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隨著越來越多的設(shè)備接入物聯(lián)網(wǎng)，不只要求更多的無線連接功能和更高安全性，還需要低成本、低功耗等，因而以往 MCU+無線芯片的分立方案出現(xiàn)了“危機”，早在幾年前，集成就已是心照不宣的選擇。因此我們看到，市場上出現(xiàn)了 Silicon Labs、德州儀器、恩智浦、意法半導(dǎo)體、賽普拉斯、Microchips 等公司推出了眾多的無線 MCU 產(chǎn)品系列，一時間，無線 MCU 已成蔚然之勢。
誠然，這一集成帶來了新的挑戰(zhàn)，例如如何配置芯片的硬件資源，支持不同協(xié)議的運行；如何在芯片復(fù)雜性增加的前提下，依然保持低功耗的特性；如何提供多協(xié)議應(yīng)用的可靠、易用的開發(fā)工具等。近日在慕尼黑電子展上，Silicon Labs 物聯(lián)網(wǎng) MCU 與無線產(chǎn)品經(jīng)理 Matt Maupin 就對與非網(wǎng)記者指出，無線協(xié)議棧的調(diào)試、生態(tài)系統(tǒng)搭建及系統(tǒng)級設(shè)計支持均是挑戰(zhàn)。
慕尼黑電子展上 Silicon Labs 的展位
Matt 提到，以往解決方案是單核 MCU+無線芯片，不僅成本更高，而且單核既需要跑應(yīng)用也需要跑無線協(xié)議，因而需要分時系統(tǒng)，更加復(fù)雜。同時任務(wù)處理時間長，因而功耗更高。而從集成之后的架構(gòu)來看，一般無線 MCU 以 ARM Cortex-M4 來配置，有助于在實時性、安全性方面獲得優(yōu)勢，同時實現(xiàn)功耗優(yōu)化。
Silicon Labs 物聯(lián)網(wǎng) MCU 與無線產(chǎn)品經(jīng)理 Matt Maupin
作為專注于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的 MCU 廠商，Silicon Labs 的無線 MCU 產(chǎn)品系列基于其專為物聯(lián)網(wǎng)打造的 MCU 平臺 Gecko 系列，目前已擁有支持眾多無線通信協(xié)議的多個無線 MCU 產(chǎn)品系列，包括藍(lán)牙、BLE、藍(lán)牙 mesh、WiFi、Zigbee、Sub-1GHz、Thread、Z-Wave 以及支持動態(tài)多協(xié)議的產(chǎn)品，提供豐富的產(chǎn)品組合。
Silicon Labs 展出的無線 MCU 產(chǎn)品解決方案
而面對市場上眾多的競爭對手，一款無線 MCU 產(chǎn)品勝出的關(guān)鍵在這樣幾個要素。
硬件平臺
通常無線 MCU 都是脫胎于廠商原有的一個 MCU 平臺，比如恩智浦的 KW 無線 MCU 是基于 ARM Cortex-M 架構(gòu)的 Kinetis 系列 MCU 中的一個子類，德州儀器的 SimpleLink 無線 MCU 平臺背后則是 MSP430 MCU 的基因。
無線 MCU 有一個好“出身”對開發(fā)者的意義在于，原有的 MCU 平臺已經(jīng)經(jīng)過了市場的驗證和打磨，比較保險，同時原有 MCU 平臺上很多成熟的資源可以復(fù)用，能夠確保更快獲得因應(yīng)市場變化的新品。
選定了硬件平臺，開發(fā)者就需要根據(jù)特定的應(yīng)用場景去挑選適合的產(chǎn)品。MCU 主處理器的計算能力和片上存儲容量是兩個最主要的因素，因為它們決定了是否有足夠的計算資源和存儲空間去同時跑無線協(xié)議和運行應(yīng)用程序。
有的無線 MCU 還將無線協(xié)議的運行卸載到一個專門的協(xié)處理器上，以減少主處理器的計算負(fù)荷。廠商通常會提供不同硬件配置的產(chǎn)品，開發(fā)者需要根據(jù)實際應(yīng)用和未來擴展的需求，做綜合的考量和選擇。
Matt 強調(diào)，Silicon Labs 的 Gecko MCU 系列是專為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用打造的 MCU 平臺，經(jīng)過多年市場檢驗在客戶中具有極好的認(rèn)知和口碑，這一平臺也成為其無線 MCU 產(chǎn)品取得市場成功的關(guān)鍵。
軟件資源
MCU 選型單看硬件顯然不夠，軟件和開發(fā)工具的支持同樣重要。除了 MCU 開發(fā)常用的開發(fā)換環(huán)境，提供無線互連相關(guān)的軟件也是無線 MCU 比拼的重點。同時，開發(fā)平臺的兼容性也很重要。Matt 指出，因為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性，芯片廠商不僅要為客戶提供硬件產(chǎn)品，還需要能夠站在系統(tǒng)層面為其提供設(shè)計建議和參考，為此 Silicon Labs 在軟件上投入很多精力，甚至為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的客戶提供了一套物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng) Gecko OS，旨在幫助客戶簡化系統(tǒng)設(shè)計。
而很多軟件支持也對應(yīng)著無線通信協(xié)議的 IP 化趨勢，如 Silicon Labs 最近推出的 Wireless Xpress 模塊可免編程實現(xiàn)藍(lán)牙和 Wi-Fi 連接，這種產(chǎn)品特別適用于 M2M 的商業(yè)應(yīng)用場景，“客戶無需了解無線協(xié)議的開發(fā)，加速產(chǎn)品開發(fā)和上市時間?！盡att 如是說。
是否支持多模
為了適應(yīng)多樣化的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求，現(xiàn)在芯片廠商陸續(xù)推出了一些支持“多模”無線互連的產(chǎn)品，即動態(tài)多協(xié)議無線 MCU 產(chǎn)品。Matt 介紹，Silicon Labs 推出了三個系列的動態(tài)多協(xié)議無線 MCU 產(chǎn)品，包括同時支持專有 2.4GHz 和 Sub-GHz 的 Flex Gecko，同時支持 BLE、專有 2.4GHz、Sub-GHz 和多協(xié)議 1GHz 以下 BLE 的 Blue Gecko，以及同時支持 Zigbee、Thread、BLE、專有 2.4GHz、Sub-GHz 和多協(xié)議 1GHz 以下 BLE 的的 Mighty Gecko，這類多模無線 MCU 的出現(xiàn)，無疑會給開發(fā)者的產(chǎn)品定義帶來更大的想象空間，也讓跨國的終端設(shè)備廠商在面對不同國家和地域的無線應(yīng)用市場時，可以實現(xiàn)靈活的備貨策略。Matt 舉了個智能家居的例子，在歐美國家，智能家居應(yīng)用以 Zigbee 協(xié)議為主，而在中國市場上，則以藍(lán)牙協(xié)議為主，如果一個終端設(shè)備廠商需要同時考慮不同國家市場的情況，這時，支持動態(tài)多協(xié)議的無線 MCU 芯片無疑是個不錯的選擇。
“我們一直密切關(guān)注客戶需求，提前看到市場和技術(shù)的趨勢。未來應(yīng)用市場對無線 MCU 的需求是需要更小尺寸、更低功耗和更高的安全性。同時，我們越來越需要站在系統(tǒng)層面為客戶考慮?！盡att 直言。
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