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(多图) SILICON LABS超低功耗无线MCU

世强电讯 王浪: EDN China?? 2010年07月01日 ?? 收藏0

  为满足家居自动化和仪表对能效的需求,Silicon Laboratories (芯科实验室有限公司,简称Silicon Labs)日前宣布推出业界最低功耗单芯片无线微控制器(MCU)。Silicon Labs新推出的超低功耗Si10xx无线MCU(Si1000/1/2/3/4/5,Si1010/1/2/3/4/5)系列产品能充分满足电池供电家居自动化系统、智能仪表、室内监测和安全系统对于功耗和RF的需求。

  Si10xx系列产品在5mm×7mm大小的封装内,集成了高性能、超低功耗的CIP-51TM内核8位单片机 C8051F9XX ,以及Silicon Labs固有的 EZRadioPRO 系列RF收发器,仅需要少量外围元件及PCB面积就能组成高性能无线收发系统。其MCU包含高达25MIPS的处理器,64kB的Flash,低功耗电源处理模块,丰富的数字外设如SPI、SMBUS、UART总线,PCA输出阵列,多组定时器,以及模拟外设如具有300KSPS采样速度的10位ADC模块、温度传感器、比较器等等。而RF部分最高20DBM的发射功率,-121DBm的灵敏度,使系统拥有了高达的141DB 链路预算,从而达到了比同类产品几倍的有效工作距离。可以说,Si10xx系列产品提供了目前业界最高性能的单芯片无线MCU解决方案

  高性能、资源丰富的MCU

  Si10xx家族产品内建了低功耗混合信号片上系统型的MCU。具有优异的性能、丰富的资源及外设。见图FIGURE1.1? 主要特性如下:

主要特性

  该MCU FLASH存储器具有在系统重新编程能力,可用于非易失性数据存储,并允许现场更新8051固件。用户软件对外设具有完全的控制,可以关断任何外设以节省功耗。片内C2开发接口允许使用安装在最终应用系统上的产品MCU进行非入侵式、全速、在系统调试,能够在工业温度范围内用0.9~1.8V或者1.8~3.6V工作(即单节或者两节 AAA电池)。

Si1000框图

  领先的RF收发系统

  Si10xx家族产品同时集成了EZRadioPRO 系列RF收发器,拥有很宽的工作频率范围, 高灵敏度,多种调制方式,输出功率大且可以很方便编程调节,发射功耗非常低,传输速率高,有141DB的LINK BUDGET 为业界领先!

  •   频率范围:240-960MHZ
  •   灵敏度:-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

  为什么能够超低功耗工作

  该芯片由两部部分组成,超低功耗MCU和射频发射功耗低,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供电是由DC-DC 和LDO组成供电系统MCU供电,这个系统有两个好处,第一,它能实现单电池供电,可以节省一个电池出来,并联给MCU供电,降低电池成本;第二,假设是双电池供电,和市面上典型的其他低功耗MCU比较起来,它就有更大优势,根据

公式

  在正常工作模式下,在F,C恒定时,我们给MCU供电电压是电池电压一半,此时功耗为市面上典型的其他低功耗MCU四分之一,除去DC-DC(效率比竞争对手效高25%)和LDO 上小部分功率消耗,总功率消耗比市面上的低功耗MCU 还要低很多,大大延长电池寿命,电池成本减少到原来的五分之一,而且MCU处于恒定供电电压,在休眠状态下,DC-DC能被关掉!以下为供电示意图和市面上典型低功耗MCU功耗对比图。

CMOS M U C供电图

CMOS M U C供电图

市面上典型的MCU 与 silicon-labs si10XX (集成F9XX MCU)功耗对比图

市面上典型的MCU 与 silicon-labs si10XX (集成F9XX MCU)功耗对比图

  MCU 超低功耗的另个一个原因:唤醒时间短,只需2us ! 另外内置低功耗的smaRTClock, 射频发射电流非常低,在18mA@+1dBm。 故内核为C8051F9XX的silicon-si10XX比业界低功耗的XXMSP430X 功耗低了很多,以下是它们两个之间的比较:

C8051F9XX的silicon-si10XX比业界低功耗的XXMSP430X 功耗低了很多

  为什么选择SI10XX产品

  可以从以下几个方面考虑:

  1、芯片功耗非常低;?

  2、高性能无线收发系统;

  3、高精度的ADC(内建温度传感器);

  4、内部有一个极低功耗32位smaRTClock 外设(实时时钟),可以直接用0.9-3.6V的电池电压工作,即使在器件进入最低功耗的掉电方式仍然能正常工作;

  5.、应用电路简单,外围元件非常少,大大节省PCB面积,降低产品成本,下图为电路参考设计图。

电路参考设计图


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