多協(xié)議無(wú)線SoC為Mesh組網(wǎng)帶來(lái)便利

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道(文/周凱揚(yáng))在智能家居和可穿戴等低功耗物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中，一個(gè)多協(xié)議的無(wú)線SoC可以起到彌足輕重的作用。多協(xié)議無(wú)線SoC提供的不僅是更高的兼容性，也為Mesh組網(wǎng)帶來(lái)了便利。如今的多協(xié)議無(wú)線SoC已經(jīng)不再滿足于藍(lán)牙和專有2.4GHz協(xié)議，也看向了興起的Thread。

Nordic nRF52840和nRF5340

nRF52840是Nordic Semiconductor推出的一款低功耗多協(xié)議藍(lán)牙5.3 SoC，不僅支持BLE、藍(lán)牙Mesh、NFC、Thtead和Zigbee，還支持2.4GHz專有協(xié)議，比如主要用于佳明智能設(shè)備中的ANT。nRF52840與nRF52系列其他SoC一樣，均采用了Cortex-M4處理器，主頻達(dá)到64MHz并附帶FPU。

nRF52840具備可編程的發(fā)射功率，范圍在+8dBm到-20dBm之間，+8dBm下的電流功耗只有16.4mA，1Mbps藍(lán)牙傳輸下的靈敏度為-95dBm，如果搭配Nordic nRF21540射頻前端模塊的話，更是可以將靈敏度提升至-100dBm。nRF52840也給足了硬件資源，1MB的閃存和256KB的RAM，在多協(xié)議無(wú)線SoC的應(yīng)用場(chǎng)景中已經(jīng)足夠用了。

在安全性上，Nordic更是為nRF52840內(nèi)置了一個(gè)片上Arm CryptoCell 310加密硬件加速器，與軟件安全算法相比，CryptoCell可以提供更高的安全等級(jí)，而且硬件加速器可以顯著降低運(yùn)算時(shí)間和功耗。

除了可穿戴設(shè)備外，2.4GHz專有協(xié)議還有一類常見(jiàn)消費(fèi)場(chǎng)景，那就是互動(dòng)娛樂(lè)設(shè)備，比如鼠標(biāo)鍵盤等游戲外設(shè)，而這些設(shè)備主要看重更低的延遲。游狼的Hati ACE鼠標(biāo)就用到了nRF52840 SoC，Nordic表示該系列鼠標(biāo)采用了其專有的低延遲數(shù)據(jù)包模式(LLPM)，可以將報(bào)告速率加快至1ms，即便在復(fù)雜的射頻環(huán)境下也能提供低功耗和出色的無(wú)線連接性能。

nRF5340則是Nordic推出的一款面向高端的多協(xié)議無(wú)線SoC，在性能上全面升級(jí)，配備了兩個(gè)Arm Cortex-M33處理器，一個(gè)作為高性能應(yīng)用處理器，一個(gè)作為網(wǎng)絡(luò)處理器，前者最高可在128MHz的主頻下運(yùn)行，具備1MB閃存和512KB RAM，并實(shí)現(xiàn)514CoreMark的性能。后者則更注重效率，其主頻為64MHz，能效比進(jìn)一步提高，與應(yīng)用處理器在64MHz下73CoreMark/mA相比，網(wǎng)絡(luò)處理器在同樣主頻下可達(dá)到101 CoreMark/mA的能效比。

在發(fā)射功率上，nRF5340的范圍為+3dBm到-20dBm，更是可以以1dB的幅度進(jìn)行編程，與nRF52840 4dB的幅度相比更加靈活。安全性上，nRF5340將nRF52840中的CryptoCell 310加密硬件加速器升級(jí)為CryptoCell 312，在與Arm TrustZone和安全密鑰存儲(chǔ)的結(jié)合下，這塊多協(xié)議無(wú)線SoC的安全性可以說(shuō)拉到了頂級(jí)。

Silicon Labs MG24和BG24

EFR32MG24和EFR32BG24作為Silicon Labs新推出的無(wú)線SoC系列，同樣也是多協(xié)議無(wú)線SoC的佼佼者，其中MG24則是一款主打Matter和Thread的產(chǎn)品。兩者均采用了ARM Cortex M33處理器并集成了DSP擴(kuò)展的設(shè)計(jì)，78MHz的主頻加上1536kB的Flash與256kB的RAM，應(yīng)對(duì)當(dāng)下不少物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已經(jīng)是綽綽有余了，甚至硬件資源還有余裕。

BG24和MG24 / Silicon Labs

當(dāng)然了無(wú)線SoC最為重要的還是它的射頻性能，MG24和BG24的發(fā)射功率最高可達(dá)+19.5dBm，滿功耗下的發(fā)射電流也只有155mA。兩者均支持藍(lán)牙5.3協(xié)議傳輸，1Mbit/s BLE傳輸下兩者的接收靈敏度可以達(dá)到-97.5dBm，而MG24在802.15.4(Thread、Zigbee)下的接收靈敏度可以達(dá)到-104.5dBM，這讓產(chǎn)品開(kāi)發(fā)者用更少的部件數(shù)就能做到優(yōu)異的無(wú)線連接性能。

更重要的是，Silicon Labs在這兩款無(wú)線SoC中加入了AL/ML硬件加速器，不少人可能會(huì)納悶，無(wú)線SoC要AL和ML有什么用?其實(shí)不然，AL/ML硬件加速器的加速在用于一些安全和交互上的功能時(shí)，可以顯著降低功耗，比如預(yù)測(cè)性維護(hù)、破窗檢測(cè)以及喚醒詞檢測(cè)等等。

20位的ADC也是MG24和BG24的特色之一，這為兩款無(wú)線SoC解鎖了一些額外的市場(chǎng)。BG24就可以用于某些便攜醫(yī)療設(shè)備中，比如血糖儀、脈搏血氧儀等。至于MG24的話，因?yàn)镸atter尚未準(zhǔn)備好進(jìn)軍醫(yī)療市場(chǎng)，未來(lái)待到標(biāo)準(zhǔn)完善后說(shuō)不定也能更充分地利用這一性能。

小結(jié)

固然在這些多協(xié)議無(wú)線SoC中，連接性能以及支持的協(xié)議數(shù)才是重中之重，但同樣不可小覷抗干擾和性能與其他協(xié)議的共存表現(xiàn)。比如BLE和多數(shù)Wi-Fi用到的都是2.4GHz，如何處理好這些串?dāng)_也是考量無(wú)線SoC表現(xiàn)的重點(diǎn)。這個(gè)問(wèn)題其實(shí)早就已經(jīng)被提出，幾家廠商也都有各自成熟的方案，但在協(xié)議愈發(fā)復(fù)雜的情況下，尤其是智能家居場(chǎng)景之中，如何更好地控制協(xié)議共存，也可以說(shuō)是一大挑戰(zhàn)。

原文標(biāo)題：擁抱Thread，多協(xié)議無(wú)線SoC包羅萬(wàn)象的連接性

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審核編輯：湯梓紅