【技术】如何在智能家居中进行无线调试？
调试是物联网设备生命周期的最初几个步骤之一，在你使用新买的智能家居设备的最初几分钟内即可完成。第一步是拆封设备，第二步是将其与家庭网络配对。从消费者的角度来看，这个配对步骤需要非常简单。最糟糕的用户体验是要面对复杂的配对设备，没有消费者愿意阅读产品目录或深入研究智能家居产品配对的技术内容。他们只想打开盒子，按下一两个按钮，滑动两到三次，然后让设备正常工作。
然而，在整个配对过程中实际发生的事情对设备生命周期的可靠性具有重要影响。配对涉及到将无线设备配置到它的环境中，以获得诸如调整功率级别、同步和配置设备等参数。本文中SILICON LABS将摘要说明如何针对智能家居快速进行无线调试的流程。
使用NFC进行配置
配置或身份认证是对设备标识进行验证的过程。配置对于保护用户不受假冒设备的侵害至关重要——更不用说每个网络都必须有一个可靠的配置协议来保护自己不受入侵者和黑客的侵害，这些入侵者和黑客可能试图与网络建立配对以获取敏感信息。
因此，当你考虑调试时，必须考虑拆箱、安装、连接和配置。这四个步骤应该安全、无缝、快速地完成。然而，消费者寻求的是一个简单直观的过程。那么，现在有哪些技术可以用来进行无线调试？它们是如何工作的呢?目前可用的最直观的调试技术是近场通信（NFC）。
我的一个工程偶像总是说：“你可以用最基本的东西做很多事情。”这也适用于NFC如何使用简单的感应机制“扫描”设备标识。当一个NFC阅读器靠近一个NFC标签时，两个器件上的电感形成一个相互感应通道，并在这个通道上进行信息交换。
NFC是智能家居中最常用的无线调试技术
NFC标签的身份可以通过刷NFC读卡器来确认。对于智能家居的消费者来说，这意味着用手机来“刷”新买的灯泡，以证明其身份。没有比这更简便直观的了。人们喜欢通过刷卡获得的肯定感，这在信用卡交易中很常见。
尽管NFC配置很简便直观，但它也有一个缺点：增加了成本和占用空间。NFC电路不需要占用很多面积，而且是相对便宜的元件。然而，NFC电路在整个设备生命周期中只使用一次，并且只用于一项任务：配置设备。因此，即使NFC电路的成本低至10美分，原始设备制造商通常也不愿意承担。
另一个缺点是NFC功能有限。调试是一个多步骤的操作，NFC可以很好地处理配置；然而，这并不包括配置设备并将其连接到网络。NFC标签是被动数据存储器，可由NFC设备读取这些数据，在某些情况下也可以写入这些数据。它们通常包含数千字节的少量数据，并且在正常使用时是只允许读取的。这么少量的数据无法实现其他功能。
此外，NFC标签不能较好地适应较大的节点数。在智能家居场景中，这可能不是一个太大的问题；但在智能建筑环境中，安装人员需要一次性调试数千个节点，这是一个更大的挑战。用智能手机扫描每个节点可能需要几天的时间。如果将智能家居产品安装在难以到达的地方，比如安装在空调设备上的维护传感器网络，那么委托使用这些产品也会产生很大的不同。用户将会很高兴看到一种远程且安全地调试此类节点的方法。
许多无线技术皆可为智能家居设置提供远程调试功能
远程调试技术
那么，有没有一种技术是远程的、可扩展的且不会增加额外成本呢?虽然远程调试仍处于早期阶段，但实际上已经有一系列处于开发阶段技术存在。这包括蓝牙认证和配对、Z-Wave智能启动和Zigbee Direct。三者之间的共同点是，它们能够让用户在不增加成本的情况下远程调试设备，因为它们都使用相同的底层无线电技术来调试其终端设备的。
因此，智能设备制造商可以避免仅仅为了实现远程调试而集成额外的无线电或电路。远程调试技术还可以实现对使用中的设备进行连续认证。由于配置是远程完成的，因此可以在设备生命周期中重复进行，以确认其身份并检查其运行状况。最后，远程调试使适应性成为可能。通过远程调试技术，未来有可能无需花费时间和精力就能调试数千个节点。
目前开发中的Zigbee Direct允许用户通过智能手机、平板电脑和其他蓝牙设备无缝地与Zigbee网络交互，有助于简化调试过程
那么，这些技术提供了什么呢？让我们来探讨最广泛使用的连接机制之一：蓝牙。最基本的蓝牙配对形式称为“Just Works”，它为配对两个蓝牙设备提供了最简单的路径。然而，它没有提供一种方法来验证设备是否成为连接的一部分，使网络容易受到攻击。
例如，中间人攻击发生在第三个设备(恶意设备)模仿两个合规设备中的一个或两个时。在这里，恶意设备连接起其他两个设备之间的通信，当它们的连接被破坏时，给合规设备一种它们直接连接彼此的假象。这种设置不仅允许恶意设备拦截所有正在发送的数据，还允许它在通信中注入虚假数据或在数据到达预期收件人之前删除数据。
为了应对这种威胁，可以使用数字比较配对来改进Just Works，但它在最后又增加了一个步骤，破坏了简单蓝牙配对的目的。市场需要一个自动化和简单的远程调试过程，但不幸的是，我们还没有做到这一点。我们没有看到一个协议可以简化调试并使其达到零接触体验。然而，我们已经接近解决这个问题了。有了正确的愿景，未来消费者对于无线调试的体验将更臻完善。
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本文由董慧转载自Silicon Labs，原文标题为:【应用干货】如何在智能家居中进行无线调试－第1部分，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。
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产品型号
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品类
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Protocol Stack
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Frequency Band @ Max TX Power(GHz@dBm)
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Flash(kB)
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RAM(kB)
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GPIO(个数)
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Operating Temperature(℃)
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Storage Temperature(℃)
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Pin Count
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AVDD Supply Voltage(V)
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EFR32MG12P433F1024GL125-C
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Gecko Multi-Protocol Wireless SoC
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Bluetooth LE Zigbee Thread Proprietary, Wi-SUN
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2.4GHz @ 19dBm, Sub-GHz @ 20dBm
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1024kB
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256kB
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65
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-40℃~85℃
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-50℃~150℃
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BGA125
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1.8V~3.8V
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选型表 - SILICON LABS 立即选型
SILICON LABS Matter 无线SoC选型表
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产品型号
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品类
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Protocol Stack
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MAX TX Power (dBm)
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Flash(kB)
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RAM(kB)
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GPIO(个数)
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Secure Vault
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IADC High-Speed/High-Accuracy
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Multi Vector Processor
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Max CPU Speed(MHz)
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Operating Temperature(℃)
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Storage Temperature(℃)
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Pin Count
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AVDD Supply Voltage(V)
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EFR32MG24B310F1536IM48-B
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Wireless SoC
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Matter,Zigbee,Thread,Bluetooth 5.3
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10dBm
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1536kB
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256kB
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28
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High
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IADC High-Speed/High-Accuracy
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Multi Vector Processor
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78.0MHz
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-40℃~125℃
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-50℃~150℃
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QFN48
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1.71V~3.8V
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选型表 - SILICON LABS 立即选型
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产品型号
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品类
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MCU Core
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Core Frequency (MHz)
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Flash
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RAM
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Secure Vault
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Bluetooth
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Bluetooth 5
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Bluetooth Mesh
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Cryptography
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Output Power Range (dBm)
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GPIO
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I²C
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SPI
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I²S
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Receive Sensitivity
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ADC
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Comparators
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Temperature Range (ºC)
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Package Type
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Package Size(mm)
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EFR32BG24B110F1536IM48-B
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Bluetooth®Wireless SoC
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ARM Cortex-M33
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78
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1536
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256
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High
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5.3
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Bluetooth 5
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Bluetooth Mesh
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AES-128;AES-256;ECC;SHA-1;SHA-2
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-20 to 10
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28
|
2
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3
|
1
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-97.6DBM(1Mbit/s GFSK)
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12-bit,SAR,1Msps
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2
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-40 to 125
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QFN48
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6x6
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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。
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产品型号
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品类
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系列
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Frequency（MHz）
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Flash (kB)
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RAM (kB)
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Vdd min（V）
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Vdd max（V）
|
Package Type
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Package Size (mm)
|
Internal Osc.
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Dig I/O Pins
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ADC 1
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Temp Sensor
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Timers (16-bit)
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PCA Channels
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DAC
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Comparators
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UART
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SPI
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I2C
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HS I2C Slave
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EMIF
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CAN
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LIN
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VREF
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Debug Interface
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|
C8051F392-A-GM
|
8位MCU
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C8051F39x Small Form Factor
|
50
|
16
|
1
|
1.8
|
3.6
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QFN20
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4x4
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±2
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17
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10-bit, 16-ch., 500 ksps
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Temp Sensor
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6
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3
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10-bit, 2-ch.
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1
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1
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1
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2
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0
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0
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0
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0
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VREF
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C2
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选型表 - SILICON LABS 立即选型
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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。
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产品型号
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品类
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系列
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Frequency（MHz）
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Flash (kB)
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RAM (kB)
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Vdd min（V）
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Vdd max（V）
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Package Type
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Package Size (mm)
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Internal Osc.
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Debug Interface
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Cryptography
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Dig I/O Pins
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ADC 1
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DAC
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USB
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Cap Sense
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LCD
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Temp Sensor
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Timers (16-bit)
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UART
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USART
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SPI
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I2C
|
I2S
|
EMIF
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RTC
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Comparators
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EFM32GG290F512-BGA112
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32位MCU
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EFM32 Giant Gecko
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48
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512
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128
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1.98
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3.8
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BGA112
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10x10
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±2%
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ETM; SW
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AES-128 AES-256
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90
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12-bit, 8-ch., 1 Msps
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12-bit, 2 ch.
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-
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Cap Sense
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-
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Temp Sensor
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4
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7
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3
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3
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2
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1
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0
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RTC
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2
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选型表 - SILICON LABS 立即选型
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现货市场
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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
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