝牙待机时

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        • 蓝牙设备发现时

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        • Advertisings模式下正常通信时

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        • BEACON模式下正常通信时

        图13  不同工作状态下的功耗

         

        由测试结果可知,Advertising模式下,套件的平均电流不大于1mA;BEACON模式下,平均电流也不大于10mA,而蓝牙待机时的电流尚不到10μA,如此的低功耗使得套件支持锂电池供电。

        除了优异的低功耗表现,基于Blue Gecko蓝牙智能SoC设计的传输距离和穿墙能力也让人印象深刻,在室内直线距离约10m,中间间隔两堵墙的开发套件和手机之间依然能建立蓝牙通信,确实让人叹服!

        本篇测试报告出自向日葵硬件评测实验室,源内容链接:http://www.chinaaet.com/article/3000018955

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      • 有图有真相!手把手教你设计无线抄表模块

        Siliconlabs | 05/133/2016 | 08:11 AM

        开放的无线M-Bus协议为智能计量和智能电网应用提供了已经验证并易于部署的无线连接解决方案。基于EN13757-4/3标准,无线M-Bus定义了智能通用仪表、数据集中器、移动抄表设备和热分配表之间无缝的sub-GHz RF通信协议。通过过去几年中在许多国家大量的现场测试和部署,无线M-Bus在欧洲已经成为被广泛接受的智能计量通信标准。在中国,无线抄表应用也正在越来越多地被开发和部署,四表合一的趋势在中国正慢慢显现出来,越来越多的公司投入资金和人力研究这方面的项目。

         

        为了更好地帮助工程师和设计人员理解芯科科技(Silicon Labs)的无线M-Bus解决方案,下面将以图文并茂的形式介绍基于Silicon Labs EZR32LG无线芯片的无线M-Bus方案的设计流程。

         

        无线抄表模块安装简单、使用方便、投资较少、运行和维护费用低、产生的效益直接且显著,具有良好的经济效益和社会效益,所以极易大面积推广使用。Silicon Labs作为物联网(IoT)领域中无线连接解决方案的领先供应商,可以提供完整的无线M-Bus平台解决方案,包括无线M-Bus软件协议栈和无线入门开发套件,从而简化面向电、气、水和热资源的无线可连接智能仪表的开发。

         

        1. 设计准备
        • 无线M-Bus演示板:Silicon Labs的 SLWSTK6200A套件(如下图所示),芯片型号是EZR32LG330F256R60
        • 开发环境:Simplicity Studio
        • IAR Embedded Workbench v7.4
        • Java
        • Wireless M-Bus Suite
        • Silicon Labs CDC Serial Port driver

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        2. 操作步骤

        (1)连接USB到电脑,如下图所示。

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        (2)开启Simplicity StudioTM,如下图所示。

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        (3)Simplicity Studio会检测到开发板型号,如下图所示。

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        (4)烧录固件程序,如下面两幅图所示。

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        (5)连接两块核心板上的串口到电脑上,打开Wireless M-BUS Suite,如下面两幅图所示。

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        (6)点击aa.png按钮,开始配置集中器和表端,如下面4幅图所示。    

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        (7)配置完成之后,集中器每5秒都会收到来自于表端上传的数据,如下图所示。

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        (8)最后,测试从表端发送数据到集中器,如下图所示。4-14.jpg

        (9)集中器端会显示刚刚从表端发送的数据,如下图所示。

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        欲了解Silicon Labs EZR32LG无线芯片及其开发套件的更多信息,请访问:http://cn.silabs.com/products/wireless/proprietary/ezr32-leopard-gecko-wireless-mcu/Pages/ezr32-leopard-gecko-sub-ghz.aspx?Utm_Source=Cmty&Utm_Medium=web%20page&Utm_Campaign=IoT

         

        源内容地址:http://www.sekorm.com/news/1321.html

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      • 芯科科技与TYLT为Pebble Time智能手表带来心率监测功能

        Siliconlabs | 05/133/2016 | 07:48 AM

        基于在众筹平台KickStarter上的成功筹资,自2015年产品成功发布以来,Pebble Time 智能手表已经在可穿戴领域占有了一席之地,这不是没有原因的。它定价合理,并拥有一系列强大的功能。更要感谢TYLT(他们负责所有基于Qi 技术的无线充电技术),这款智能手表将要拥有更多有用的功能。TYLT正使用芯科科技(Silicon Labs)的EFM32TM Jade GeckoMCU 和Si1144-AAGOptical Heart Rate Sensor 为PebbleTime添加心率监测(HRM)功能。

        TYLT VÜPulse是一个连接到PebbleTime配件端口的例子,它为Pebble Time添加了非常有用的心率监测功能,进一步扩展了这个漂亮设备的功能。基于LED的显示器在你运动时记录你的心率,当你的心率达到最高限值时,发出警告。心率数据与Google Fit或Apple Health通过手表的蓝牙连接同步。

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        我们十分高兴看到我们的客户正在奋力进行创新的设计,我们并不是一个人在战斗。通过众筹平台Indiegogo 和 KickStarter,项目已经从接近6000名支持者那里募集了超过35万美元。我们去年发布的EFM32 Jade Gecko完美适合于此类电池供电的应用,因为其超低功耗的激活模式和从功耗节省模式下快速的唤醒时间。

         

        通过提供“一键即得”的功能,SimplicityStudioTM简化了创建IoT应用的过程,从最初概念到最后的产品,都可以在一个统一的软件环境中开发。

         

        是不是觉得很兴奋呢,更多SimplicityStudio开发工具信息请点击链接:http://cn.silabs.com/products/mcu/pages/simplicity-studio.aspx?Utm_Source=Cmty&Utm_Medium=web%20page&Utm_Campaign=IoT

        EFM32 JadeGecko产品及技术信息请访问芯科官方网站相应网页:http://cn.silabs.com/products/mcu/32-bit/efm32-jade-gecko/Pages/efm32-jade-gecko.aspx?Utm_Source=Cmty&Utm_Medium=web%20page&Utm_Campaign=IoT

        Si1144-AAGOptical Heart Rate Sensor 产品及技术信息请访问芯科官方网站相应网页:http://cn.silabs.com/products/sensors/infraredsensors/Pages/si1144.aspx?Utm_Source=Cmty&Utm_Medium=web%20page&Utm_Campaign=IoT

         

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      • 大中华区物联网英雄特辑(一): 净因科技首创便携式蓝牙经络检测仪,加速医疗行业拥抱物联网!

        Siliconlabs | 05/133/2016 | 07:38 AM

        芯科实验室(Silicon Labs)“大中华区物联网英雄系列特辑”的第一期故事将聚焦来自台湾的净因科技(Aeto Technology),并访问了该公司的共同创办人兼总经理张书玮,这是一家率先以蓝牙4.0无线连结技术打造医疗级便携式经络检测仪的Start-up公司,可望成为将医疗行业带入物联网大环境的市场先锋。我们将持续更新大中华区物联网英雄系列特辑,敬请期待。

         

        请告诉我们净因公司的文化及特点,以及在物联网市场上的策略

        我是净因科技共同创办人兼总经理张书玮,在2013年成立净因科技之前,我们是一家专注于通讯系统整合的设计服务商,在业界耕耘了5年左右的时间,期间在一项与日本厂商合作开发医疗用的设备与软件服务系统项目中,发现医疗行业对硬件要求有相当高的门槛,不容易像一般消费性电子很快走入价格竞争的泥淖,尤其是在增加了联网、便携式设计需求后,放眼业界仍未发展出能完整满足上述条件的解决方案,因而点燃了我们自己投入开发终端产品的热情。

        从设计服务公司转型成为自有品牌业者,我们充分运用自身在通讯技术和软硬件系统整合方面的丰富经验,一步一步向着市场商机日益壮大的行动医疗市场迈进,并积极结合物联网的概念开发新产品。我们第一个锁定的目标就是便携式的蓝牙医疗检测设备,因为对医疗从业人员而言,「轻便可携」是他们最迫切的需求之一,同时,「联网」功能也是一个必然的趋势,有助于病患资料管理及追踪。

         

        请告诉我们AETOSCAN的产品特色与优势

        随着物联网技术日益成熟,结合发展多时的大数据分析,相关的智慧联网应用正值蓬勃发展阶段,其中,医疗照护的商机与产品也越来越多元,首先突破窠臼就是成立不到3年的净因科技,将 IoT 的技术导入中医医材的研发,推出全球第一支采用蓝牙4.0的低功耗无线传输技术的经络检测仪--AETOSCAN。

        净因科技独家开发的AETOSCAN 蓝牙经络仪,除了包含实体的经络检测仪器外,我们还建构完整的经络阻抗分析系统,是净因核心团队与日本的良导络理论研究相关业者多年来共同合作、研发的AI人工智能数据库,此外,我们也和台湾的中国医药大学合作建立有关疾病模型的数据库,三者搭配下打造出领先群雄的行动医疗解决方案。

        AETOSCAN蓝牙经络仪融合了东方与西方、传统与科学、朴实与美感,具现代感的流线外型,使用抗菌医材,兼顾时尚与卫生;结合数据库运算,检测结果精准可靠。AETOSCAN经络检测分析系统可检测身心状态,同时透过支援蓝牙4.0低功耗无线传输技术,更可轻松将检测资料无缝传送至云端管理平台,或是个人手持运算装置,进行长期记录及追踪亚健康状态、协助治疗决策分析,未来更可进一步针对亚健康高危险群进行风险管理。

         

        什么原因使您选择了Silicon Labs作为理想的半导体合作伙伴

        我们在产品设计初期评估了4~5家无线半导体供应商,最终决定采用Silicon Labs 蓝牙4.0 无线解决方案的原因,主要是有助于保证产品质量,同时也能有效缩减成本和上市时程。因为在研发、试产、量产等不同阶段需求,新兴公司往往需要技术伙伴提供强力的支援,而Silicon Labs 齐全的芯片产品线能够供应不同规格配合开发测试,稳定的交期服务更是大幅降低了净因生产成本。其模块认证具备齐全,让AETOSCAN 开发时间大幅缩短,进而加速通过法规与上市的时间。

        更重要的是,Silicon Labs提供丰富的软件开发工具、蓝牙模块开发板,以及中文设计参考资料等资源,让我们更顺利的达成了「小、优、巧」的行动医疗检测设备,且一样具备传统大型器材的可靠度、精确性和稳定性。

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        Silicon Labs 蓝牙解决方案为开发商提供全方位的设计优势

         

        请说明您对物联网的看法,并分析中国大陆及台湾物联网市场未来的方向

        未来,结合物联网的医疗应用将为广大的使用者与医护专业人员建立起新的数位连结模式,不仅可使用大数据分析让病患的资料更具参考价值,更能够透过如AETOSCAN这类的行动医疗检测设备,促进传统中医现代化,以及未来医疗服务的个人化。

        我认为中国大陆、台湾的物联网发展从B2C市场起步并获得盛大成功有一定的困难度,反而从专业取向的B2B市场开展更有机会,例如行动医疗、智慧工厂等应用领域,由于技术门槛高,并且需要取得各项认证,因此市场不容易被打乱,成功导入终端商用产品后,更可做为物联网应用极佳的示范,进而推动整个生态系统的建立与成形。

         

        Aeto Technology公司及AETOSCAN产品完整信息,请至:http://www.aetotech.com/

         

        更多Silicon Labs蓝牙SoC、模块和软件解决方案产品及技术相关信息,欢迎访问芯科实验室官方网站相应网页:http://tw.silabs.com/products/wireless/bluetooth/Pages/bluetooth.aspx?Utm_Source=Cmty&Utm_Medium=web%20page&Utm_Campaign=Bluetooth

         

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      • 基于EFM32单片机的超声波物位计的研制

        Siliconlabs | 05/130/2016 | 09:06 AM

        基于EFM32单片机的超声波物位计的研制

        作者:冯宪俊、王鑫、叶敏、郑奕   

                

        在石油、化工、制药等工业生产过程中,经常需要对罐体中液面到罐体顶部的距离进行准确测量。由于传统接触式物位测量的传感器要和被测介质有所接触,所以就必须考虑被测介质其自身的物理特性。例如:黏附、腐蚀、磨损等因素都会导致传感器的损坏。基于超声波的物位测量属于非接触式物位测量,因此不需要考虑被测介质物理特性的影响因素。在使用方面:超声波具有强指向性、能量消耗缓慢、在介质中传播距离较远的特点,因而使用超声波检测物位可以做到迅速、方便、计算简单、易于实时控制,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求。研制超声波测量方式为传感器的物位变送器在工业应用上具有重要的现实意义。

         

        超声波物位计的总体设计

        声波能作为测量工具是因为在产生声音和“听”到声音之间有一段时间延迟,这段时间延迟可以被转换为可用的信息。超声检测设备能够产生声波,能够测量返回信号的时间延迟。它利用换能器来产生声波和接收回波,然后通过处理器解读声波,并将它转换为信息。声波的振动和时间的关系被称为“频率”。频率用赫兹(Hz)度量。一个特定频率的纯生波表现为随时间正弦变化的声压。人耳最多能听到从20~20,000Hz的声音范围。在这个频率以上的声波范围称为超声波,超声波传输方式如图1所示。

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        图1超声波传输方式示意

         

        超声波物位计正是基于该原理的工业物位现场仪表。本设计的总体系统框图如图2所示。主控芯片通过PWM模式对激励电路发射一对40kHz差分脉冲,使超声波换能器获得能量对目标发射声波,并接收目标反射的声波,使得换能器产生“声-电”能量转换,该电信号通过滤波、运算放大、对数变换等处理进入A/D 模块中进行运算,从而获得目标物位的距离,通过液晶进行显示,并通过4~20mA或HART模块进行数据传输。

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        图2超声波物位计总体系统

         

        超低功耗EFM32为关键推手

        本设计属于工业现场的一次仪表,因此采用二线制设计,对低功耗的要求显得尤为突出。在主控CPU方面特别选取Silicon Labs公司生产的超低功耗ARM Cortex-M3 EFM32TM 壁虎(Gecko)系列MCU,该款MCU可以做到工作模式电流180μA/MHz、睡眠模式电流45μA/MHz、深度睡眠模式电流低至900nA/MHz。外设方面能提供低功耗的外设,包括低能量的UART和I2C串行接口,A/D和D/A转换器和一个计数器和定时器主机。壁虎微控制器的独特之处在于它的周边反射系统,可与标准的32位ARM总线并行,且可以在CPU是关闭时,由外围设备自主运行和交流,进而延长睡眠时间并节省大量能源。EFM32G232F128的系统构架如图3所示。

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        图3 EFM32G232F128的系统构架

         

        基于现场二线制仪表的功耗,本设计的A/D模块同样选取EFM32G232F128自带的12位分辨率模数转换器,通过DMA存储,间隔16μS。采样一次。设置2,800个存储单元按照顺序存储采样数据。对采样的数据组进行预处理和消除尖峰。

         

        结论

         

        本文通过一个搭载超低功耗EFM32 MCU超声波物位测量参考设计,给出了一种针对现场仪表的非接触式物位测量变送器,通过对超声波测距信号的处理,创新的加入了基线比较的处理方法,使软件处理的精度更高,能够更精确测量工业现场物位,并且在本设计的基础上可以叠加基于3~20mA的HART通信模块,现场总线ProfitbusPA、FF、EPA等通信方式,更进一步结合万物联网的设计潮流。

         

        更多芯科EFM32微控制器产品与技术信息,请访问官方网站相应网页:http://cn.silabs.com/products/mcu/32-bit/Pages/32-bit-microcontrollers.aspx?Utm_Source=Cmty&Utm_Medium=web%20page&Utm_Campaign=IoT

         

        您的设计与技术问题欢迎至芯科中文在线论坛提问,专业工程师将给您回覆:http://community.silabs.com/t5/ChineseForum/bd-p/SiliconLabsChineseForum

         

        本篇研究论文源内容引用自:冯宪俊, 王鑫, 叶敏, 等. 基于 EFM32 单片机的超声波物位计的研制[J]. 电子测量技术, 2015 (3): 57-60.