王浪 應(yīng)用工程師， 世強(qiáng)電訊

   為滿足家居自動(dòng)化和儀表對(duì)能效的需求，Silicon Laboratories (芯科實(shí)驗(yàn)室有限公司，簡(jiǎn)稱Silicon Labs)日前宣布推出業(yè)界最低功耗單芯片無(wú)線微控制器（MCU）。 Silicon Labs新推出的超低功耗Si10xx無(wú)線MCU（Si1000/1/2/3/4/5,Si1010/1/2/3/4/5）系列產(chǎn)品能充分滿足電池供電家居自動(dòng)化系統(tǒng)、智能儀表、室內(nèi)監(jiān)測(cè)和安全系統(tǒng)對(duì)于功耗和RF的需求。

      Si10xx系列產(chǎn)品在5mm×7mm大小的封裝內(nèi)，集成了高性能、超低功耗的CIP-51^TM內(nèi)核8位單片機(jī) 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(wú)線收發(fā)系統(tǒng)。其MCU包含高達(dá)25MIPS的處理器，64kB的Flash，低功耗電源處理模塊，豐富的數(shù)字外設(shè)如SPI、SMBUS、UART總線，PCA輸出陣列，多組定時(shí)器，以及模擬外設(shè)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(dá)的141DB 鏈路預(yù)算，從而達(dá)到了比同類產(chǎn)品幾倍的有效工作距離。可以說(shuō)，Si10xx系列產(chǎn)品提供了目前業(yè)界最高性能的單芯片無(wú)線MCU解決方案

高性能、資源豐富的MCU

        Si10xx家族產(chǎn)品內(nèi)建了低功耗混合信號(hào)片上系統(tǒng)型的MCU。具有優(yōu)異的性能、豐富的資源及外設(shè)。見(jiàn)圖FIGURE1.1  主要特性如下：

■單節(jié)/雙節(jié)電操作，內(nèi)建DC-DC升壓型轉(zhuǎn)換器

■高速、流水線結(jié)構(gòu)的與8051兼容的微控制器核（可達(dá)25MIPS）

■全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口（片內(nèi)）

■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(zhǔn)

■高精度可編程的24.5MHz內(nèi)部振蕩器（使用擴(kuò)頻技術(shù)）

■64KB或32KB的片內(nèi)FLASH存儲(chǔ)器

■4352字節(jié)片內(nèi)RAM

■硬件實(shí)現(xiàn)的SMBus/I2C、增強(qiáng)型UART和兩個(gè)SPI串行接口

■4個(gè)通用的16位定時(shí)器

■具有6個(gè)捕捉/比較模塊和看門(mén)狗定時(shí)器功能的可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器陣列（PCA）

■硬件實(shí)時(shí)時(shí)鐘（smaRTClock），工作電壓可低至0.9V

■硬件CRC引擎

■片內(nèi)上電復(fù)位、VDD監(jiān)視器和溫度傳感器

    該MCU FLASH存儲(chǔ)器具有在系統(tǒng)重新編程能力，可用于非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并允許現(xiàn)場(chǎng)更新8051固件。用戶軟件對(duì)外設(shè)具有完全的控制，可以關(guān)斷任何外設(shè)以節(jié)省功耗。片內(nèi)C2開(kāi)發(fā)接口允許使用安裝在最終應(yīng)用系統(tǒng)上的產(chǎn)品MCU進(jìn)行非入侵式、全速、在系統(tǒng)調(diào)試，能夠在工業(yè)溫度范圍內(nèi)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(lǐng)先的RF收發(fā)系統(tǒng)

Si10xx家族產(chǎn)品同時(shí)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(diào)制方式，輸出功率大且可以很方便編程調(diào)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(lǐng)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(gè)系統(tǒng)有兩個(gè)好處，第一，它能實(shí)現(xiàn)單電池供電，可以節(jié)省一個(gè)電池出來(lái)，并聯(lián)給MCU供電，降低電池成本；第二，假設(shè)是雙電池供電，和市面上典型的其他低功耗MCU比較起來(lái)，它就有更大優(yōu)勢(shì)，根據(jù)

在正常工作模式下，在F,C恒定時(shí)，我們給MCU供電電壓是電池電壓一半，此時(shí)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(jìng)爭(zhēng)對(duì)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(zhǎng)電池壽命，電池成本減少到原來(lái)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(guān)掉！以下為供電示意圖和市面上典型低功耗MCU功耗對(duì)比圖。