作者:德州儀器Kevin Koestler
Omdia 預期未來四年低功率無線微控制器 (MCU) 出貨將超過 40 億個單元。MCU 大量產出將為無線連結性帶來前所未有的機會,各種應用與技術範圍都將有所成長,其中包括Bluetooth® 低耗能、Zigbee®、Thread、Matter、Sub-1 GHz、Wi-SUN 與 Amazon Sidewalk。透過新增 16 個無線連接裝置,無論連接什麼裝置或如何連接,您都可為無線連接部署進行創新、擴充與加速。
設計無線連接
設計過程的第一步是選擇無線 MCU,意即選擇 MCU 平台與無線電,並選擇其中一種通訊協定。您不僅要在數種通訊協定中選擇,每種協定中還有各種功能,每個都有數百種選項,可能會讓您不知所措。隨著需求改變或終端產品增加,更新裝置與軟體以跟上無線技術環境也越來越困難。因此,最好能夠選擇適用產品第一代與未來版本的無線 MCU。
在設計時考量未來需求,可增加產品升級或擴充的彈性,並可重新使用現有投資、縮短設計週期時間並降低產品成本。低功率、小尺寸、整合與新協定等新技術功能,促進無線應用的數量增加。資產追蹤裝置、消費性穿戴裝置及長距離安全系統等產品,所需的 MCU 平台功能範圍各有不同。
實施多協定系統
無線連接設計在不同終端設備間的通訊必須流暢無阻。例如在大型公寓建築的安全系統中,會由數個無線裝置搭配運作保護住戶。若要以簡單的感測器與複雜的閘道設計完整系統解決方案 (如圖 1 所示),您需要各種無線 MCU,幫助解決設計中的記憶體、功率與成本要求。
圖 1:大型公寓建築中的建築安全系統
公寓建築的第一層安全防護,可能是各公寓入口的智慧型電子鎖。多協定電子鎖使用 Sub-1 GHz 做為長距離通訊協定與 Bluetooth 低耗能規範,以從中央安全閘道為各公寓提供統一控制與監控。請務必考慮到記憶體,特別是在設計多協定應用時。
SimpleLink 多協定 CC1352P7 無線 MCU 非常適合同步 Sub-1 GHz 與 Bluetooth 低耗能協定,其中具備 704 kB 快閃記憶體及整合式功率放大器,增加範圍以涵蓋大型建築物。未來升級至電子鎖應用時可能需要增加記憶體,才能執行無線傳輸韌體更新或具最新協定規格的功能,例如可增加範圍的 Bluetooth 低耗能編碼實體層。
我們來看看另一個應用範例,如圖 2 中所示的暖氣、通風與空調 (HVAC) 系統。同樣的,不同類型的終端設備必須彼此進行通訊。考慮進行空調強化以增加系統中長距離溫度感測器,使用者即可依房間進行監控並自訂溫度。
圖 2:大型公寓建築中的 HVAC 系統
針對調溫器閘道,SimpleLink 多協定 CC2652P 或 CC1352P 無線 MCU 支援同時搭配動態多協定管理器的協定使用,並提供 352 kB 快閃記憶體與 88 kB 安全隨機存取記憶體支援 Sub-1 GHz、Zigbee 或 Bluetooth 低耗能堆疊。為降低溫度感測器的成本,TI 設計 SimpleLink 單協定 CC2651R 或 CC1311R 無線 MCU,適合重視成本的簡單應用。
在功能方面,空調與溫度感測器的複雜程度與要求皆有所不同,例如記憶體、尺寸與價格,證明以適當價格選擇具備適當功能組合的無線 MCU 非常重要。可在初始設計過程與未來創新時提供自由彈性。CC2562R、C2652P 與 CC2651P 提供預先認證系統級封裝選項,可加快上市時間。此外,在投資最大化與重新使用多代產品或庫存保留裝置時,無線 MCU 的軟體相容性非常重要。
可節省設計時間與投資成本
表 1 中包含更多 16 個新無線 MCU (將於 2021 年推出) 的詳細資訊。您可看到,適用範圍包含具 352 KB 到 704 KB 快閃記憶體的 Sub-1 GHz 或 2.4 GHz 產品,同時可保持相同封裝體積與應用編程介面。
產品型號 |
說明 |
支援技術 |
快閃記憶體 |
SRAM + 快取記憶體 |
CC1312R7 |
Sub-1 GHz 無線MCU |
Wi-SUN Amazon Sidewalk TI 15.4 堆疊 專利無線電頻率 (RF) |
704 kB |
152 kB |
多協定與多波段無線 MCU 與整合式功率放大器 |
Wi-SUN Amazon Sidewalk Zigbee Thread Bluetooth 低耗能 5.2 TI 15.4 堆疊 專利 RF |
704 kB |
152 kB |
|
更多記憶體的多協定無線 MCU |
Matter Bluetooth低耗能 5.2 Bluetooth Mesh Zigbee 3.0 Thread 專利 15.4 |
704 kB |
152 kB |
|
CC2652P7 |
更多記憶體的多協定無線 MCU 與整合式功率放大器 |
Matter Bluetooth低耗能 5.2 Bluetooth Mesh Zigbee 3.0 Thread 專利 15.4 |
704 kB |
152 kB |
CC2672R3 |
多協定與多波段無線 MCU |
Zigbee Sub-GHz Bluetooth 低耗能5.2 |
352 kB |
88 kB |
CC2672P3 |
多協定與多波段無線 MCU 與整合式功率放大器 |
Zigbee Sub-GHz Bluetooth 低耗能5.2 |
352 kB |
88 kB |
7-mm x 7-mm 系統級封裝無線模組 |
Bluetooth 低耗能5.2 Bluetooth Mesh Zigbee 3.0 Thread 專利 15.4 |
352 kB |
88 kB |
|
CC2652PSIP |
系統級封裝模組與整合式功率放大器 |
Bluetooth 低耗能5.2 Bluetooth Mesh Zigbee 3.0 Thread 專利 15.4 |
352 kB |
88 kB |
CC1311R3 |
7-mm x 7-mm 低成本的單協定Sub-1 GHz 無線MCU |
Mioty TI 15.4 堆疊 專利 RF |
352 kB |
40 kB |
CC1311R3 |
5-mm x 5-mm 低成本的單協定Sub-1 GHz 無線MCU,採用更小巧的封裝與 22 個通用輸入/輸出 |
Mioty TI 15.4 堆疊 專利 RF |
352 kB |
40 kB |
CC1311P3 |
低成本的單協定Sub-1 GHz 無線MCU 與整合式功率放大器 |
Mioty TI 15.4 堆疊 專利 RF |
352 kB |
40 kB |
CC2651R3 |
7-mm x 7-mm 低成本的單協定無線MCU |
Bluetooth 低耗能5.2 Bluetooth Mesh Zigbee 3.0 Thread 專利 15.4 |
352 kB |
40 kB |
CC2651R3 |
5-mm x 5-mm 低成本的單協定無線MCU |
Bluetooth 低耗能5.2 Bluetooth Mesh Zigbee 3.0 Thread 專利 15.4 |
352 kB |
40 kB |
CC2651P3 |
7-mm x 7-mm 低成本的單協定無線MCU 與整合式功率放大器 |
Bluetooth 低耗能5.2 Bluetooth Mesh Zigbee 3.0 Thread 專利 15.4 |
352 kB |
40 kB |
CC2651P3 |
5-mm x 5-mm 低成本的單協定無線MCU 與整合式功率放大器 |
Bluetooth 低耗能5.2 Bluetooth Mesh Zigbee 3.0 Thread 專利 15.4 |
352 kB |
40 kB |
CC2651R3SIPA |
系統級封裝模組與整合式天線 |
Bluetooth 低耗能5.2 Bluetooth Mesh Zigbee 3.0 Thread 專利 15.4 |
352 kB |
40 kB |
表 1:SimpleLink 無線 MCU 產品組合中的全新裝置
在選擇無線 MCU 時,您不僅需為現有設計選擇平台與無線電,也需為未來設計做好準備。透過新增 16 個全新無線連接裝置,我們豐富的產品組合包含頂尖技術和直覺式開發工具與軟體,讓您能以適當價格連接具備適當功能的任何裝置。
為不斷改變的無線連接進行設計時,保有自由與彈性是非常重要的。問題是,您是否已準備好與連線世界一起進化,還是落於人後?
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