Şu anda, Avrupalı ​​ve Amerikalı üreticilerden yerli yarı iletkenlere kadar kablosuz SoC yongaları için giderek daha fazla seçenek var. Ürün geliştirme için uygun bir kablosuz çip nasıl seçilir? Aşağıdaki yönlerin dikkate alınması gerekir.

Kablosuz teknoloji:

Mevcut popüler düşük güçlü kablosuz teknolojiler arasında Wi-Fi, küçük kablosuz, LoRa, Bluetooth, Thread, ZigBee, NFC, Özel 2.4G , NB-IoT, 2G, 3G, 4G vb. Wi-Fi, küçük kablosuz, BLE , Thread, ZigBee, NFC dahil olmak üzere fabrika otomasyonu ve akıllı ev. Aşağıdaki şekil veri aktarım bant genişliği, mesafe ve güç tüketimi açısından bu farklı kablosuz protokollerin avantajlarını ve dezavantajlarını karşılaştırmaktadır. Kullanım senaryosuna göre uygun çözüm seçilmelidir.

Wi-Fi: Wi-Fi, yüksek hızlı video veri iletimi için uygundur, ancak güç tüketimi nispeten yüksektir. Şu anda, piyasada daha az ana akım düşük güçlü Wi-Fi yongası var. Çekirdek, basit RTOS çalıştıran ve yalnızca 802.11b/g/n modunu, düşük bant genişliğini destekleyen, ancak kuru pil güç kaynağı uygulamasını karşılayabilen ARM M3 veya M4 çekirdeğini kullanır.

ZigBee: Akıllı evin en iyi seçimi, durum BLE MESH tarafından sorgulanıyor. Ancak ZigBee 3.0'ın piyasaya sürülmesinden sonra, çeşitli sistemler birbirine bağlanabilir ve platformun uyumluluğu eskisinden çok daha iyidir.

Sub-1G: Kararlılığı ve uzun iletim mesafesi nedeniyle çeşitli endüstriyel kontrol alanlarında kullanılabilir. TX tepe akımı büyüktür, ancak sistem diğer zamanlarda uyku modundadır. Bu nedenle, genel güç tüketimi düşüktür.

NFC: Cep telefonlarının birlikte taşınması gereken işlevdir. Toplu taşıma sistemleri ve erişim kontrol sistemleri çoğunlukla RFID ve NFC çözümleri tarafından benimsenmiştir.

LoRa: Eşsiz yayılı spektrum teknolojisi, +20 dBm iletim gücü, düşük güç tüketimi, uzun mesafe, dezavantajı, düşük bant genişliği kullanımı ve düşük veri çıkışıdır.

Güç tüketimi

Her zaman son kullanıcıların deneyimini göz önünde bulundurun. Batarya arızalanırsa en ideal üründen bile vazgeçilir.

Ne tür bir güç kaynağı yöntemi kullanılabilir? Düğme pil, kuru pil, lityum pil? Madeni para hücreleri, düşük maliyetleri, küçük boyutları ve hafiflikleri nedeniyle popülerdir. Bu ürünlerin pil ömrünün çok önemli olduğu ve düğme pilin zarar görmeden yalnızca yaklaşık 5 mA'lık bir tepe akımı sağlayabildiği düşünülürse. Daha büyük bir akım zirvesi kullanırsanız, pil kapasitesi etkilenir.

RF iletim gücü: Bluetooth'un iletim gücü oldukça düşüktür. Genellikle yalnızca 5 dBm iletim gücü desteklenir, genellikle spesifikasyonlara göre 0 dBm iletim gücüne bakın. ZigBee, küçük kablosuz iletim gücü 20 dBm'ye ulaşabilir. (20 dBm'den fazlası güvenlik testini geçemez).

MCU çalışma gücü tüketimi: Kablosuz SoC'nin aynı ARM çekirdeği kullanıldığından, güç tüketimi birbirine benzer. Ancak, düşük güç modundan tam hızlı çalışmaya kadar uyanma durumundan MCU çalışma süresini değerlendirmek gerekir. Süre uzadıkça, güç tüketimi de artar. Ek olarak, MCU ana frekansını tam hızda değerlendirmek gerekir. Ana frekans ne kadar yüksek olursa, güç tüketimi de o kadar yüksek olur.

Aşağıdaki şekil, birkaç IoT teknolojisinin güç tüketimi performansını göstermektedir:

Spesifikasyonlara ek olarak, güç tüketimini azaltmak için çeşitli öneriler sunulmuştur:

1. Bağlantı aralığını, reklam aralığını ve bağımlı gecikmeyi uygun şekilde ayarlayın.

2. RF ek yükünü azaltmak için birden fazla küçük veri paketini daha az sayıda büyük veri paketi halinde birleştirin.

3. RF çıkışını azaltmak için iletimden önce verileri yerel olarak sıkıştırmayı düşünün.

4. Daha yavaş bir hızda gönderilebilen veya gönderilemeyen kritik olmayan verileri tanımlayın.

Hafıza Seçimi

Belleğin ana göstergeleri: RAM, FLASH, ROM, seri FLASH

RAM: Kodda uygulanan geçici değişkenler, global değişkenler, diziler vb. RAM'in boyutu, sistemin karmaşıklığını belirleyecektir. CC2541 ve nRF51822 gibi eski cihazların daha az RAM kaynağı vardır, bu da bir ana bilgisayar olarak BLE bağlantılarının sayısını sınırlayacak ve aynı zamanda algoritmanın yürütme verimliliğini de etkileyecektir (genellikle gerçek zamanlı bir algoritma, kodu flaştan RAM'e yükleyecektir. koşmak).

Genellikle RAM alanını 20K'dan büyük olarak düşünmeniz gerekir. (Çünkü RTOS ve protokol de bir miktar RAM alanı kaplayacaktır).

FLAŞ: Anahtar faktör programı belirler. Genellikle Flash 256K'dan fazlasını gerektirir ve yaygın olarak kullanılanı 256K ~ 512K arasındadır. nRF52840 tarafından piyasaya sürülen 1M flaş gibi bazı üreticiler biraz daha büyük ve belki de giyilebilir cihazlar için geliştirilmiş ürünler.

ROM : Burada ROM'dan neden bahsedildiğini merak ediyor olabilirsiniz. ROM'un maliyeti düşük olduğu için, Dialog, TI gibi bazı üreticiler ve diğer üreticiler, çip üretim maliyetini azaltmak için protokol yığınını ROM'a koyacaktır. Örneğin, TI'nin halka açık bilgileri aşağıdaki gibidir:

Seri FLASH: Bu daha ilginç. IoT pazar yöneticileri, yurtiçi ve yurtdışı kablosuz çiplere bakarsa, ilginç noktayı bulabilirler. Denizaşırı yarı iletkenler flaşı çipe entegre edecek. Yerli yarı iletkenler, seri flaşı çipe veya harici flaşa entegre eder. Nedeni tamamen maliyet! Seri flaş ucuzdur. Programı seri flaştan RAM'e yüklemek için yüksek kapasiteli bir RAM kullanmak, doğrudan çip üstü flaş üzerinde çalıştırmanın maliyetinden çok daha düşüktür. (XCODER'ın burada bir önerisi var. Chip ROM'daki off-chip flash'ta depolanan bellenimi dijital olarak imzalamayı ve şifrelemeyi düşünmeniz önerilir. Aksi takdirde, korsanların bellenimi müşterinin ürününün flash'ından okuması kolaydır ve ardından ürünü tersten kopyalayın.)

OTA Yükseltmesi

IoT ürünleri hızlı bir yineleme dönemindedir. Bu, ürün yinelemesinin hızlı olduğu anlamına gelmez, ancak hatalar, etkileşimli arayüz güncellemesi, kontrol mantığı güncellemesi vb. Kablosuz OTA yükseltmesinin işlevsel gereksinimlerini dikkate almalı ve ürünlerimiz için yükseltme yapmanın bir yolunu bırakmalıyız.

OTA yükseltme talebini şu şekilde kontrol edebilirsiniz:

Yükseltme sırasında hava hızı:

Hız, kullanıcının yükseltme deneyimini belirler. Hava iletim süresi ne kadar uzun olursa, sorun olasılığı o kadar artar. Bu nedenle, hava yükseltmeleri yapmak için LoRa'yı kullanmak en zor olanıdır.

Bellek flaş kapasitesi:

Havadan yükseltme, iki yükseltme yöntemine ayrılabilir. İlk olarak, görüntü yedekleme yükseltmesi, üretici yazılımının iki katı depolama alanı gerektirir. Yeni yedekleme dosyası önce flaşı alır ve içinde depolar ve önyükleme programı, yeniden başlatmanın ardından yeni üretici yazılımını çalıştırmak için kullanılır. İkincisi, görüntü yükseltmesi yoktur. Yükseltme moduna girdikten sonra, flash bellekteki üretici yazılımını doğrudan silin ve yeni üretici yazılımını yazın. Bu yükseltme modu, önyükleme programının OTA işlevini desteklemesini gerektirir; bu, ürünün yükseltme hatası nedeniyle tuğla haline gelmesini önleyebilir.

Bu nedenle flaşın kapasitesi de değerlendirilmesi gereken bir husustur. Maliyeti körü körüne düşürmeyin ve flaş boyutunu küçültmeyin. Flaş kapasitesinin kendi uygulama katmanının flaş boyutunun 1,5 ila 2 katı olması önerilir.

Çoklu protokol entegrasyonu

Geçerli ürün uygulamaları hem Bluetooth hem de küçük kablosuz kullanır. Tabii ki, çoklu çipler entegrasyon için kullanılabilir. Bununla birlikte, piyasada, farklı orijinal üreticilerin wafer'larını bağlayarak çoklu protokol entegrasyonunu gerçekleştirmiş üreticiler var. Bir çip birden çok protokolü çözer . Sanırım bu bir geçiş ürünü. Aynı anda çalışan dahili birden çok wafer ve birden çok MCU nedeniyle, güç yönetimi büyük bir zorluktur.

Şu anda, Avrupalı ​​ve Amerikalı yarı iletken üreticileri, çip tasarımından başlayarak, 2.4G ve küçük kablosuzu tek bir SoC çipinde birleştirerek ve çoklu protokol fonksiyonlarını yazılım zaman bölmeli çoğullama yoluyla tamamlayarak çoklu protokol entegrasyonunu kullanıyor. Bunun öngörülebilir gelecekte bir trend olduğuna inanıyorum. Çok protokollü işbirlikçi uygulamalar gerektiğinde düşünülebilir. Texas Instruments'ın resmi açıklamasına göre CC1352 ve CC2652 yongaları zaten bu işlevi destekliyor ve teknoloji akıllı kapı kilidi uygulamalarına uygulandı.