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SiliconLabs解读四大无线技术的发展现况

随着针对改善物联网互操作性与安全性的Matter标准推出,物联网应用将迎来新局,展现出无穷的发展潜力。

此外,像是Wi-Fi、蓝牙、Wi-SUN等无线标准的技术规格和功能性也持续推陈出新,均将带动物联网应用蓬勃发展。

解决智能家居设备的互操作性和安全性议题

迄今为止,智能家居设备并不总是能够相互通信,智能家居也并非总是易于设置和管理,导致构建智能家居产品的推广一直很困难,因为市场非常分散。

2022年11月连接标准联盟(CSA)发布了Matter 1.0标准,Matter标准的创建是为了让智能家居设备的安全联网变得异常容易。

并且管理起来非常简单。智能家居设备的开发人员过去必须了解所有不同智能家居生态系统的所有细节,现在,他们可以依靠Matter来处理与其他设备的通信。

Matter技术具备广泛的互操作性、无缝连接、轻松管理和安全性,将成为推动智能手机、笔记本电脑和日益智能的家居设备实现更多增长的催化剂。

Matter将使家庭不再局限于使用个人智能设备或成为自动化的孤岛,并将在2023年开始实现全屋智能家居。

未来Matter的发展也将不仅局限在智能家居市场,更多设备将应用于更多样化的领域,不仅在家庭,而且在医疗、工业和商业设施中。像医疗物联网的远程患者监控医疗保健应用。

在远程医疗功能和人工智能的推动下,医疗专业人员及其患者,将发现检测医疗事件和监测药物依从性的设备非常有用,具有安全地捕获和传输准确患者数据的能力,会带来更好的医疗效果,并减少亲自就诊次数。

被广泛采用的互联物联网医疗设备包括CPAP(呼吸助手)、mPER(紧急警报设备)、血糖监测仪和心率监测仪。

此外,其他的物联网发展趋势,还包括人工智能和机器学习技术、Wi-Fi 6、低功耗蓝牙、Wi-SUN技术,也将与物联网应用相结合,使物联网设备更加智能。

提供行业领先的Matter开发解决方案

看好物联网应用的快速发展,Silicon Labs将通过提供行业领先的产品和Matter开发解决方案继续发挥关键作用。

SiliconLabs主要推出以Matter over Thread、Matter over Wi-Fi和Bluetooth LE调试的解决方案,已通过CSA的测试和认证流程并获得Matter认证。以下将为您介绍Silicon Labs推出的相关解决方案。

针对医疗物联网应用,Silicon Labs的EFM32架构,将可大幅降低相关产品的功耗。

Silicon Labs的节能型32位EFM32微控制器(MCU),非常适合超低功耗应用,基于ARM® Cortex® -M0+、Cortex-M3、Cortex-M4和M33内核,能够为“难以触及”的功耗敏感型消费和工业应用延长电池寿命。

Silicon Labs的MCU专为低功耗和智能设计而打造,能够在降低功耗的同时依然实时执行嵌入式任务。

Silicon Labs针对人工智能和机器学习应用,推出了BG24和MG24系列系统单芯片。BG24器件支持低功耗蓝牙,而MG24 SoC支持Matter。

BG24器件(EFR32BG24无线SoC)是使用低功耗蓝牙和蓝牙网状网络以实现物联网无线连接的理想选择,适用于智能家居、照明和便携式医疗产品。

凭借高性能2.4 GHz RF、低电流消耗、AI/ML硬件加速器和Secure Vault™等关键功能,物联网设备制造商可以创建智能、稳健、节能的产品,避免远程和本地网络攻击。

BG24器件内置的ARM Cortex® -M33运行高达78 MHz、1.5 MB的闪存和256kB的RAM,可为要求苛刻的应用提供资源,同时为未来增长留出空间。

目标应用包括网关/集线器、传感器、开关、门锁、智能插头、LED照明、灯具、血糖仪和脉搏血氧计。

MG24 SoC(EFR32MG24无线SoC)则是使用Matter、OpenThread和Zigbee协议实现网状物联网无线连接的理想选择,适用于智能家居、照明和楼宇自动化产品。

MG24 SoC同样具有高性能2.4 GHz RF、低电流消耗、AI/ML硬件加速器和Secure Vault™等关键功能,可满足物联网设备制造商的各种需求。

MG24 SoC一样内置有ARM Cortex® -M33运行高达78 MHz、1.5 MB的闪存和256kB的RAM,拥有丰富的应用资源,具备未来增长空间。

目标应用包括网关和集线器、传感器、开关、门锁、LED照明、灯具、定位服务、预测性维护、玻璃破碎检测、唤醒词检测等。

超低功耗的Wi-Fi与蓝牙SoC解决方案

Silicon Labs也推出了首款Wi-Fi 6 SoC,即超低功耗SiWx917。

SiWx917 SoC是使用Wi-Fi®、蓝牙、Matter和IP网络实现安全云连接的超低功耗物联网无线设备的理想选择。

SiWx917 SoC包括一个超低功耗Wi-Fi 6及蓝牙低功耗(LE)5.1无线CPU子系统,以及一个集成MCU应用子系统、安全、外围设备和电源管理子系统,所有这些都集成在一个7 x 7 mm的QFN封装中。

无线子系统由多线程处理器、基带数字信号处理、模拟前端、2.4GHz RF收发器和集成功率放大器组成。

应用子系统由带FPU的ARM® Cortex®-M4处理器、嵌入式SRAM、闪存、AI/ML加速器和增强型PSA-L2可认证安全引擎组成。

集成MCU专门用于外围设备和应用相关处理,而ThreadArch®在独立线程上运行无线和网络协议栈,提供完全集成的单芯片解决方案,可直接用于各种嵌入式无线物联网应用。

目标应用包括智能家居、健康和健身、医疗、工业、智能建筑和城市、资产跟踪。

另一方面,Silicon Labs也推出了新的蓝牙定位服务解决方案,该平台结合了硬件和软件,使用BG22 SiP模块和SoC提供行业领先的能效。

EFR32BG22(BG22)蓝牙低功耗(LE)无线SoC解决方案,是无线Gecko系列2平台的一部分。

BG22系列具有同类最优的超低传输和接收功率(4.1 mA TX @ 0 dBm、3.6 mA RX)和高性能、低功耗Arm® Cortex®-M33内核(27 µA/MHz活动、1.2 µA睡眠)的组合提供业界领先的能源效率,可使钮扣电池寿命延长到多达十年。

目标应用包括蓝牙网状网络低功耗节点、智能门锁、个人医疗保健和健身设备。

资产跟踪标签、信标和室内导航也将受益于SoC的多用途蓝牙到达角(AOA)和出发角(AOD)功能,以及亚米级定位精度。

远程Sub-GHz频段的网状网络解决方案

Wi-SUN协议是一种可在远程亚千兆赫频段提供大规模、基于标准的网状网络解决方案,这是现有网状网络物联网标准(如Zigbee、Thread、Z-Wave和蓝牙mesh)无法实现的网。

公用事业公司可以使用Wi-SUN协议,从设备接收的数据来了解该如何更好地简化和提升管理效率,确定何时何地需要维护并预测客户使用情况。

Wi-SUN的用例将包括路灯、资产跟踪、环境监测和结构监测,这意味着大城市中潜在的设备连接数量可能达到数百万,因此降低功耗将是未来部署的关键要求。

Silicon Labs是Wi-SUN技术的早期采用者,并于2022年发布了FG25 SoC和EFF01 RF前端模块。

EFR32FG25无线SoC是用于智能电表、照明、城市和建筑自动化的长距离1 GHz以下无线连接的理想解决方案。

包含多速率OFDM、FSK和OPSK调制方案,可实现高达3.6 Mbps的数据速率,同时保持对2.4 GHz干扰的抗扰性。

较大的内存占用和增加的IO数量可实现设计整合,当与Secure Vault™结合使用时,可以提供更高级别的系统安全性。

EFF01前端模块则是一种高度集成的1 GHz以下FEM,旨在尽可能扩大1 GHz以下网络的范围。它是首款具有集成功率放大器和低噪声放大器的1 GHz以下FEM,可实现+30dBm的最大功率输出。

与EFR32FG25器件一起使用时,EFF01还可以提供闭环功率控制,以尽可能减少小型4×4 QFN封装中传输功率和BOM优化所产生的变数。

结语

随着Matter等物联网新技术的推出,结合Wi-Fi、蓝牙、Wi-SUN等各种无线技术,将可增强现有产品,同时继续为快速发展的物联网领域带来更多创新。

Silicon Labs推出的物联网相关解决方案,将可让客户加快产品的开发速度,赶上物联网即将蓬勃发展、市场前景无限的商机。

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