為滿足家居自動化和儀表對能效的需求，Silicon Laboratories (芯科實驗室有限公司，簡稱Silicon Labs)日前宣布推出業(yè)界最低功耗單芯片無線微控制器（MCU）。Silicon Labs新推出的超低功耗Si10xx無線MCU（Si1000/1/2/3/4/5,Si1010/1/2/3/4/5）系列產品能充分滿足電池供電家居自動化系統(tǒng)、智能儀表、室內監(jiān)測和安全系統(tǒng)對于功耗和RF的需求。

Si10xx系列產品在5mm×7mm大小的封裝內，集成了高性能、超低功耗的CIP-51TM內核8位單片機C8051F9XX，以及Silicon Labs固有的EZRadioPRO系列RF收發(fā)器,僅需要少量外圍元件及PCB面積就能組成高性能無線收發(fā)系統(tǒng)。其MCU包含高達25MIPS的處理器，64kB的Flash，低功耗電源處理模塊，豐富的數字外設如SPI、SMBUS、UART總線，PCA輸出陣列，多組定時器，以及模擬外設如具有300KSPS采樣速度的10位ADC模塊、溫度傳感器、比較器等等。而RF部分最高20DBM的發(fā)射功率，-121DBm的靈敏度，使系統(tǒng)擁有了高達的141DB鏈路預算，從而達到了比同類產品幾倍的有效工作距離。可以說，Si10xx系列產品提供了目前業(yè)界最高性能的單芯片無線MCU解決方案

高性能、資源豐富的MCU

Si10xx家族產品內建了低功耗混合信號片上系統(tǒng)型的MCU。具有優(yōu)異的性能、豐富的資源及外設。見圖FIGURE1.1?主要特性如下：

■單節(jié)/雙節(jié)電操作，內建DC-DC升壓型轉換器

■高速、流水線結構的與8051兼容的微控制器核（可達25MIPS）

■全速、非侵入式的在系統(tǒng)調試接口（片內）

■真10位、300ksps、23通道單端ADC，帶模擬多路器

■6位可編程電流基準

■高精度可編程的24.5MHz內部振蕩器（使用擴頻技術）

■64KB或32KB的片內FLASH存儲器

■4352字節(jié)片內RAM

■硬件實現的SMBus/I2C、增強型UART和兩個SPI串行接口

■4個通用的16位定時器

■具有6個捕捉/比較模塊和看門狗定時器功能的可編程計數器/定時器陣列（PCA）

■硬件實時時鐘（smaRTClock），工作電壓可低至0.9V

■硬件CRC引擎

■片內上電復位、VDD監(jiān)視器和溫度傳感器

該MCU FLASH存儲器具有在系統(tǒng)重新編程能力，可用于非易失性數據存儲，并允許現場更新8051固件。用戶軟件對外設具有完全的控制，可以關斷任何外設以節(jié)省功耗。片內C2開發(fā)接口允許使用安裝在最終應用系統(tǒng)上的產品MCU進行非入侵式、全速、在系統(tǒng)調試，能夠在工業(yè)溫度范圍內用0.9~1.8V或者1.8~3.6V工作（即單節(jié)或者兩節(jié)AAA電池）。

領先的RF收發(fā)系統(tǒng)

Si10xx家族產品同時集成了EZRadioPRO系列RF收發(fā)器，擁有很寬的工作頻率范圍，高靈敏度，多種調制方式，輸出功率大且可以很方便編程調節(jié)，發(fā)射功耗非常低,傳輸速率高,有141DB的LINK BUDGET為業(yè)界領先！

>頻率范圍：240－960MHZ

>靈敏度：－121dBm

>FSK ,GFSK和OOK

>20dBm(Si1010/1) (不需要外加PA ) ,+13 dBm(Si1012/3/4/5)

>18mA@+1dBm

>85mA@+20dBm

>Date rate =256kbps

為什么能夠超低功耗工作

該芯片由兩部部分組成，超低功耗MCU和射頻發(fā)射功耗低，是此芯片能超低功耗工作的根本原因，MCU超低功耗的主要原因是：MCU供電是由DC-DC和LDO組成供電系統(tǒng)MCU供電，這個系統(tǒng)有兩個好處，第一，它能實現單電池供電，可以節(jié)省一個電池出來，并聯(lián)給MCU供電，降低電池成本；第二，假設是雙電池供電，和市面上典型的其他低功耗MCU比較起來，它就有更大優(yōu)勢，根據

在正常工作模式下，在F,C恒定時，我們給MCU供電電壓是電池電壓一半，此時功耗為市面上典型的其他低功耗MCU四分之一，除去DC-DC（效率比競爭對手效高25％）和LDO上小部分功率消耗，總功率消耗比市面上的低功耗MCU還要低很多，大大延長電池壽命，電池成本減少到原來的五分之一，而且MCU處于恒定供電電壓,在休眠狀態(tài)下，DC-DC能被關掉！以下為供電示意圖和市面上典型低功耗MCU功耗對比圖。

CMOS M U C供電圖

市面上典型的MCU與silicon-labs si10XX（集成F9XX MCU）功耗對比圖

MCU超低功耗的另個一個原因：喚醒時間短，只需2us !另外內置低功耗的smaRTClock,射頻發(fā)射電流非常低，在18mA@+1dBm。故內核為C8051F9XX的silicon-si10XX比業(yè)界低功耗的XXMSP430X功耗低了很多，以下是它們兩個之間的比較：

Silicon Labs C8051F9xx

XXMSP430X

?

F99x

F91x

F93x

1xx

2xx

5xx

?

DING-BOTTOM: 0cm; PADDING-LEFT: 5.4pt; PADDING-RIGHT: 5.4pt; BACKGROUND: #ccffff; BORDER-TOP: #ece9d8; BORDER-RIGHT: windowtext 1pt solid; PADDING-TOP: 0cm; mso-border-alt: solid windowtext .5pt; mso-border-left-alt: solid windowtext .5pt; mso-border-top-alt: solid windowtext .5pt" vAlign=top>

F93x

1xx

2xx

5xx

Active Mode IDD /MHZ@2.2V

160μA

160μA

170μA

280μA

250μA

165μA

?

Active Mode IDD /MHZ@3.0V

160μA

160μA

170μA

385μA

350μA

165μA

?

Sleep IDD

10nA

10nA

50nA

100nA

100nA

1600nA

?

RTC IDD

300nA

300nA

600nA

900nA

300nA

2600nA

?

Digital Wake

2μS

2μS

2μS

6μS

1μS

5μS

?

Analog Setting

1.5μS

1.5μS

1.5μS

1700μS

1700μS

35μS

?

為什么選擇SI10XX產品

可以從以下幾個方面考慮：

■芯片功耗非常低；?

■高性能無線收發(fā)系統(tǒng)；

■高精度的ADC(內建溫度傳感器)；

■內部有一個極低功耗32位smaRTClock外設（實時時鐘），可以直接用0.9-3.6V的電池電壓工作，即使在器件進入最低功耗的掉電方式仍然能正常工作；

■應用電路簡單，外圍元件非常少，大大節(jié)省PCB面積，降低產品成本，下圖為電路參考設計圖。

應用領域

主要應用于上圖所示的四大領域：

■智能能源和控制:能量監(jiān)控,燈控,通道控制

■安全方面:安全面板,PIR /運動檢測,門窗傳感器

■測量方面:油,水測量,居家顯示,熱能管理。

■汽車電子：車庫門,遙控車鑰匙,TPMS接收器

技術支持

為了提高采用Si10xx無線MCU進行智能家居與智能儀表產品開發(fā)的效率，Silicon Labs公司為MCU與系統(tǒng)設計、RF設計與優(yōu)化，以及網絡軟件設計提供了豐富的軟硬件開發(fā)工具。這些工具包括：

■Si1000-DK和Si1010-DK開發(fā)套件

■用于EZRadioPRO無線產品的SDBC-DK3開發(fā)平臺

■無線開發(fā)套件（WDS），一套綜合性的工具軟件。利用它，即使很少或沒有RF設計經驗，也可以開發(fā)出可靠的、低成本的無線應用。

■EZMACPRO媒體訪問控制模塊（“無線網絡功能包”）

■完全兼容的無線M – Bus協(xié)議棧（EN：13757-4），符合歐洲通用儀表網

以上工具可由Silicon Labs授權代理商世強電訊處直接獲得，更多技術支持及產品信息請致電世強電訊。