【技术】如何实现多协议SoC芯片EFR32MG的不同多协议模式

时间： 2017-10-30 来源：Silicon Labs（世强编辑整理）

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SILICON LABS 领先推出了多协议SoC芯片EFR32MG系列，这一系列的芯片可以说Silicon Labs采用了万金油的打法。

首先让我们观摩一下该系列的顶配的主要特点是怎么样的：

1、1024kB Flash 及256kB RAM；

2、ARM@cortex-M4+FPU，40MHz时钟；

3、运行功耗69uA/MHz；

4、AES256/128 with ECC、SHA-1、SHA-2硬件加密加速器；

5、最高19.5dBm发射功率；

6、支持2/4 (G)FSK，OQPSK， OOK，DBPSK及可选DSSS调制。

由上述第6点可知，支持多种调制方式，了解的朋友可能会发现，这几种调制覆盖了Bluetooth 4.2、Bluetooth 5.0、2.4G IEEE 802.15.4、Sub-GHz的物理层标准，这是他支持多协议的基础。

有了物理层，EFR32MG能够实现的协议包含：Zigbee 3.0及向下兼容、Thread、Bluetooth Low Energy、Bluetooth Mesh、Bluetooth 5.0、Sub-GHz（覆盖169MHz、433MHz、868MHz、915MHz标准），以及使用不同调制方式的私有协议。

再接下来，介绍EFR32MG实现多协议的方式之前，需要有一些准备工作：

1、Silicon Labs官网注册账号；

2、安装Simplicity Studio v4开发环境；

3、购买Silicon Labs EFR32MG开发板，获得开发板上的序列号；

4、通过序列号，在Simplicity Studio v4开发环境中注册获得EFR32MG相关的所有SDK。

准备工作完成后，来了解下多协议的四种实现方式：

1）可编程多协议：

选择烧录，选择不同的协议栈，烧录进入EFR32MG，可以是BLE、Zigbee、或Thread等，都可以正常运行。使用同样的EFR32MG硬件方案，满足不同的项目需要和市场需求。

2）可切换多协议：

在EFR32MG应用程序的前16KB Flash空间，烧写Silicon Labs提供的Gecko BootLoader。通过使用这个BootLoader加载不同的固件，实现多协议间的切换，与可编程的方式类似。不同的是这个烧写工作由BootLoader完成，并且需要在EFR32MG片内或片外预先存储好固件，或者，由手机或服务器通过OTA，将固件下载至片内或片外的预留存储空间中。EFR32MG这个特点可以让产品通过协议切换适应不同的市场需要。

图1：可切换多协议

3）动态多协议：

这个是复杂的多协议方式，它是通过分不同的时间片，运行不同的协议。举个例子，在Zigbee协议正在运行的时候，我们想同时周期性广播Beacons应用，这时候，我们可以在Zigbee运行的休眠期或数据处理期等不需要进行数据收发的时候，释放掉Zigbee的Radio使用权并交给Bluetooth，同时Bluetooth的协议栈激活，并发送Beacons，发送完成后，Bluetooth立即将Radio使用权交还给Zigbee。这样Zigbee的运行并未受到任何影响，而Bluetooth的Beacons也同时完成。这样的好处就是可以在Zigbee将设备联网的同时，手机或其他蓝牙设备可以通过Beacons获得设备的信息，满足一些定位、广告等非常有意义的附加功能。

图2：动态多协议

4）实时并发多协议：

这个实时共存不同于分时共存，是真正的实时，甚至不同两个不同频段的协议同时共存，因为这种并存方式下，两种协议使用不同的物理接口，。EFR32MG12系列的在原有的2.4G射频接口基础上，增加169MHz、433MHz、868MHz、915MHz的Sub-GHz射频接口。这样的设计，避免了两种协议Radio接口的冲突。但是CPU只有一个，需要做的就是把CPU管理好。

这四种实现方式，第一、二种方式很好理解，实现也不复杂，但第三、四种方式的实现就有些难度了，因为无论是BLE还是Zigbee、Thread以至于私有协议栈connect，都是复杂协议，协议的时间片划分和管理都是非常复杂的，多线程并发运行显得尤为重要，这需要RTOS的支持。而Silicon Labs于2016年收购了Micrium，MIcrium这家公司的uC/OS相信你一定使用过，它是排名第一的嵌入式RTOS，资源只需要6~24kB的FLASH及1kB+的RAM。Silicon Labs在RTOS方面有了Micrium的支持，并发多协议的真正发布预计将会在2018年3月份。关于Micrium的操作系统，用户只要使用了Silicon Labs的芯片，就可以免费使用。

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billgor Lv4. 资深工程师 2018-11-28

了解
叶少专注高频微波pcb116425136 Lv8. 研究员 2018-09-13

了解一下
每天学习一点点儿 Lv9. 科学家 2018-09-12

666
慧慧1985 Lv7. 资深专家 2018-09-06

学习一下
penguin Lv4. 资深工程师 2018-09-04

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如果天空不死 Lv7. 资深专家 2018-04-05

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碧水孤鹜 Lv8. 研究员 2018-04-02

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小蛮大人 Lv9. 科学家 2018-03-18

学习了
游来游去 Lv8. 研究员 2018-02-19

学习
YoungKing Lv7. 资深专家 2018-02-15

芯片资源很丰富，管脚复用多。

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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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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

IADC High-Speed/High-Accuracy

Multi Vector Processor

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