【技术】无线IoT设备里，传感器与电池供电的完美结合
物联网（IoT）正在将现实世界里的“模拟”事件转换成网络的行动和反应，连在网络中的物联网节点能够监测模拟事件，并且在需要报告的事件发生时，将其进行转化后通过互联网报告给应用程序，以完成相应的任务。其中最突出的物联网应用类别是使用电池供电的传感器，它们被放置在没有电线的区域来监测事件，并通过无线网络与物联网通信。大多数情况下，这些产品是始终开启的、由电池操作的无线传感器，支持无线协议、一个 MCU 和至少一个模拟传感器。
面临的挑战是在单一电池或一次充电的情况下，如何将产品足以感知环境的续航时间最大化。该挑战可细化为以下方面：
1.根据应用程序要求，胜任实时感知任务；
2.完成传感器测量，同时尽可能少地使用能源；
3.保持“周期性工作”MCU 外围设备，并让 CPU 内核尽可能多地处于睡眠状态。
在这种应用中，很多MCU的典型做法是唤醒MCU内核然后使用各种外设去完成传感器测量（图1）。当有事件（例如开门）需要报告时，MCU 进行了报告并返回至其周期性工作规律流程中。这将消耗大量电能，且不能使电池巡航时间最大化，因为运行的“整个 MCU”中，包括很多外围设备和无关内核运转都在消耗电能。
实际上，这种方法很可能导致较差的客户体验：客户将设备置于其环境中，将其设置在网络上并启用，但几个月之后，设备就因为较差的电池电源管理能力而停止工作。
图 1：CPU 在每次测量中都进行查询并保持活跃，从而导致较高电能消耗。
物联网应用理想的电池供电、无线传感器节点解决方案
最佳解决方案将应对以上所述挑战中的每一个方面，可在电池一次充电的情况下将产品完成环境感测的工作时间最大化。
考虑到以上情况，电池供电的物联网传感器设备应提供：
1.自主而节能的传感器管理和测量系统；
2.可对每个传感器进行独立配置的传感器输入/输出、阈值和配置；
3.低功耗、可配置的逻辑引擎，仅当绝对需要时才会唤醒 MCU；
4.用以为多次测量提供缓存的低功耗内存，并延长 CPU 唤醒间隔时间；
5.低无线功耗。
SILICON LABS Gecko 低功耗传感器接口（LESENSE）
几年前，Silicon Labs 就预见到电池供电的无线传感器应用的重要性。自此，我们对低能耗的无线、MCU 和传感器技术进行了大规模的投入。我们的Gecko MCU具有节能型的架构，并提供几种关键系统，使其能更有效率地运作，其续航时间也长于其他 MCU。
Gecko和Wireless Gecko （以下合称“Gecko MCU”）使用低功耗传感器接口（LESENSE）、外围设备反射系统（PRS）和其他低功耗技术，可以在极低的功耗水平下运作，而同时内核与 MCU的大部分仍处于深度睡眠模式。
本文提供了 LESENSE 的简要概述。外设反射系统（PRS）可使外围设备没有内核的干预仍能够周期性的工作，PRS 在节能方面的优势也很重要，这一点将在文末引用的其他资源中进行论述。低无线功耗也不属于本文所讨论的范围，但在www.silabs.com的其他资源中有详细论述。上述特性结合其他特性就可以节省很多电能。
对于电池供电的物联网传感器系统的要求
Gecko LESENSE 详情
LESENSE是高度可配置传感器接口和系统，可自主连续管理并监控最多 16 个电阻性、电容性或电感性传感器，并同时保持芯片整体处于深度睡眠模式，且内核（CPU）始终保持关闭。
LESENSE包括一个定序器、一个计数和比较器单元、一个可配置译码器，以及用于配置设置和测量结果存储的 RAM。
1.定序器可以操作低频振荡器，并通过 PRS 处理与其他外围设备的相互作用，并可为传感器的工作周期和测量定时。
2.计数和比较器单元对来自定序器的脉冲进行计数，并将信息与可配置阈值进行对比。
3.译码器/状态机接收传感器测量，并根据最多 16 种可配置状态和相关动作采取行动。
LESENSE 可配置传感器阈值
当外部事件超过传感器阈值时才唤醒 CPU 并不是一个革命性的概念。本质上，它会将恒定的MCU 工作周期从图 1 中移至单个事件；当模拟事件超过给定阈值时，MCU 苏醒并执行各种行动。
但是，LESENSE 与之不同之处在于，它提供了一个完整的传感器系统，以便管理并监控传感器以及相关的外围设备，而不需要 CPU 的参与，MCU 参与度也为最低。这就是 LESENSE 的基本概念，而附加功能还进一步拓展了概念。
LESENSE也在不唤醒CPU 的情况下对数量可配置的阈值事件进行缓冲。这使得系统能够在一段较长的时间段内监控外部事件。LESENSE 通过自主周期性采集所需的外围设备块（如模拟比较器、低频振荡器和传感器本身），以便完成传感器测量，而 CPU 则保持在深度睡眠模式。
在以下概念图中，LESENSE 被配置为允许传感器 1 超过其可配置阈值两次之后才唤醒CPU。
图 2：每个启用 LESENSE 的传感器输入/输出均为独立且可配置的。
LESENSE也提供附加功能，以管理并监控最多 16 个具有唯一阈值的不同传感器。在使用内置低功耗状态机（译码器）时，LESENSE 可在发送中断唤醒 CPU 之前评估几项事件。
在图 3 中，LESENSE 对传感器 2 的事件 1、2 和 3 的测量信息进行缓冲，并在唤醒核心之前将这些信息与传感器 1 的事件 1 和 2 的测量数据相结合。这个简单的使用实例采用LESENSE 的单独配置传感器、低功耗内存和低功耗状态机。
图 3：在 CPU 中断之前，多个传感器及唯一配置支持多个事件。
传感器节点从 LESENSE 缓冲测量中重新校准
由于很多传感器系统在各种不同的环境条件下实施，必须能够在诸如温度、湿度、电源电压、透气性和连接性等参数不断变化的情况下进行可靠的操作。
LESENSE的缓存功能可使 CPU 在被唤醒时重新校准自身多项读数。这样可避免随着情况的变化发生多次重复校准的事件，进一步节约能源并提供更大的系统校准样本集。
总结
LESENSE可使Gecko MCU和无线 MCU监控电阻性、电容性、电感性（和 IR）传感器，同时使能耗较高的内核和大部分MCU 保持深度睡眠模式。LESENSE 能够监控最多 16 个使用小于 1 μA 的传感器并提供可配置的阈值，并提供了可对多个事件进行缓冲的RAM，以及用于可配置唤醒中断的状态机。
- |
- +1 赞 0
- 收藏
- 评论 180
本网站所有内容禁止转载，否则追究法律责任！
正在努力加载……相关推荐
SILICON LABS ZIGBEE 无线 Gecko SoC选型表
EFR32MG无线 Gecko SoC 是在 IoT 设备上实现节能多协议连网的理想之选。芯片解决方案结合了 76.8MHz ARM和高性能 2.4GHz 无线电，旨在为 IoT连接应用提供行业领先的节无线 SoC。
|
产品型号
|
品类
|
Protocol Stack
|
Frequency Band @ Max TX Power(GHz@dBm)
|
Flash(kB)
|
RAM(kB)
|
GPIO(个数)
|
Operating Temperature(℃)
|
Storage Temperature(℃)
|
Pin Count
|
AVDD Supply Voltage(V)
|
|
EFR32MG12P433F1024GL125-C
|
Gecko Multi-Protocol Wireless SoC
|
Bluetooth LE Zigbee Thread Proprietary, Wi-SUN
|
2.4GHz @ 19dBm, Sub-GHz @ 20dBm
|
1024kB
|
256kB
|
65
|
-40℃~85℃
|
-50℃~150℃
|
BGA125
|
1.8V~3.8V
|
选型表 - SILICON LABS 立即选型
SILICON LABS Matter 无线SoC选型表
EFR32MG24 无线 SoC 是使用 Matter、OpenThread 和 Zigbee 进行网状物联网无线连接的理想选择
|
产品型号
|
品类
|
Protocol Stack
|
MAX TX Power (dBm)
|
Flash(kB)
|
RAM(kB)
|
GPIO(个数)
|
Secure Vault
|
IADC High-Speed/High-Accuracy
|
Multi Vector Processor
|
Max CPU Speed(MHz)
|
Operating Temperature(℃)
|
Storage Temperature(℃)
|
Pin Count
|
AVDD Supply Voltage(V)
|
|
EFR32MG24B310F1536IM48-B
|
Wireless SoC
|
Matter,Zigbee,Thread,Bluetooth 5.3
|
10dBm
|
1536kB
|
256kB
|
28
|
High
|
IADC High-Speed/High-Accuracy
|
Multi Vector Processor
|
78.0MHz
|
-40℃~125℃
|
-50℃~150℃
|
QFN48
|
1.71V~3.8V
|
选型表 - SILICON LABS 立即选型
芯海科技携十多款工业电子、汽车电子领域的创新产品及应用方案亮相2024慕尼黑上海电子展
2024慕尼黑上海电子展，芯海科技以“工业智能 创芯驱动”为主题，精彩展示了在工业电子、汽车电子领域的十多款创新产品及应用方案。历经20余年的持续研发与积累，公司凭藉“模拟信号链+MCU”双平台策略，为工业和汽车的智能化、电动化发展注入了新的活力，为市场和客户提供了更加丰富、优质和高效的解决方案。
Silicon labs 蓝牙SOC选型表
Cortex-M4/M33内核,支持蓝牙5,待机功耗1.2μA;实测网络节点100+,工作温度高达125℃,提供芯片和模块。其最新的1.4μA超低功耗蓝牙SoC EFR32BG22具有主频高达76.8MHz Cortex-M33内核,16位ADC,支持蓝牙5.2与AoX定位和蓝牙Mesh协议。
|
产品型号
|
品类
|
MCU Core
|
Core Frequency (MHz)
|
Flash
|
RAM
|
Secure Vault
|
Bluetooth
|
Bluetooth 5
|
Bluetooth Mesh
|
Cryptography
|
Output Power Range (dBm)
|
GPIO
|
I²C
|
SPI
|
I²S
|
Receive Sensitivity
|
ADC
|
Comparators
|
Temperature Range (ºC)
|
Package Type
|
Package Size(mm)
|
|
EFR32BG24B110F1536IM48-B
|
Bluetooth®Wireless SoC
|
ARM Cortex-M33
|
78
|
1536
|
256
|
High
|
5.3
|
Bluetooth 5
|
Bluetooth Mesh
|
AES-128;AES-256;ECC;SHA-1;SHA-2
|
-20 to 10
|
28
|
2
|
3
|
1
|
-97.6DBM(1Mbit/s GFSK)
|
12-bit,SAR,1Msps
|
2
|
-40 to 125
|
QFN48
|
6x6
|
选型表 - SILICON LABS 立即选型
SILICON LABS 8-bit Microcontroller选型表
SILICON LABS 8位MCU选型，MCU Core 8051，频率20MHz~100MHz，Flash存储2kB~120kB，RAM存储0.25kB~8kB。
|
产品型号
|
品类
|
系列
|
Frequency（MHz）
|
Flash (kB)
|
RAM (kB)
|
Vdd min（V）
|
Vdd max（V）
|
Package Type
|
Package Size (mm)
|
Internal Osc.
|
Dig I/O Pins
|
ADC 1
|
Temp Sensor
|
Timers (16-bit)
|
PCA Channels
|
DAC
|
Comparators
|
UART
|
SPI
|
I2C
|
HS I2C Slave
|
EMIF
|
CAN
|
LIN
|
VREF
|
Debug Interface
|
|
C8051F392-A-GM
|
8位MCU
|
C8051F39x Small Form Factor
|
50
|
16
|
1
|
1.8
|
3.6
|
QFN20
|
4x4
|
±2
|
17
|
10-bit, 16-ch., 500 ksps
|
Temp Sensor
|
6
|
3
|
10-bit, 2-ch.
|
1
|
1
|
1
|
2
|
0
|
0
|
0
|
0
|
VREF
|
C2
|
选型表 - SILICON LABS 立即选型
复旦微电2023年度报告发布，未来发展战略瞄向物联网、汽车电子、FPGA、工业电子
公司自成立以来,持续专注于集成电路设计与研发,建立了从技术预研、产品设计、工程实现以及应用开发的多层次研发体系,经过二十余年的发展,积累了丰富的行业经验与产品关键技术，产品线丰富，应用领域广泛。
SILICON LABS 32-bit Microcontroller选型表
SILICON LABS 32位MCU选型，频率24MHz~80MHz，Flash存储4kB~2048kB，RAM存储2kB~512kB。
|
产品型号
|
品类
|
系列
|
Frequency（MHz）
|
Flash (kB)
|
RAM (kB)
|
Vdd min（V）
|
Vdd max（V）
|
Package Type
|
Package Size (mm)
|
Internal Osc.
|
Debug Interface
|
Cryptography
|
Dig I/O Pins
|
ADC 1
|
DAC
|
USB
|
Cap Sense
|
LCD
|
Temp Sensor
|
Timers (16-bit)
|
UART
|
USART
|
SPI
|
I2C
|
I2S
|
EMIF
|
RTC
|
Comparators
|
|
EFM32GG290F512-BGA112
|
32位MCU
|
EFM32 Giant Gecko
|
48
|
512
|
128
|
1.98
|
3.8
|
BGA112
|
10x10
|
±2%
|
ETM; SW
|
AES-128 AES-256
|
90
|
12-bit, 8-ch., 1 Msps
|
12-bit, 2 ch.
|
-
|
Cap Sense
|
-
|
Temp Sensor
|
4
|
7
|
3
|
3
|
2
|
1
|
0
|
RTC
|
2
|
选型表 - SILICON LABS 立即选型
【产品】220pF~100nF军工级镀银云母电容器，工作温度-55℃~125℃
EXXELIA的CA152、CA154、CA155、CA156、CA157、CA158系列镀银云母电容器，介质为镀银云母和环氧树脂，工作温度均为-55℃~125℃。几款电容器的电容量分布从220pF~100nF，可非常好地满足各类环境对电容量的需求，非常适用于工业电子、通信设备、消费电子、汽车电子、军工设备、公共安全设备和太阳能发电领域。
SILICON LABS C8051F31x Small Form Factor Microcontrollers选型表
SILICON LABS 8位MCU选型，基于25MHz Frequency,8~16kB Flash,1.25kB RAM等参数进行选型
|
产品型号
|
品类
|
MCU Core
|
Frequency（MHz）
|
Flash (kB)
|
RAM (kB)
|
Dig I/O Pins
|
5 Volt Tolerant
|
ADC 1
|
Temp Sensor
|
Timers (16-bit)
|
PCA Channels
|
Comparators
|
UART
|
SPI
|
I2C
|
HS I2C Slave
|
I2S
|
EMIF
|
CAN
|
LIN
|
Vdd min（V）
|
Vdd max（V）
|
Package Type
|
Package Size (mm)
|
Internal Osc.
|
VREF
|
Debug Interface
|
|
C8051F310
|
Microcontroller
|
8051
|
25
|
16
|
1.25
|
29
|
5 Volt Tolerant
|
10-bit, 21-ch., 200 ksps
|
Temp Sensor
|
4
|
5
|
2
|
1
|
1
|
1
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
2.7
|
3.6
|
QFP32
|
7x7
|
±2
|
VREF
|
C2
|
选型表 - SILICON LABS 立即选型
SILICON LABS SUB-G 无线SOC选型表
智能家居、安防、照明、楼宇自动化和计量领域中次GHz“物联网”应用的理想解决方案。高性能的sub-GHz无线电提供远程功能，不受Wi-Fi等技术2.4GHz干扰的影响。
|
产品型号
|
品类
|
Protocol Stack
|
Pin Count
|
Frequency Band @ Max TX Power(GHz@dBm)
|
Flash(kB)
|
RAM(kB)
|
GPIO(个数)
|
Operating temperature(℃)
|
Storage Temperature(℃)
|
AVDD Supply Voltage(V)
|
|
EFR32FG1P133F256GM48-C0
|
Flex Gecko Proprietary Protocol SoC
|
Proprietary
|
QFN48
|
2.4GHz @ 19dBm, Sub-GHz @ 20dBm
|
256kB
|
32kB
|
28
|
-40℃~85℃
|
-50℃~150℃
|
1.85V~3.8V
|
选型表 - SILICON LABS 立即选型
USR-CANET200 通信设备 说明书
描述- USR-CANET200是一款多功能通信模块，具备CAN总线、串口和以太网接口，支持TCP/IP协议栈。该模块具有高级别硬件防护，适应工业环境，并提供丰富的功能和配置选项，如CAN ID过滤、多端口SOCKET连接、静态IP或DHCP自动获取IP地址等。
型号- CANET200,USR-CANET200
SILICON LABS C8051F50x-59x Automotive & Industrial MCUs选型表
SILICON LABS 8位MCU选型，基于25~50MHz Frequency,2~128kB Flash,0.25~8kB RAM等参数进行选型
|
产品型号
|
品类
|
MCU Core
|
Frequency（MHz）
|
Flash (kB)
|
RAM (kB)
|
Dig I/O Pins
|
5 Volt Tolerant
|
ADC 1
|
Temp Sensor
|
Timers (16-bit)
|
PCA Channels
|
Comparators
|
UART
|
SPI
|
I2C
|
HS I2C Slave
|
I2S
|
EMIF
|
CAN
|
LIN
|
AEC-Q100
|
Vdd min（V）
|
Vdd max（V）
|
Package Type
|
Package Size (mm)
|
Internal Osc.
|
VREF
|
Debug Interface
|
Temperature Range (ºC)
|
|
C8051F500-AM
|
MCU
|
8051
|
50
|
64
|
4.25
|
40
|
5 Volt Tolerant
|
12-bit, 32-ch., 200 ksps
|
Temp Sensor
|
4
|
6
|
2
|
1
|
1
|
1
|
0
|
0
|
1
|
1
|
1
|
AEC-Q100
|
1.8
|
5.25
|
QFN48
|
7x7
|
±0.5
|
VREF
|
C2
|
-40 to 125
|
选型表 - SILICON LABS 立即选型
SILICON LABS Z-Wave Wireless SoC 选型表
Cortex-M4内核，支持Sub-G频段无线SOC;低功耗，支持纽扣电池10年寿命; 长距离，100米直接范围扩展网格；简单,安全，互操作性；智能家居市场100%互联互通；出货超过1亿件。
|
产品型号
|
品类
|
Max TX Power (dBm)
|
Flash (kB)
|
RAM (kB)
|
Secure Vault
|
GPIO (个数)
|
Pin Count
|
Operating Temperature(℃)
|
Storage Temperature(℃)
|
DVDD Supply Voltage(V)
|
AVDD Supply Voltage(V)
|
IOVDD Operating Supply Voltage(V)
|
PAVDD Operating Supply Voltage(V)
|
|
EFR32ZG23B021F512IM40-C
|
Z-Wave Wireless SoC
|
20dBm
|
512kB
|
64kB
|
High
|
22
|
QFN40 with HFCLKOUT
|
-40℃~125℃
|
-50℃~150℃
|
1.71V~3.8V
|
1.71V~3.8V
|
1.71V~3.8V
|
1.71V~3.8V
|
选型表 - SILICON LABS 立即选型
SILICON LABS Si720x-Switch and Latch Devices选型表
Si720x 开关和锁存器具有数字输出，可随着磁场设置的变化而改变状态。该产品系列有两种不同的输出类型——全极型和锁存型输出
|
产品型号
|
品类
|
OUTPUT TYPE
|
OUTPUT POLARITY (HIGH FIELD)
|
IDD (TYP.@3.3V)（μA）
|
BOP, BRP
|
MAGNETIC FIELD FULL SCALE（mT）
|
SLEEP/IDLE TIME（msec）
|
TEMPERATURE COMPENSATION
|
TAMPER THRESHOLD (TYP.)
|
DIGITAL FILTERING
|
VDD（V）
|
packages
|
Temperature rating
|
describe
|
|
Si7201-B-00-FV
|
Magnetic Sensors
|
Omnipolar Switch
|
Low (push-pull)
|
0.4 µA
|
BOP = ±1.1 mT (max) BRP = ±0.2 mT (min)
|BOP - BRP| = 0.4 mT (typ
|
20 mT
|
200 msec (sleep)
|
None
|
None
|
None
|
1.7 -
3.6 V
|
SOT23
|
-40°C to 125°C
|
3-pin Switches
|
选型表 - SILICON LABS 立即选型
SILICON LABS C8051F80x-3x Capacitive Touch Sense MCUs选型表
SILICON LABS 8位MCU选型，基于25MHz Frequency,4~16kB Flash,0.25~0.5kB RAM等参数进行选型
|
产品型号
|
品类
|
MCU Core
|
Frequency（MHz）
|
Flash (kB)
|
RAM (kB)
|
Dig I/O Pins
|
5 Volt Tolerant
|
ADC 1
|
Temp Sensor
|
Timers (16-bit)
|
PCA Channels
|
Comparators
|
UART
|
SPI
|
I2C
|
HS I2C Slave
|
I2S
|
EMIF
|
CAN
|
LIN
|
Vdd min（V）
|
Vdd max（V）
|
Package Type
|
Package Size (mm)
|
Internal Osc.
|
VREF
|
Debug Interface
|
|
C8051F800-GM
|
MCU
|
8051
|
25
|
16
|
0.5
|
17
|
5 Volt Tolerant
|
10-bit, 16-ch., 500 ksps
|
Temp Sensor
|
3
|
3
|
1
|
1
|
1
|
1
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1.8
|
3.6
|
QFN20
|
4x4
|
±2
|
VREF
|
C2
|
选型表 - SILICON LABS 立即选型
电子商城
品牌：SILICON LABS
品类：Wireless Gecko SoC
价格：￥8.1764
现货： 101,879
品牌：SILICON LABS
品类：Mighty Gecko Multi-Protocol Wireless SoC
价格：￥27.0929
现货： 90,767
品牌：SILICON LABS
品类：Wireless Gecko SoC
价格：￥10.4994
现货： 50,699
现货市场
品牌：SILICON LABS
品类：Switch Hall Effect Magnetic Position Sensor
价格：￥2.2924
现货：126,000
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
我要提问
查看全部1条回复