【技術干貨】芯科科技無線多協議產品陣容迎向物聯網應用新局！

SiliconLabs 2023-05-04 17:00

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物聯網應用迎來新局前景看好

隨著針對改善物聯網互操作性與安全性的Matter標準推出，物聯網應用將迎來新局，展現出無窮的發展潛力。此外，像是Wi-Fi、藍牙(Bluetooth)、Wi-SUN等無線標準也將帶動物聯網應用蓬勃發展。本文將為您介紹相關無線技術的發展現況，以及Silicon Labs（亦稱“芯科科技”）針對物聯網應用推出的相關解決方案，以便為物聯網開發人員提供萬全之策。

解決智能家居設備的互操作性和安全性議題

迄今為止，智能家居設備并不總是能夠相互通信，智能家居也并非總是易于設置和管理，導致構建智能家居產品的推廣一直很困難，因為市場非常分散。2022年11月連接標準聯盟（CSA）發布了Matter 1.0標準，Matter標準的創建是為了讓智能家居設備的安全聯網變得異常容易，并且管理起來非常簡單。智能家居設備的開發人員過去必須了解所有不同智能家居生態系統的所有細節，現在，他們可以依靠Matter來處理與其他設備的通信。

Matter技術具備廣泛的互操作性、無縫連接、輕松管理和安全性，將成為推動智能手機、筆記本電腦和日益智能的家居設備實現更多增長的催化劑。Matter將使家庭不再局限于使用個人智能設備或成為自動化的孤島，并將在2023年開始實現全屋智能家居。

未來Matter的發展也將不僅局限在智能家居市場，更多設備將應用于更多樣化的領域，不僅在家庭，而且在醫療、工業和商業設施中。像醫療物聯網的遠程患者監控醫療保健應用。在遠程醫療功能和人工智能的推動下，醫療專業人員及其患者，將發現檢測醫療事件和監測藥物依從性的設備非常有用，具有安全地捕獲和傳輸準確患者數據的能力，會帶來更好的醫療效果，并減少親自就診次數。被廣泛采用的互聯物聯網醫療設備包括CPAP（呼吸助手）、mPER（緊急警報設備）、血糖監測儀和心率監測儀。此外，其他的物聯網發展趨勢，還包括人工智能和機器學習技術、Wi-Fi 6、低功耗藍牙、Wi-SUN技術，也將與物聯網應用相結合，使物聯網設備更加智能。

提供行業領先的Matter開發解決方案

看好物聯網應用的快速發展，Silicon Labs將通過提供行業領先的產品和Matter開發解決方案繼續發揮關鍵作用。Silicon Labs推出的Matter over Thread、Matter over Wi-Fi和Bluetooth LE調試的解決方案，已通過CSA的測試和認證流程并獲得Matter認證。以下將為您介紹Silicon Labs推出的相關解決方案。

針對醫療物聯網應用，Silicon Labs的EFM32架構，將可大幅降低相關產品的功耗。Silicon Labs的節能型32位EFM32微控制器（MCU），非常適合超低功耗應用，基于ARM^??Cortex^??-M0+、Cortex-M3、Cortex-M4和M33內核，能夠為“難以觸及”的功耗敏感型消費和工業應用延長電池壽命。Silicon Labs的MCU專為低功耗和智能設計而打造，能夠在降低功耗的同時依然實時執行嵌入式任務。

Silicon Labs針對人工智能和機器學習應用，推出了BG24和MG24系列系統單芯片（SoC）。BG24器件支持低功耗藍牙（LE），而MG24 SoC支持Matter。

BG24器件（EFR32BG24無線SoC）是使用低功耗藍牙和藍牙網狀網絡以實現物聯網無線連接的理想選擇，適用于智能家居、照明和便攜式醫療產品。憑借高性能2.4 GHz RF、低電流消耗、AI/ML硬件加速器和Secure Vault?等關鍵功能，物聯網設備制造商可以創建智能、穩健、節能的產品，避免遠程和本地網絡攻擊。

BG24器件內置的ARM Cortex^??-M33運行高達78 MHz、1.5 MB的閃存和256kB的RAM，可為要求苛刻的應用提供資源，同時為未來增長留出空間。目標應用包括網關／集線器、傳感器、開關、門鎖、智能插頭、LED照明、燈具、血糖儀和脈搏血氧計。

MG24 SoC（EFR32MG24無線SoC）則是使用Matter、OpenThread和Zigbee協議實現網狀物聯網無線連接的理想選擇，適用于智能家居、照明和樓宇自動化產品。MG24 SoC同樣具有高性能2.4 GHz RF、低電流消耗、AI/ML硬件加速器和Secure Vault?等關鍵功能，可滿足物聯網設備制造商的各種需求。

MG24 SoC一樣內置有ARM Cortex^??-M33運行高達78 MHz、1.5 MB的閃存和256kB的RAM，擁有豐富的應用資源，具備未來增長空間。目標應用包括網關和集線器、傳感器、開關、門鎖、LED照明、燈具、定位服務、預測性維護、玻璃破碎檢測、喚醒詞檢測等。

探索Silicon Labs的Matter解決方案：https://cn.silabs.com/wireless/matter

超低功耗的Wi-Fi與藍牙SoC解決方案

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^?、藍牙、Matter和IP網絡實現安全云連接的超低功耗物聯網無線設備的理想選擇。SiWx917 SoC包括一個超低功耗Wi-Fi 6及藍牙低功耗（LE）5.1無線CPU子系統，以及一個集成MCU應用子系統、安全、外圍設備和電源管理子系統，所有這些都集成在一個7 x 7 mm的QFN封裝中。無線子系統由多線程處理器（ThreadArch^?）、基帶數字信號處理、模擬前端、2.4GHz RF收發器和集成功率放大器組成。應用子系統由帶FPU的ARM^??Cortex^?-M4處理器、嵌入式SRAM、閃存、AI/ML加速器和增強型PSA-L2可認證安全引擎組成。集成MCU專門用于外圍設備和應用相關處理，而ThreadArch^?在獨立線程上運行無線和網絡協議棧，提供完全集成的單芯片解決方案，可直接用于各種嵌入式無線物聯網應用。目標應用包括智能家居、健康和健身、醫療、工業、智能建筑和城市、資產跟蹤。

探索Silicon Labs的Wi-Fi解決方案：https://cn.silabs.com/wireless/wi-fi

另一方面，Silicon Labs也推出了新的藍牙定位服務解決方案，該平臺結合了硬件和軟件，使用BG22 SiP模塊和SoC提供行業領先的能效。EFR32BG22（BG22）藍牙低功耗（LE）無線SoC解決方案，是無線Gecko系列2平臺的一部分。BG22系列具有同類最優的超低傳輸和接收功率（4.1 mA TX @ 0 dBm、3.6 mA RX）和高性能、低功耗Arm^??Cortex^?-M33內核（27 μA/MHz活動、1.2 μA睡眠）的組合提供業界領先的能源效率，可使鈕扣電池壽命延長到多達十年。目標應用包括藍牙網狀網絡低功耗節點、智能門鎖、個人醫療保健和健身設備。資產跟蹤標簽、信標和室內導航也將受益于SoC的多用途藍牙到達角（AOA）和出發角（AOD）功能，以及亞米級定位精度。

探索Silicon Labs的藍牙解決方案：https://cn.silabs.com/wireless/bluetooth

遠程亞千兆赫頻段的網狀網絡解決方案

Wi-SUN協議是一種可在遠程亞千兆赫頻段提供大規模、基于標準的網狀網絡解決方案，這是現有網狀網絡物聯網標準（如Zigbee、Thread、Z-Wave和藍牙mesh）無法實現的網。公用事業公司可以使用Wi-SUN協議，從設備接收的數據來了解該如何更好地簡化和提升管理效率，確定何時何地需要維護并預測客戶使用情況。Wi-SUN的用例將包括路燈、資產跟蹤、環境監測和結構監測，這意味著大城市中潛在的設備連接數量可能達到數百萬，因此降低功耗將是未來部署的關鍵要求。

Silicon Labs是Wi-SUN技術的早期采用者，并于2022年發布了FG25 SoC。EFR32FG25無線SoC是用于智能電表、照明、城市和建筑自動化的長距離1 GHz以下無線連接的理想解決方案。包含多速率OFDM、FSK和OPSK調制方案，可實現高達3.6 Mbps的數據速率，同時保持對2.4 GHz干擾的抗擾性。較大的內存占用和增加的IO數量可實現設計整合，當與Secure Vault?結合使用時，可以提供更高級別的系統安全性。