【选型】智能家居网关中推荐Silicon Labs 2.4GHz无线SoC芯片，胜过TI、NXP的优选方案

时间： 2021-08-05 来源：世强

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笔者在做智能家居网关ZigBee链方案，该网关需要支持不同厂商的智能照明，智能门锁，温控器等设备的连接。通过从硬件，软件，成本，开发周期，技术支持等各方面对TI\NXP\SILICON LABS进行了对比，最后选定了Silicon Labs的EFR32MG21A020F512IM32-B方案。

Silicon Labs的EFR32MG21设备是多协议的2.4GHz无线SoC芯片，支持BLE 5.1, ZigBee, Thread协议。单芯片集成了一个80MHz并带有DSP指令和FPU处理的32-bit ARM Cortex-M33 核以及高性能的2.4GHz无线收发器，使产品设计更加集成小型化，是业界领先的，低功耗的无线SoC，旨在提高处理能力，改善射频性能和降低功耗。

EFR32MG21设备为物联网提供了高性能，低功耗，低成本的安全的解决方案，其内部框图如图1所示，含有Radio Transceiver和MCU，有4种低功耗模式，EM0,EM1,EM2,EM3和EM4。可根据系统设计配置低功耗模式，获得最优功耗设计。

图1 EFR32MG21内部框图

EFR32MG21设备详细框图如图2所示，显示了可用的功能集，这些功能会因订购的MPN而异，但基本功能都有。

图2 EFR32MG21详细框图

EFR32MG21设备和业内TI CC26x2R1, NXP JN5189/88的方案硬件性能参数对比如表3所示：

表3 各方案性能参数对比表

从表3中可以看出，尽管EFR32MG21设备在同等条件下发射数据电流，接收数据电流以及睡眠电流比TI、NXP的方案略高，但是在发射功率设置和接收灵敏度，Flash容量方面却有很大的优势，最大发射功率可以到达20dBm，且发射功率可调，不需要加额外的FEM，同一套硬件PCB设计，通过改BOM和功率设置就可以满足欧洲，美国高性能的设计要求，节省了设计成本以及开发周期。TI和NXP的方案在需要满足美国高性能发射功率要求时，需要增加一颗额外的FEM，因此也增加了整机功耗，PCB布板空间以及成本。

EFR32MG21还可以通过时分方式降低网关层面Wi-Fi与zigBee之间的串扰，解决Wi-Fi与ZigBee的共存问题；其还可以支持便捷的NCP及Host两种方案的OTA升级。

其次，EFR32MG21系列soc还包括了一个集成的安全子系统和设备，可以利用Secure Vault技术优势。Secure Vault提供领先的安全软件特性和物理不可克隆功能(PUF)硬件技术，极大地降低了物联网安全漏洞和知识产权受损的风险，增加了物联网的安全性。

EFR32MG21在软件开发方面也有很多优势，软件架构清晰，功能模块独立，便于在不同的平台上快速集成网关；EFR32MG21使用了Simplicity Studio 5开发工具，通过开发工具包、sdk、移动应用程序和Silicon Labs独有的网络分析仪，可以轻松开发代码和快速将产品推向市场。

Silicon Labs的技术支持力度相对其它两家也有优势，其会不断的升级协议栈以适配最新的ZigBee 3.0协议栈（TI和NXP升级维护速率远远落后于Silicon Labs）；Silicon Labs官网还提供了各种网关及子设备demo历程，便于各开发者快速上手，调试，满足敏捷开发的需求；

另外，EFR32MG21设备成本也较TI、NXP的方案有优势。

综上，EFR32MG21是高性能，低功耗，安全的物联网连接应用的优选方案。由于公司的网关ZigBee方案既要卖美国市场，又要卖欧洲市场，不需要OTA升级，因此选了Silicon Labs的EFR32MG21A020F512IM32-B芯片作为公司智能家居网关ZigBee的连接方案。

EFR32MG21的订购MPN如图4所示，其它的用户可根据自己的产品需求选择合适发射功率和Flash，RAM的MPN。

图4 EFR32MG21系列订购MPN

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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

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型号- EFR32BG21B010F1024IM32-B,EFR32BG21B020F1024IM32-D,EFR32BG21A020F768IM32-B,EFR32BG21A020F768IM32-D,EFR32BG21B010F512IM32-B,EFR32BG21A010F512IM32-B,EFR32BG21B020F768IM32-D,EFR32BG21B010F512IM32-D,EFR32BG21B020F768IM32-B,EFR32BG21A010F512IM32-D,EFR32BG21B020F512IM32-D,EFR32BG21B020F512IM32-B,EFR32BG21A020F1024IM32-B,EFR32BG21A020F512IM32-B,EFR32BG21,EFR32BG21A010F1024IM32-D,EFR32BG21A020F512IM32-D,EFR32BG21A010F1024IM32-B,EFR32BG21A020F1024IM32-D,EFR32BG21A010F768IM32-D,EFR32BG21B010F768IM32-B,EFR32BG21A010F768IM32-B,EFR32BG21B010F768IM32-D,EFR32BG21B020F1024IM32-B,EFR32BG21B010F1024IM32-D

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