物联网

物联网(Internet of Things,简称IoT)是指通过互联网连接和互通的方式,将各种物理设备、传感器、软件以及其他技术整合在一起,实现设备之间的数据收集、通信和互操作,从而实现对物理世界的感知、监控和远程控制。物联网的目标是通过智能化和自动化的手段,提高生活和工作的效率,改善人们的生活质量。


微控制器(MCU)如何在物联网设备中使用?开发人员又该如何为产品选择最合适的MCU解决方案?Silicon Labs(亦称“芯科科技”)产品营销高级经理Gopinath Krishniah先生将通过本篇博文说明MCU的应用知识和开发技巧,并介绍评估选用8位和32位MCU的关键考量。点击此处以阅览完整内容。

1.png

你是否曾经惊叹过健身追踪器是如何记录你走的每一步,或者洗衣机是如何感知水位的?其实是通过设备内部的MCU。它是一个集成电路上的小型计算机,包含一个或多个处理器核心(CPU)、存储器和可编程输入/输出外设。这些微型芯片是一种经济实惠且流行的数据收集、传感和控制物理世界的手段。

MCU应用于各种系统,从汽车发动机控制和植入式医疗设备到远程控制,办公机器,电器,电动工具,玩具和其他嵌入式系统。它们作为一个桥梁,使通信协议和硬件抽象层能够交互并运行所选的操作设备的RTOS/OS。

MCU常用特性

MCU是嵌入式设备的大脑,在一个很小的封装中封装了强大的功能。无论架构如何,所有MCU都有某些共同点:

  • 基于位数的MCU核心架构:MCU使用的位数为8、16、32(有时称为位深度或数据宽度)来表示寄存器的大小,如8位为每个寄存器8位,内存地址的数量28=256个地址;32位理论上可以寻址多达536MB的数据,从技术上讲使其更具数据效率。

  • 内存:MCU有两种内存,程序存储器(闪存)存储在MCU上运行的代码,而数据存储器(RAM)存储代码使用的数据。

  • 外设和通信接口:这些内置的工具让MCU与外部世界进行交互,如感应温度或控制电机。

  • 安全:MCU安全对于保护固件知识产权,保护设备中的私有数据,保证服务执行至关重要。

8位MCU和市场流行的架构

自20世纪80年代以来,8位MCU一直是嵌入式开发的核心,即使32位架构变得更加普遍,也将继续在物联网开发中发挥重要作用。现代8位MCU的简单性和成本效益确保它们在许多年内仍将是工程师工具箱中的关键工具。

下面是一些流行的8位MCU架构的例子:

  • PIC: 1975年由General Instruments公司开发,现在属于Microchip公司,PIC芯片为无数玩具,遥控器和预算友好型小工具提供动力。

  • AVR: 由Atmel开发,深受爱好者和专业人士的喜爱,AVR芯片是Arduino板的核心,使每个人都可以使用电子产品。它们是创新的催化剂,广泛应用于嵌入式系统。

  • 8051: 由英特尔于1980年开发,是一个真正的老手,8051在工业应用和医疗设备中蓬勃发展,强调了简单和可靠性的持久吸引力

芯科科技使用CIP-8051内核作为整个C8051和EFM 8位产品组合的基础。这种流水线架构使我们能够提高效率,超过80%的指令在单个时钟周期内执行,使其优于其他8位MCU。芯科科技8位产品的最新成员是BB5家族,由3个系列组成:

  • BB52: 通用的MCU,具有更大的内存和多达29个GPIO

  • BB51: 这是中档MCU,在功能和成本上取得平衡

  • BB50: 可提供兼具小尺寸和成本效益的平台,即使是针对最简单的应用

8位MCU的优势

8位MCU比32位MCU有几个优点。以下是一些最重要的优势:

  • 成本:8位MCU是预算敏感项目和设计爱好者做实验的完美选择。

  • 功耗:8位MCU比32位MCU更精简,使其成为功耗敏感型的简单应用的理想选择。

  • 代码大小:8位MCU代码占用很小,这对于内存有限的应用程序是有利的。

  • 易用性:8位MCU易于学习和使用。有了现成的开发工具和在线社区,用户可以立即开始编码。

  • 可用性:8位MCU随时可用,有大量选项可供选择。无论您是构建简单的机器人还是智能家居传感器,8位MCU都能将想法变为现实。

8位MCU的缺点

尽管8位MCU因价格实惠和尺寸紧凑而广受欢迎,但与高位微控制器相比,确实有一些限制。

  • 有限的内存空间:8位微控制器的主要缺点之一是有限的内存空间,这可能给执行复杂任务或处理大量数据带来挑战。

  • 处理速度:由于其有限的指令集,8位MCU在执行复杂任务或处理大量数据的能力方面受到限制。在需要实时处理或高速数据传输的应用程序中,这可能是一个明显的缺点。

32位MCU和市场流行的架构

有没有想过无人机如何捕捉惊人的航拍镜头,或者智能扬声器如何完美地播放音乐?这些看似神奇的动作都是通过32位MCU实现的!32位MCU擅长处理复杂任务、处理大量数据,并支持高端代数运算和浮点数学。下面是一些流行的例子:

  • ARM Cortex-M: ARM Cortex-M系列是专为嵌入式系统设计的32位MCU系列。是智能手机、无人机和可穿戴设备背后的强大力量。

  • PIC32: PIC32 MCU是由Microchip开发的32位微控制器系列。从工业自动化到机器人技术,PIC32高效地解决了苛刻的任务。

  • AVR32: AVR32是由Atmel开发的32位微控制器架构,将用户友好的AVR世界带入32位域,使其成为爱好者和专业人士的完美选择。

  • RISC-V: RISC-V是开源架构,是RISC架构家族中的最新发展,具有简单、模块化和可扩展的特点。RISC-V架构由于其开源特性而越来越受欢迎,这允许更大的灵活性和定制。RISC-V MCU被用于各种应用,包括嵌入式系统、物联网设备和高性能计算。

所有芯科科技提供的EFM32和EFR32第二代无线SoC平台和MCU产品系列都使用多核Cortex-M平台。我们的大多数Cortex-M33运行高达76.4 MHz,作为无线和应用开发的主要应用核心,而2个专用M0+核心操作无线电和安全子系统,为开发人员提供整个产品组合的一致平台。该体系结构允许子系统独立于应用程序核心运行,并帮助提供底层灵活性,而无需缩短开发时间,并允许产品系列之间的更多设计重用。将人工智能和机器学习(AI/ML)硬件加速添加到无线和独立MCU中,可以减少边缘所需的额外智能所需的时间和功耗。

32位MCU的优势

32位微控制器比8位微控制器有几个优点。以下是一些最重要的优势:

  • 处理能力:32位MCU提供高性能和较高功耗。它们比8位和16位的同类产品更快、更强大,但仍然节能。32位MCU可以处理更多的RAM和闪存,以及更高的时钟速度。这使得它们非常适合需要高性能计算的应用程序,例如FFT计算、高质量音频或视频、高分辨率图像处理以及各种边缘计算应用程序。

  • 内存:32位内存总线提供比8位内存总线更宽的数据路径,允许它在单个时钟周期内传输更多的数据。这导致更快的数据传输速率和提高整体系统性能,从而使我们能够保存高分辨率的图像,复杂的算法,甚至整个操作系统。

  • 外设支持:32位MCU在外设方面有几个优势。它们提供更先进的通信接口,如EUSART, USB,以太网,CAN, SDMMC,集成LCD控制器等。这些外设对于许多现代应用至关重要,例如物联网设备、汽车系统和工业自动化。32位MCU还提供更先进的模数转换器(20位ADC),这对于许多需要高精度测量,12位DAC,高级计时器,可编程计数器和精确集成定时组件(如高精度内部RC振荡器)的应用至关重要,这对于许多需要精确定时和计数的应用至关重要。

  • 编码效率:32位MCU可以在每个周期内封装更多指令,从而实现更快的执行速度和更低的功耗。这是因为它们每个时钟周期可以处理更多的数据位,这意味着它们可以事半功倍。此外,32位MCU可以实现更高的代码效率,这意味着更小的程序可以进行复杂的操作。

  • 库和驱动程序的可用性:准备好访问各种库和维护良好的驱动程序对于高效的软件开发和无缝的硬件集成至关重要。当开发人员可以利用现有的库和驱动程序时,它可以显著提高生产力,并有助于创建提供更好用户体验的健壮应用程序。

32位MCU的缺点

虽然32位微控制器在功能和多功能性方面占据主导地位,但它们并不是一个通用的解决方案。在启动项目之前,请考虑以下权衡:

  • 功耗:32位架构的复杂性使得实现最佳低功耗操作比简单的8位MCU要复杂得多。开发人员可能需要管理更复杂的能量状态,并对外围设备进行权衡,以达到类似的功耗指标。

  • 复杂性:32位MCU比8位MCU更复杂,这使得它们更难以编程和调试。

  • 代码大小:32位MCU可能比8位MCU具有更大的代码大小,这对于内存有限的应用程序来说可能是一个缺点。然而,代码大小在很大程度上取决于用于产品开发的代码优化工具。

结论:明智地选择MCU架构和平台

在物联网开发领域,选择合适的处理器平台至关重要!8位和32位MCU都解决了不同的挑战,并在现代物联网发展中占有一席之地。

当谈到经济和高效时,8位MCU是冠军!它们具有成本效益和紧凑性,是无线物联网传感器等简单任务的理想选择。与32位MCU相比,其优越的功率效率也使其成为电池供电设备的首选。

另一方面,32位MCU比8位MCU提供更大的处理能力和内存。这使得它们更适合要求更高性能和更多内存的应用程序。然而,这是以增加复杂性为代价的。

那么,谁会在物联网领域取得胜利呢?对于基本任务和预算限制,8位MCU占据了堡垒。但是,当需要一个强大的性能来执行密集的任务时,32位MCU占据了上风。开发人员可先评估产品功能需求再做出明智的选择。

来源:SiliconLabs

免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com)。

围观 12

随着中国城镇化建设的快速发展、“煤改气”工程的持续推进,燃气表行业涌现出一波新的增量需求。同时,数字化、智能化浪潮的来袭,加上传统燃气表的使用期限一般为6-10年、有着周期性强制更换的存量需求。这些因素的叠加,推动了智能燃气表市场规模持续扩大。根据前瞻产业研究院分析报告,2022-2027年中国智能燃气表行业市场规模的年复合增长率约为7.2%,预计2027年中国智能燃气表行业的市场规模有望增至230亿元。

1.png

2022-2027年中国智能燃气表行业市场前景预测

(单位:亿元)

大体上看,中国燃气表行业的发展经历了普通机械式燃气表、膜式燃气表、IC卡智能燃气表、无线智能燃气表、物联网智能燃气表等多个阶段。最新一代的物联网智能燃气表,基于运营商物联网专网,通过采用物联网专用移动通讯模块,在燃气基表上,加装远传电子控制器等智能模块,建立了数据远传及控制的燃气计量器具综合管理平台。如此,物联网燃气表可以支持手机APP查询缴费、实时控制管理、报警功能及大数据分析功能,成为了燃气运营公司实现智能化管理的最优方案,大大提升了管理效率。

兆易创新与信驰科技合作

加速燃气物联网落地

面对这一垂直市场的巨量应用需求,兆易创新与业界知名的智慧燃气、智慧水务、物联网解决方案供应商——重庆信驰科技有限公司(以下简称“信驰科技”)达成合作,基于GD32L233系列低功耗MCU打造新型物联网智能燃气表终端方案,结合信驰科技先进的智慧燃气综合管理平台,实现数字化、智能化的云到端管理能力,共同推动燃气物联网的落地普及。

通过在物联网领域的长期深耕,兆易创新在智能表计行业逐步积累经验,致力打造具有市场竞争力的智能燃气表方案,帮助客户加快产品上市以抢占市场先机。目前,基于GD32L233系列低功耗MCU的燃气表终端已经累计出货超过100万套,下图为参考设计方案。

2.png

基于GD32L233RX的超声波/膜式/物联网燃气表方案

设计物联网燃气表方案的几大要素

一款好的物联网燃气表方案需要什么?兆易创新提出了几点思考。

首先,物联网燃气表要解决功耗问题。传统的燃气表需要定期更换电池,否则会影响正常工作;这不仅增加了运维成本,也给用户带来了不便。因此,物联网燃气表需要具备低功耗的特性,能够延长电池寿命,减少更换频率。GD32L233RX通过精简强大的Armv8-M指令集和全面优化的总线设计,实现了满足燃气表应用的高性能和低功耗,其主频高达64MHz,而功耗仅有90uA/MHz,在优化电流效率上表现优异。

其次,燃气表要解决联网问题并具备可靠的数据存储能力。燃气表与云平台之间实现联网,不仅用于远程抄表、计费、控制和管理,也用于支持后续的OTA升级功能,以便及时修复漏洞、增加新功能等。GD32L233RX提供多个ISO7816 UART和LPUART接口,可灵活搭配不同的物联网通讯模组,也支持搭配超声波或膜式等不同的计量传感单元;这款MCU支持最大256KB FLASH、可存储更多的用户数据和系统功能代码。GD25系列NOR FLASH能够提供出色的存储可靠性,避免数据丢失对用户造成困扰,超高的读写耐久度也能满足燃气表终端长达10年的使用需求。

此外,燃气表也需要对地震、火灾等紧急情况设置应对机制,特别是地震多发的地区。GD32L233RX支持外接地震检测模块,一旦感知到地震发生,燃气表即自动关闭阀门,并且开启蜂鸣器示警; 

基于上述思考,兆易创新GD32L233RX方案的核心优势在于:

  • 此款MCU的PA端口支持大电流直接驱动蜂鸣器,省去了驱动电路,助力成本节约;

  • 整机待机功耗小于18uA,极大降低了运维成本;

  • 接口数量多达59个,高于同类64pin产品,客户无须选用80pin产品;

  • GD32 MCU产品系列丰富,管脚兼容、代码可复用,继承性优异,后续方案升级替换十分便捷;

  • 客户可免费获取兆易创新提供的原理图、PCB方案和程序等资料,能够直接用于生产,加快产品上市时间;

  • 兆易创新GD32 MCU全球市场份额位列第7,强劲的产能支持可充分保障客户需求。

兆易创新将与信驰科技继续加深合作,推动智能燃气表方案的技术提升和市场沉淀,并将进一步拓展至水、电、热等智能表计应用中,共同赋能基础设施数字化、智能化升级转型。

众所周知,物联网领域的每一个细分行业都具有各自独立的市场空间。兆易创新将积极整合产业链上下游生态,以 “MCU+FLASH +PMIC”的产品组合覆盖更广阔的应用场景,例如MCU拥有44个系列550余款产品、FLASH拥有27大产品系列16种容量选择,丰富的产品选择能够帮助激活更多物联网细分行业的应用潜力。

*兆易、兆易创新、GigaDevice,及其标志均为兆易创新科技集团股份有限公司的商标或注册商标,其他品牌和注册商标归各自所有者持有。

来源:兆易创新GigaDevice

免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com)。

围观 6

随着中国城镇化建设的快速发展、“煤改气”工程的持续推进,燃气表行业涌现出一波新的增量需求。同时,数字化、智能化浪潮的来袭,加上传统燃气表的使用期限一般为6-10年、有着周期性强制更换的存量需求。这些因素的叠加,推动了智能燃气表市场规模持续扩大。根据前瞻产业研究院分析报告,2022-2027年中国智能燃气表行业市场规模的年复合增长率约为7.2%,预计2027年中国智能燃气表行业的市场规模有望增至230亿元。

1.png

2022-2027年中国智能燃气表行业市场前景预测

(单位:亿元)

大体上看,中国燃气表行业的发展经历了普通机械式燃气表、膜式燃气表、IC卡智能燃气表、无线智能燃气表、物联网智能燃气表等多个阶段。最新一代的物联网智能燃气表,基于运营商物联网专网,通过采用物联网专用移动通讯模块,在燃气基表上,加装远传电子控制器等智能模块,建立了数据远传及控制的燃气计量器具综合管理平台。如此,物联网燃气表可以支持手机APP查询缴费、实时控制管理、报警功能及大数据分析功能,成为了燃气运营公司实现智能化管理的最优方案,大大提升了管理效率。

兆易创新与信驰科技合作

加速燃气物联网落地

面对这一垂直市场的巨量应用需求,兆易创新与业界知名的智慧燃气、智慧水务、物联网解决方案供应商——重庆信驰科技有限公司(以下简称“信驰科技”)达成合作,基于GD32L233系列低功耗MCU打造新型物联网智能燃气表终端方案,结合信驰科技先进的智慧燃气综合管理平台,实现数字化、智能化的云到端管理能力,共同推动燃气物联网的落地普及。

通过在物联网领域的长期深耕,兆易创新在智能表计行业逐步积累经验,致力打造具有市场竞争力的智能燃气表方案,帮助客户加快产品上市以抢占市场先机。目前,基于GD32L233系列低功耗MCU的燃气表终端已经累计出货超过100万套,下图为参考设计方案。

2.png

基于GD32L233RX的超声波/膜式/物联网燃气表方案

设计物联网燃气表方案的几大要素

一款好的物联网燃气表方案需要什么?兆易创新提出了几点思考。

首先,物联网燃气表要解决功耗问题。传统的燃气表需要定期更换电池,否则会影响正常工作;这不仅增加了运维成本,也给用户带来了不便。因此,物联网燃气表需要具备低功耗的特性,能够延长电池寿命,减少更换频率。GD32L233RX通过精简强大的Armv8-M指令集和全面优化的总线设计,实现了满足燃气表应用的高性能和低功耗,其主频高达64MHz,而功耗仅有90uA/MHz,在优化电流效率上表现优异。

其次,燃气表要解决联网问题并具备可靠的数据存储能力。燃气表与云平台之间实现联网,不仅用于远程抄表、计费、控制和管理,也用于支持后续的OTA升级功能,以便及时修复漏洞、增加新功能等。GD32L233RX提供多个ISO7816 UART和LPUART接口,可灵活搭配不同的物联网通讯模组,也支持搭配超声波或膜式等不同的计量传感单元;这款MCU支持最大256KB FLASH、可存储更多的用户数据和系统功能代码。GD25系列NOR FLASH能够提供出色的存储可靠性,避免数据丢失对用户造成困扰,超高的读写耐久度也能满足燃气表终端长达10年的使用需求。

此外,燃气表也需要对地震、火灾等紧急情况设置应对机制,特别是地震多发的地区。GD32L233RX支持外接地震检测模块,一旦感知到地震发生,燃气表即自动关闭阀门,并且开启蜂鸣器示警; 

基于上述思考,兆易创新GD32L233RX方案的核心优势在于:

  • 此款MCU的PA端口支持大电流直接驱动蜂鸣器,省去了驱动电路,助力成本节约;

  • 整机待机功耗小于18uA,极大降低了运维成本;

  • 接口数量多达59个,高于同类64pin产品,客户无须选用80pin产品;

  • GD32 MCU产品系列丰富,管脚兼容、代码可复用,继承性优异,后续方案升级替换十分便捷;

  • 客户可免费获取兆易创新提供的原理图、PCB方案和程序等资料,能够直接用于生产,加快产品上市时间;

  • 兆易创新GD32 MCU全球市场份额位列第7,强劲的产能支持可充分保障客户需求。

兆易创新将与信驰科技继续加深合作,推动智能燃气表方案的技术提升和市场沉淀,并将进一步拓展至水、电、热等智能表计应用中,共同赋能基础设施数字化、智能化升级转型。

众所周知,物联网领域的每一个细分行业都具有各自独立的市场空间。兆易创新将积极整合产业链上下游生态,以 “MCU+FLASH +PMIC”的产品组合覆盖更广阔的应用场景,例如MCU拥有44个系列550余款产品、FLASH拥有27大产品系列16种容量选择,丰富的产品选择能够帮助激活更多物联网细分行业的应用潜力。

*兆易、兆易创新、GigaDevice,及其标志均为兆易创新科技集团股份有限公司的商标或注册商标,其他品牌和注册商标归各自所有者持有。

来源:兆易创新GigaDevice

免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com)。

围观 22

一、简介

1.这期视频向大家介绍如何使用CW32单片机通过ESP8266连接OneNET物联网平台,发送温湿度数据到平台,并接受平台的云控制。

二、所需物料

2.本实验使用到了CW32-48F大学计划开发板、DHT11温湿度传感器模块、ESP8266WIFI模块及Keil5开发环境。

1.png

CW32-48F大学计划板

2.png

DHT11温湿度传感器模块

3.png

ESP8266WIFI模块

 4.png

ESP8266WIFI模块引脚分布

5.png

实物图

3.接线:根据原理图,把模块连接到开发板上

(1)ESP8266WIFI模块:

开发板上预留了该模块接口,通过串口向ESP8266写入指令。

6.png

(2)DHT11模块:开发板上预留了该模块接口

7.png

4.(1)MQTT协议介绍:

MQTT是一种轻量级的发布/订阅消息传输协议,常用于物联网领域。它的特点是简化和减少了网络流量,可以高效地进行数据传输。在本次应用中,我们将使用MQTT协议进行数据上传。

(2)OneNET代码介绍:

在使用OneNet平台时,我们需要使用TCP协议进行连接。首先需要设置好TCP协议的相关参数,然后通过POST方法将温湿度数据上传到OneNet平台中。在上传数据时需要使用OneNet平台提供的API接口进行数据传输。

注:#define  PROID "XXX"  //xxx为产品ID

#define ACCESS_KEY      "XXX"   //xxx为acess_key访问密钥

#define DEVICE_NAME    "XXX"  //xxx为设备名称

8.png

9.png

三、核心代码

main.c

int main(void)
{    
    unsigned short timeCount = 0;  //发送间隔变量    
    unsigned char *dataPtr = NULL;   
    
    Hardware_Init();        //初始化外围硬件   
    while(DHT11_Init())    //检测DHT11    
    Delay_ms(200);  
    ESP8266_Init();          //初始化ESP8266  
    UsartPrintf(USART_DEBUG, "Connect MQTTs Server...\r\n");  
    while(ESP8266_SendCmd(ESP8266_ONENET_INFO, "CONNECT")) //ESP8266联网    
    Delay_ms(500);  
    UsartPrintf(USART_DEBUG, "NET_OK\r\n");    
    while(OneNet_DevLink())      //接入OneNET    
    Delay_ms(500);  
    OneNET_Subscribe();     //订阅消息传输,允许接受下发指令  
    TFTShowString(0,0,"     OneNET     ");  //界面  
    TFTShowString(1,0,"  智能物联平台  ");  
    TFTShowString(3,0,"humidity:    %");  
    TFTShowString(4,0,"temperature:  C");  
    while(1)  
    {    
        if(++timeCount >= 50)                      
        {      
            DHT11_Read_Data(&temperature,&humidity);  //读取温湿度值        
            TFTShowNumber(3,10,humidity);      
            TFTShowNumber(4,12,temperature);      
            UsartPrintf(USART_DEBUG,"TEMP:%d HUMI:%d\r\n",temperature,humidity);      
            UsartPrintf(USART_DEBUG, "OneNet_SendData\r\n");      
            OneNet_SendData();        //数据上传      
            timeCount = 0;      
            ESP8266_Clear();    //清除缓存    
        }       
        
        dataPtr = ESP8266_GetIPD(0); //接收OneNET平台返回的数据    
        if(dataPtr != NULL)      
        OneNet_RevPro(dataPtr); //确认返回数据,执行下发命令     
        
        Delay_ms(10);  
    }
}

Onenet.c:

#define PROID      "3OB4R7cKCw"       //产品ID(名称)
#define ACCESS_KEY    "n7GptYNpf9U97zHTz2ltc1Pvy4GB+0MXsU1nKel9ixc="  //产品访问密钥
#define DEVICE_NAME    "111"     //设备ID(名称)
void OneNet_RevPro(unsigned char *cmd)
{  
    char *req_payload = NULL;  
    char *cmdid_topic = NULL;  
    unsigned short topic_len = 0;  
    unsigned short req_len = 0;  
    unsigned char qos = 0;  
    static unsigned short pkt_id = 0;  
    unsigned char type = 0;  
    short result = 0;  
    char *dataPtr = NULL;  
    char numBuf[10];  
    int num = 0;   
    
    type = MQTT_UnPacketRecv(cmd);  
    switch(type)  
    {    
        case MQTT_PKT_PUBLISH:                                //接收的Publish消息       
        result = MQTT_UnPacketPublish(cmd, &cmdid_topic, &topic_len, &req_payload, &req_len, &qos, &pkt_id);      
        if(result == 0)      
        {        
            char *data_ptr = NULL;        
            UsartPrintf(USART_DEBUG, "topic: %s, topic_len: %d, payload: %s, payload_len: %d\r\n",  cmdid_topic, topic_len, req_payload, req_len);        
            data_ptr = strstr(cmdid_topic, "request/");                  //查找cmdid        
            if(data_ptr)        
            {          
                char topic_buf[80], cmdid[40];    
                       
                data_ptr = strchr(data_ptr, '/');          
                data_ptr++;           
                
                memcpy(cmdid, data_ptr, 36);                      //复制cmdid          
                cmdid[36] = 0;          
                snprintf(topic_buf, sizeof(topic_buf), "$sys/%s/%s/cmd/response/%s",                              PROID, DEVICE_NAME, cmdid);          
                OneNET_Publish(topic_buf, "ojbk");                    //回复命令        
            }      
        }      
        case MQTT_PKT_PUBACK:                            //发送Publish消息,平台回复的Ack          
        if(MQTT_UnPacketPublishAck(cmd) == 0)        
        UsartPrintf(USART_DEBUG, "Tips:  MQTT Publish Send OK\r\n");    
        break;    
        case MQTT_PKT_SUBACK:   
                                     //发送Subscribe消息的Ack       
        if(MQTT_UnPacketSubscribe(cmd) == 0)        
            UsartPrintf(USART_DEBUG, "Tips:  MQTT Subscribe OK\r\n");      
        else        
            UsartPrintf(USART_DEBUG, "Tips:  MQTT Subscribe Err\r\n");    
        break;    
        default:      
        result = -1;    
        break;  
    }   
    
    ESP8266_Clear();                  //清空缓存   
    
    if(result == -1)    
    return;   
    dataPtr = strchr(req_payload, ':');          //搜索':'  
    if(dataPtr != NULL)          //如果找到了  
    {    
        dataPtr++;    
        while(*dataPtr >= '0' && *dataPtr <= '9')    //判断是否是下发的命令控制数据    
        {      
            numBuf[num++] = *dataPtr++;    
        }    
        numBuf[num] = 0;    
        num = atoi((const char *)numBuf);        //转为数值形式    
        if(strstr((char *)req_payload, "light"))    //搜索"light",判断":"后面的数值进行控制    
        {      
            if(num == 1)                //控制数据如果为1,代表开      
            {        
                UsartPrintf(USART_DEBUG, "接收到1\r\n");        
                //开灯        
                PA07_SETLOW();        
                TFTShowString(5,0,"light: ON ");      
            }      
            else if(num == 0)              //控制数据如果为0,代表关      
            {        
                UsartPrintf(USART_DEBUG, "接收到0\r\n");        
                //关灯        
                PA07_SETHIGH();        
                TFTShowString(5,0,"light: OFF");      
            }    
        }  
    }  
    if(type == MQTT_PKT_CMD || type == MQTT_PKT_PUBLISH)  
    {    
        MQTT_FreeBuffer(cmdid_topic);    
        MQTT_FreeBuffer(req_payload);  
    }
}

来源:CW32生态社区

免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com)。

围观 10

Silicon Labs(亦称“芯科科技”)的无线SoC和MCU助力全球客户的医疗物联网应用创新,持续打造更智能、高效、安全和便捷的健康监测设备。智能和网联技术近年来一直是医疗和健康保障领域内的热门技术,许多厂商都在利用医疗物联网(IoMT)技术开发更加智能和互联的健康监测设备,以利用物联网、云计算、人工智能和可穿戴等新一代信息通信技术,来帮助用户时刻监控自己的健康状况、降低医疗费用和就医麻烦。

根据市场研究公司Precedence Research的预测,全球移动医疗设备市场的规模有望在2027年前超过850亿美元,年复合增长率约为11.35%。因此智能网联医疗和健康监测设备在全球拥有巨大的市场空间。

包括中国在内的全球智慧医疗和健康保障技术市场正吸引越来越多的厂商参与,去打造创新的健康监测和医疗设备,也带来对基于先进芯片的医疗物联网解决方案的需求。芯科科技作为一家专注于物联网技术的企业,致力于为该市场提供高安全性、高可靠性、超低功耗的无线连接和智能解决方案。目前,芯科科技已提供了多款无线连接和控制芯片产品及解决方案,并得到了全球范围内多家合作伙伴的采用。

创新不止步  新产品助力新发展

Silicon Labs不断推出创新产品助力智慧医疗和健康监测等领域的发展。除了早前的BG22和BG24系列产品已有多项应用,芯科科技今年最新推出的BG27 SoC是专为极小型物联网设备设计的新型集成电路系列产品,可为物联网设备设计人员提供省电、高性能和值得信赖的安全性。BG27还可提供无线连接,使其成为互联医疗设备、可穿戴设备、资产监控标签、智能传感器,以及牙刷和玩具等简便的消费电子产品的理想选择。

此外,芯科科技去年推出的BG24 2.4GHz无线SoC,可支持Matter、Zigbee、OpenThread、低功耗蓝牙、蓝牙网状网络、专有和多协议操作,并提供PSA 3级Secure Vault™安全保护,是各种智能家居、医疗和工业应用的理想选择。

探索芯科科技的蓝牙SoC解决方案

BG27: https://www.silabs.com/wireless/bluetooth/efr32bg27-series-2-socs

BG24: https://www.silabs.com/wireless/bluetooth/efr32bg24-series-2-socs

BG22: https://cn.silabs.com/wireless/bluetooth/efr32bg22-series-2-socs

下面通过Silicon Labs客户的几个具体案例,为大家分析智能无线产品如何支持开发者在智慧医疗和健康监测领域的创新。

即时蓝牙无线传输支持脉搏血氧仪实现关键远程监测

上海贝瑞电子科技有限公司(以下简称“上海贝瑞”)是一家致力于医疗监护产品研发生产销售的公司。其推出的蓝牙指尖脉搏血氧仪是一款健康追踪设备,可以让消费者随时掌控自己的健康状况。这款血氧仪不仅能提供即时和远程监测,还能安全地存储患者数据,实现和医院人员的健康数据共享,从而解决当前全球医疗资源短缺问题,并应对远程监测需求日益增长的挑战。

1.png

为了打造高效的医疗设备,上海贝瑞选择了Silicon Labs的EFR32BG22蓝牙SoC并应用在其指尖脉搏血氧仪中。这是因为BG22具有可靠的无线性能、低功耗、高安全性、高性能32位ARM® Cortex®-M33内核,以及高达352KB的闪存和32KB的RAM,集成了先进的安全功能可确保便携式医疗物联网设备免受远程和本地网络攻击,这些特性完全满足上海贝瑞对无线解决方案的需求。

Silicon Labs的BG22低功耗蓝牙无线SoC将超低传输和接收功率与高性能相结合,实现了出色的能源效率,将电池寿命延长达十年。这些专为多种物联网应用而设计的模块可应用于从智能门锁到个人医疗保健和健康设备等广泛的生活产品中。在此应用案例中,BG22 SoC配备在紧凑且方便的指尖脉搏血氧仪中,并集成血氧饱和度(SpO2)探头和数据处理功能,可监测血氧水平(SpO2)和脉搏数,还可提供友好且直观的用户体验。

以小体积、超低功耗MCU为核心打造便携式心脏监测仪

根据世界卫生组织(WHO)的估计,心血管疾病(CVD)是全球主要的死亡原因之一,预估每年夺走1790万人的生命。在这些死亡病例中,心律失常占很大的比例,而准确快速地识别心律失常风险较高的患者,并确保他们接受适当及时的治疗,可以预防过早死亡。为此,心脏监护仪及心律失常检测装置研发商Bardy Diagnostics推出了一款Carnation移动式监护仪(CAM)贴片,是少数几款以P波为中心的心律监测设备,专为准确测量和适应用户的积极生活方式而设计。

2.jpg

CAM贴片基于Silicon Labs EFM32架构,患者接口传感器连接到EFM32TG210 MCU。该MCU具有小体积、低功耗和集成外围设备等优势(外设包括ADC、SPI、ASYNC串行接口和定时器功能),运行功率极低,使CAM贴片能有效捕捉那些微小的心脏信号细节,这使得CAM贴片与其他可用的监测仪有所区别。

EFM32TG210 MCU集成的ADC提供了分辨率和滤波选项,确保能够获得所需的原始数据采集,同时保持在功率预算范围内。与其他架构相比,EFM32TG MCU的电源管理提供了卓越的节能效果。此外,得益于极快的睡眠和唤醒转换、外围设备的自动操作和低功耗时钟生成,EFM32TG提供超越系统要求的优异规格,并且可使用标准CR1225电池进行长达14天的连续心电图记录。

探索EFM32TG MCU产品:https://cn.silabs.com/mcu/32-bit-microcontrollers/efm32-tiny-gecko/device.efm32tg210f32-qfn32?tab=specs

低功耗蓝牙SoC安全的设计助力便携式医疗设备重新定义癫痫疾病的管理方式

根据世界卫生组织的数据,全球有超过5000万人患有癫痫,如果诊断和治疗得当,估计70%的癫痫患者可以避免癫痫发作。为此,儿科癫痫学家Dave Clarke博士发起了Epidet项目,旨在打造一款用户友好、佩戴舒适的监测设备。为了实现小巧灵活的设备外形、准确可靠的检测算法、超低功耗、高安全性等要求,Epidet项目选用了Silicon Labs的EFR32BG22 SoC。这是一个单芯片解决方案,可以提供MCU计算功能、低功耗蓝牙连接、超低功耗、小巧外形和一系列用于传感器集成的外围设备等诸多优势,并可实现安全可靠的监控。

 3.png

BG22 SoC除了运行频率高达76.8MHz的ARM Cortex-M33内核,352KB闪存和32KB RAM,还具有单独的Cortex-M0+,其可以驱动蓝牙无线电子系统,从而给M33和内存留下充足的空间去处理应用和数据算法。因此,Epidet能够获取检测各种癫痫发作类型所需的数据频率和分辨率,在设备本地处理所有数据,然后利用蓝牙发送明确结论,向护理人员和云端提供必要的更新信息,进行记录和进一步分析。

此外,BG22提供先进的硬件加密加速,可以安全地保护和存储维持与网关或智能手机的私密蓝牙连接所需的密钥。它还提供具有信任根和安全加载程序的安全启动,从而确保从不可篡改的ROM开始验证可信的固件链。这可以防止恶意软件注入、回滚(rollback),并确保仅在设备上加载和执行经验证的固件。Epidet可充分利用BG22提供的安全功能来保护通信链路和用户的私人信息。设备固件可通过蓝牙安全更新,迅速纠正产品中的潜在缺陷,添加新功能和增强功能。

参考资料:

蓝牙脉搏血氧仪实现关键远程监测:https://cn.silabs.com/applications/case-studies/bluetooth-pulse-oximeter-provides-crucial-remote-monitoring

以MCU为核心的便携式心脏监测仪:https://cn.silabs.com/applications/case-studies/a-portable-cardiac-monitor-with-an-mcu-at-its-heart

使用便携式医疗设备重新定义癫痫疾病的管理方式:https://cn.silabs.com/applications/case-studies/rethinking-epilepsy-management-with-a-portable-medical-device

除了上述这些应用案例,Silicon Labs的IoMT解决方案在全球还有许多精彩应用。

来源:SiliconLabs

免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com)。

围观 22

Silicon Labs(亦称“芯科科技”)近期发布的新款32位MCU EFM32PG23和8位MCU EFM8BB50产品旨在通过更优化的设计架构来帮助开发人员加速产品原型设计。PG23和BB50不仅进一步扩大了Silicon Labs的MCU产品组合,并且利用小尺寸和低功耗设计满足各种微型、电池设备和物联网应用的需求。即刻点击链接访问官网了解更多产品信息:https://cn.silabs.com/mcu

1.png

EFM32兼具超低功耗和高性能优势

EFM32是一款节能微控制器,专为超低功耗应用而设计,特别面向功耗敏感的消费和工业产品。EFM32系列MCU旨在能够扩展功能性以确保执行任务所需的实时容量,同时还能维持较低的系统功耗。由于EFM32 MCU系列基于Cortex-M内核、高度集成、低功耗的设计,因而成为许多物联网应用原型设计的理想选择。

全系列EFM32 MCU适用于:

  • 消费产品

  • 智能电表

  • 家庭自动化

  • 工业自动化

  • 通信集线器

  • 工业控制枢纽

以EFM32系列中的最新型号PG23为例,该MCU体积虽小,但适用于许多应用,它具有工作频率高达80 MHz,工作电流仅为21µA / MHz的Arm Cortex-M33内核。在休眠模式下,PG23的电流可低至1.03 µA。凭借这样的低功耗以及低能耗传感器接口(LESENSE),PG23在电池供电应用中表现出色。该MCU为大多数算法提供了足够的内存,拥有高达 512 kB的闪存和64 kB的RAM。除了配备完善的串行通信外围设备,PG23还具备LCD控制器、键盘扫描和芯片内置温度传感器。

为了检测边缘信号,PG23拥有两个模拟比较器和一个具有灵活分辨率的模拟数字转换器,分辨率为12、16或20位可配置。开发人员还可以更改ADC的模式来获得2 Msps的高速模式,或者专注精确度,以便获得高达16位的ENOB高精确度模式。通过提升精确度,使PG23成为许多消费类医疗,或是测试和测量应用方面的理想选择,可用来快速构建及部署人工智能和机器学习算法。

探索更多关于PG23的产品信息和技术文档:https://cn.silabs.com/mcu/32-bit-microcontrollers/efm32pg23-series-2

Silicon Labs在MCU行业中以超低的功率提供了较快的速度,利用经优化的数字和模拟外设,具有灵活的引脚映射和较高的系统时钟速度,结果是在更低的功耗和更少的延迟下更快地进行原型设计。这些属性非常适合于应对混合信号和低延迟设计的诸多挑战。

极小尺寸的BB50 MCU,降低开发成本和复杂性

EFM8 8位MCU利用经优化的C8051内核,可以在一个周期内运行70%的指令。核心频率最高可达72MHz,有源电流低至150µA/MHz,睡眠电流低至300nA。总的来说,尾流时间降低到2µs, ADC是14位SAR ADC。该系列微控制器的GPIO范围为13-40,具有高达64kB的闪存和最高可运行4kB的RAM。

以EFM8系列中的最新型号BB50为例,BB50 MCU系列产品专为极小尺寸的物联网设备而设计,尺寸范围从边长2毫米(约#2铅笔芯的宽度)到5毫米(小于标准#2铅笔的宽度)。在这极小尺寸封装中,该MCU集成了丰富的模拟和通信外围设备,大幅减少外部组件数量,从而显著降低产品总体物料清单(BOM)成本。这一系列特性使BB50成为微型、电池优化设备的理想选择,例如互联医疗设备、可穿戴设备、资产监控标签、智能传感器,以及牙刷和玩具等简单的消费电子产品等。

全系列EFM8 MCU广泛的应用包括:

  • 烟雾探测器

  • 遥控器

  • 电机控制

  • 消费产品

  • 移动设备

  • 照明控制

探索BB50产品信息和技术文档:https://cn.silabs.com/mcu/8-bit-microcontrollers/efm8-bb5 

本文部分内容参考网站:https://circuitcellar.com/newsletter/silabs-latest-mcus-efm32-and-efm8-are-aimed-at-quick-prototyping/

来源:SiliconLabs
免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com)。

围观 19

随着智能工作和智能生活方式在全世界的不断发展,深度嵌入式设备在这些领域的部署量已达数十亿。这些设备包括环境传感器、工业执行器、楼宇自动化、智能家电、可穿戴设备、电动汽车控制等,尤其是安装在远端、难于检修位置的设备。

1.jpg

许多应用都需要更多的功能、更丰富的图显和更快的性能,同时要求续航时间更长、电池更小,有能量收集功能,这给作为系统控制中心的MCU产品带来了新挑战。

STM32U599/U5A9 微控制器为深度嵌入式应用赋能

为满足市场的需求,意法半导体STM32 微控制器(MCU)产品家族再扩阵容,推出新款STM32U5芯片,在降低功耗的同时提高了性能,并延长了续航时间,提升了能效。STM32U5系列新品STM32U599/U5A9 微控制器已获得NIST嵌入式随机数熵源认证,是业界首款获此认证的通用MCU。凭借增强的功能,STM32U599/U5A9 微控制器能够有效为深度嵌入式应用赋能,通过提升这些应用的性能、能效和网络安全性,加快推进深度嵌入式设备的部署。

2.png

STM32U5系列采用Arm最新一代嵌入式处理器内核Cortex-M33,该内核采用了可提升性能、能效、网络和硬件攻击防御能力的先进技术。意法半导体围绕这个处理器核将ST的超低功耗 MCU 专业技术整合进来,并利用Arm现有方法实现了一个网络安全性极高的架构。该系列中的部分产品还提供 2.5D 图形加速器。因此,这一新系列产品极具开创性,全系产品都引脚对引脚兼容,软件兼容,可以直接用于设计下一代应用。

强大的图形处理功能

STM32U5系列打破了超低功耗 MCU图形处理性能的常规限制。意法半导体的先进微控制器集成NeoChrom图形处理单元(GPU),可以运行以前只有昂贵的基于微处理器的系统才能实现的复杂的图形用户界面(GUI)。现在,即使微型嵌入式处理器也能实现媲美智能手机的图显体验,开发者可以利用ST的TouchGFX框架开发GUI,该框架现在支持 SVG并具有丰富的图形资产。

3.png

STM32U599/U5A9是首批嵌入ST先进的NeoChrom图形处理单元(GPU)的STM32系列产品,由NeoChrom GPU承担图形处理类计算,可增加每秒帧数,使得在MCU上能够运行复杂的UI。这个2.5D图形加速器可以帮助开发人员轻松增强GUI中的功能:简单和复杂的绘图、2D文本复制、alpha混合、颜色格式转换、缩放、旋转、透视正确的纹理映射(将2D纹理映射到3D表面)、图像格式压缩等。

增强的网络安全特性

STM32U5 系列还增强了网络安全性,采用带有内存保护单元的 Cortex-M33 和具有硬件隔离功能的 Arm TrustZone® 架构。该系列微控制器还集成了运行高级 AES 算法的加密加速器(AES, PKA和OTFDEC)、公钥架构 (PKA) 支持,以及物理攻击防御功能。此外,闪存和 SRAM 支持纠错码 (ECC),可防止数据损坏,增强网络保护和数据安全性。

更大的存储容量

这款STM32U5 系列将代码和数据存储容量扩展到128Kbyte闪存,适合成本敏感型应用,同时还针对复杂应用和类似智能手机的复杂用户界面增加了高容量版。集成4Mbyte闪存和2.5Mbyte SRAM的 STM32U59x/5Ax是迄今为止STM32 MCU全系产品中片上存储器容量最大的产品。

超低功耗实现更优能效

STM32U5系列的专有节能特性包括自主外设和意法半导体的低功耗后台自主模式(LPBAM)。LPBAM模式可以让应用程序的关键功能保持正常运行的同时,关闭处理器内核和其他未用模块,进入 MCU中的任何一个灵活省电的低功耗模式。MCU可以把内核从低功耗状态快速唤醒,高效处理批量数据,然后再切回到低功耗模式。

低成本、小尺寸

STM32U5 MCU 提供高达 4MB 的代码闪存和数据闪存,以及高达 2.5MB 的 SRAM,用于处理复杂的应用需求。大容量片上存储器可以在应用设计中省去额外的外部存储器,降低功耗、物料成本 (BOM) 成本和 PCB 尺寸。

此外,STM32U5 MCU通过多种100-216引脚封装(LQFP 100, LQFP 144, BGA144等)满足小型应用需求。采用经济的LQFP100封装,可以安装在层数不多的结构简单的PCB上,而支持这些复杂功能的处理器通常都需要更昂贵的封装。

强大的生态系统支持

全系STM32 MCU都基于行业标准的Arm® Cortex®-M 嵌入式处理器内核,并配备功能强大易用的 STM32CubeSTM32Cube.AI开发生态系统。该生态系统整合软硬件开发工具,从项目开始到结束全程支持客户开发工作,包括将提前训练好的神经网络转换为优化的代码,以创建前沿的 AI/ML 解决方案。

STM32丰富的资源可以帮助开发人员加快项目开发,包括STM32CubeU5软件包、新的开发板 NUCLEO-U545RE和 NUCLEO-U5A5ZJ,以及于图形界面的STM32U5A9J-DK 探索套件。除此之外,STM32U5是第一批获得NIST(美国国家标准与技术研究院)嵌入式随机数熵源认证的通用MCU。客户可以重复使用该证书,因此可简化并加速终端应用的SP800-90B认证过程。典型的应用场景包括:工业领域的先进人机界面、销售点(POS)、网关;智能家居领域如家用电器、白色家电、智能恒温器;个人电子产品如小型电动车、可穿戴设备、智能扬声器和电动自行车。

STM32U599/U5A9 新品得到新品试用客户的积极反馈,在下一代高级无线安全和智能家居解决方案的开发中,STM32U5 系列显著降低了功耗,同时保持了原有的处理性能,可媲美其他内置DSP和浮点协处理器MCU;其现有代码的90%都可以二次使用;片上集成大容量SRAM是第二大优势,足以处理双帧缓冲需求,实现快速流畅的图显性能;大容量闪存还可以用于保存资源。

新STM32U5系列计划于 2023 年第二季度开始量产,客户可从意法半导体的eStore和代理商处购买。详情请访问STM32U599/U5A9网页。

来源:STM32

免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com)。

围观 92

追溯到 20 世纪 70 年代,单片机(MCU)在控制各种汽车、消费品和工业产品方面发挥了重要作用。如今,单片机的应用已扩展到包括便携式、无线和可穿戴物联网(IoT)产品。除了物联网以外,医疗保健行业也出现了大规模发展,各种应用中都采用了 8 位 MCU。 

具有 8 位 MCU 的嵌入式电子产品需要在规模经济中具有竞争力的设备(每个应用需要数十万甚至数百万个器件)。例如,在汽车应用中,8 位 MCU 控制许多子系统,如电动座椅和车窗、智能门把手,甚至轮胎压力传感器。这意味着几美分的价格差相当重要。应用成本的另一方面是数百万设备的维护成本,在设计阶段通常会忽视这一点。可靠性和设备耐用性可以通过简化代码和硬件来提高,而不需要软件冗余。

多年来,8 位 MCU 一直在发展并保持竞争力的原因在于,它能够为用户提供价值。这是通过在多个方面持续创新而实现的,特别是存储器、功耗、封装和独立于内核的外设(CIP)等方面。

1.jpg

近日,Microchip专家发表了文章《使用8位MCU的物联网控制应用》。

您将了解到:

  • 8位MCU的显著改进

  • 存储器

  • 功耗

  • 封装

  • 独立于内核的外设

  • 加速和简化设计导入的设计工具

  • 广阔(和经济高效的)前景

详阅请点击下载

《使用 8 位 MCU 的物联网控制应用》

来源:Microchip

免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com)。

围观 38

Microchip Technology Inc.
8
MCU业务部产品营销工程师
Joshua Bowen

追溯到20世纪70年代,单片机(MCU)在控制各种汽车、消费品和工业产品方面发挥了重要作用。如今,单片机的应用已扩展到包括便携式、无线和可穿戴物联网(IoT)产品。除了物联网以外,医疗保健行业也出现了大规模发展,各种应用中都采用了8位MCU。

具有8位MCU的嵌入式电子产品需要在规模经济中具有竞争力的设备(每个应用需要数十万甚至数百万个器件)。例如,在汽车应用中,8位MCU控制许多子系统,如电动座椅和车窗、智能门把手,甚至轮胎压力传感器。这意味着几美分的价格差相当重要。应用成本的另一方面是数百万设备的维护成本,在设计阶段通常会忽视这一点。可靠性和设备耐用性可以通过简化代码和硬件来提高,而不需要软件冗余。

多年来,8位MCU一直在发展并保持竞争力的原因在于,它能够为用户提供价值。这是通过在多个方面持续创新而实现的,特别是存储器、功耗、封装和独立于内核的外设(CIP)等方面。

8MCU的显著改进

随着如今对物联网关注度的提升,同时整个城市都在使用智能设备进行升级,大规模实现智能的能力对于许多行业变得至关重要。这些升级包括智能路灯以及每个停车点的停车场探测器,而不仅仅是入口处的一个计数器。需要单片机的某些功能来打造支持物联网的环境。具体可以归结为三个功能:收集数据、处理数据,以及随后将数据传输给其他联网设备的能力。

在许多情况下,数据的收集、处理和传输可以由具有片上模数转换器(ADC)的8位MCU完成,而设备的内核会保持低功耗模式。例如,智能停车场中的传感器/指示器、联网路灯、自动化城市园艺和植物监测都会用到该方法。当系统日夜运转时,每mW电力乘以数千倍实际上可以积累起来。

小型设备的优势和价值不仅体现在其降低的功耗方面,更体现在其更小巧的外形上,这使它们非常适合空间受限的便携式电池供电类物联网产品。

最新一代单片机的开发正是基于这种价值理念。这些单片机采用新的流程,允许以低成本实现更大的存储器,在为应用提供所需功能的同时还会兼顾到用户的成本。

存储器

几年前的单片机与目前市场上的器件有很大区别。这些单片机在当时是革命性的产品,改变了嵌入式电路的适用范围。如今,由于闪存的迅猛发展,通过编程使得单片机几乎可以适用所有领域。

随着应用程序越来越复杂,新程序需要更多空间/存储器。因此,新一代MCU在必要时会提供更大的存储器,以满足日益增长的代码空间需求。

经过严苛汽车测试的证实,嵌入式闪存可持续数年满足要求,且具有极高的耐擦写能力。这些功能为8位单片机的价值定位增加了新的维度。如今,8位单片机的存储器大小范围为最低384位到最高128 KB甚至更高,可满足日益增长的应用数量要求。

功耗

由于电池供电类应用中用到了许多8位MCU,因此出现的重大变化之一是追求最低功耗。

例如,nanoWatt XLP超低功耗PIC® MCU包括专为电池供电类产品而设计的系统监控电路。这意味着这些单片机可以为“运行”和“休眠”模式提供业界最低的电流,而超低功耗应用中有90%-99%的时间都处于“运行”和“休眠”模式。“外设模块禁止”等电路从电源轨和时钟树中完全移除了外设,以实现零功耗泄漏。nanoWatt XLP技术的优势包括:

  • 休眠电流低于20 nA

  • 欠压复位电流低至45 nA

  • 看门狗定时器电流低至220 nA

  • 实时时钟/日历电流低至470 nA

  • 运行电流低至50 μA/MHz

  • 完全模拟和自写能力低至1.8V

这些低电流加起来可以延长电池寿命,非常适合便携式应用。通过优化的外设,可以提高节能效果,这将在后面加以讨论。

封装

8位MCU与16位或32位MCU的另一个主要区别是小型封装,这使8引脚器件非常适合安装在空间受限的无线/便携式和可穿戴产品的狭小空间中。例如,8引脚SOIC或8引脚DFN。常见的封装是20引脚超薄正方扁平无引线封装(VQFN),其尺寸为3x3 mm。因为增加更多功能需要更多连接和更大封装,但具有足够功能的8位MCU可以安装在无法使用16位或32位MCU的电路板空间中。

1.jpg

1. 许多新的PIC®AVR®产品系列提供小到3x3 mm VQFN器件的各种封装,非常适合空间受限的应用

如果由于8位单片机功能的增加而使系统复杂性提高,导致需要更大区域和更多连接,那么也会使用更大的封装,包括40引脚PDIP和VQFN以及44引脚TQFP版本。

独立于内核的外设

将单片机的某些功能从中央内核中分离出来,可提供独立于内核的自主性和一些优势,尤其适合低功耗/低成本设计。这些独立于内核的外设增加了内置功能来降低功耗,并通过模块化设计简化了触摸界面的实现、传感器数据积累和调节,以及将复杂的软件实现简化到硬件中等。

CIP设计了额外的功能来处理各种任务,无需单片机中央处理单元(CPU)的干预。这种设计方法提供了一种基于外设的预封装式事件编程。例如,事件系统可以在多个通道上基于通用输入/输出(GPIO)或程序中断来触发事件。

图2按外设类别以颜色区分显示了8位PIC®和AVR®单片机目前可用的CIP。这八个类别及其子类别实现了经济高效型嵌入式控制器中预期的大部分功能。请注意,绿色部分为前面提到的部分提供了额外的降低功耗可能性。

2.png

2. 独立于内核的外设适用于各种8MCU设计领域

CIP通过降低代码开销来提高可靠性。利用硬件结构实现的功能避免了潜在的软件冲突。此外,硬件中的外设互连减少了外部连接,从而提高了终端系统的可靠性。随着组件可靠性的提高,整个项目生命周期内的成本也会降低。

许多新的8位系列在存储器和引脚数方面提供了大量选项。这些选项允许在大型设备上完成开发,并且实际代码大小经过优化后,可将生产规模降低为适合使用小型设备。

例如,在用于成本敏感型传感器和实时控制应用的各种产品中,PIC16F152XX单片机系列的简化功能集包括10位模数转换器(ADC)、外设引脚选择(PPS)、数字通信外设和定时器。存储器功能包括存储器访问分区(MAP),可在数据保护和自举程序中为用户提供支持。

加速和简化设计导入的设计工具

随着开发工具的进步,许多必须硬编码的过程可通过适当的设计工具简化和产生,例如MPLAB®代码配置器(MCC)。这样可带来诸多好处,不但有助于减少开发应用程序所需的时间,还能够实现更精简的代码,这样开发人员便无需进行多次代码迭代或从头开始编写汇编代码即可进行开发。例如,具有完整编程和调试功能的PIC16F15244 Curiosity Nano评估工具包(部件编号:EV09Z19A)可为新设计提供全面支持。

3.jpg

3. Curiosity Nano评估工具包简化设计中的PIC16F15244 Curiosity Nano评估板和两个100 mil1x15引脚排针

最后,MPLAB X集成开发环境(IDE)为8位(以及16位和32位)MCU代码开发提供了免费的开发环境,用来模拟、与硬件工具接口和访问Microchip以及第三方插件。

广阔(和经济高效的)前景

单片机历史悠久,8位MCU通过在存储器、功耗、封装和外设方面的进步展示出巨大的灵活性和应用创新。它们不仅具有复杂应用所需的较大存储器,而且还能提供用于简化复杂应用的各种方法。这种简化既可以减少开发项目所花费的金钱/时间,也可以降低MCU投入生产时的成本。

如今,8位MCU不仅仅局限于数据收集,还支持在大量物联网应用中收集、处理和传输数据。全新的8位产品显著增加了存储器大小并优化了外设,可满足日益复杂的应用需求。不过,小型和经济高效型设计(包括传感器和简单实时控制应用)均可从8位PIC16F152xx系列的简化功能集中受益。凭借其独立于内核的外设,这些MCU显然是大多数设计人员的理想选择。

围观 87

据IHS数据统计,2022年中国MCU市场规模达283亿元,近五年中国MCU市场复合增长率为7.2%,是同期全球MCU市场增长率的4倍,预计2022年市场规模约299亿元。受物联网、智能家居、新兴医疗电子及新能源汽车等终端应用领域快速发展的带动,中国MCU市场未来几年内仍将继续保持8%的速度增长。

1.png

 数据来源IHS

01、低能耗 永不过时的追求

低能耗MCU是主要面向便携式设备、电池供电或能量采集等需要低能耗工作的电子产品,通过不同的设计方法和工艺选择,以降低微控制器的能耗和漏电流,为设备提供更持久的续航能力。作为MCU细分市场之一,低能耗MCU在全球MCU市场中占比约15%-20%。随着便携式穿戴设备不断普及,有机构预测未来几年低能耗MCU市场复合增长率将超过24%,远高于整个MCU市场增速。

随着泛智能化应用的快速发展,航顺芯片推出基于ARM®Cortex®-M0内核的超低能耗MCU产品HK32L08x及HK32L0Hx系列MCU芯片,进一步完善HK32L0xx系列MCU芯片产品线。

2.png

 HK32L08x系列MCU芯片型号汇总

3.png

4.png

 HK32L0Hx系列MCU芯片型号汇总

02、5种能耗工作模式 提供更多选择

不同应用场景对MCU功能、性能和能耗的需求有很大的差异。有些场景需要全速工作,有些场景需要低速工作,有些场景只需要间歇性工作,针对这些不同的应用场景,航顺芯片进行了精细化的设计,HK32L08x及HK32L0Hx系列MCU支持多种能耗模式和不同深度的休眠模式,可以在要求低能耗、短启动时间和多种唤醒事件之间达到最佳的平衡。

5.png

多种低能耗模式

03、低能耗模式下小于20nA

USB标准中定义了一种特殊的设备状态,即挂起状态,在这种状态下USB总线上的平均电流消耗不超过2.5mA,而自供电的设备则不需要严格遵守这样的电流消耗限制。

HK32L08x及HK32L0Hx系列MCU芯片提供了可编程时基,便于定期从停机或待机模式唤醒器件。通过对RCC_BDCR寄存器中的RTC_SEL[1:0]位进行编程,可以选择三个复用RTC时钟源中的两个低功耗32.768kHz外部晶振(LSE OSC),此时钟源提供的时基非常精确,能耗也非常低(典型条件下附加功耗小于1µA);另外一个是低能耗内部RC振荡器(LSI RC),此时钟源的优势在于可以节省32.768kHz晶振的成本,非常省电。

04、多时钟源驱动降低MCU能耗

时钟系统是MCU功耗高低的关键,每秒进入与退出各种低能耗模式的次数,以及快速处理数据的能力,是工程师选择低能耗MCU芯片的重要参考指标,因为CPU会在等待时钟稳定下来期间浪费电流。HK32L08x及HK32L0Hx系列MCU支持多种时钟源驱动系统时钟(SYSCLK),工程师选择可外部低速时钟(LSE)用于驱动独立看门狗或从停机/待机模式自动唤醒的RTC、LCD、LPTIMER以及 LPUART等,也可选择LSE驱动实时时钟,每种时钟源都可以独立地打开或关断,当不使用它们时,可以将其关断来降低能耗,有多个分频器可用于配置AHB和APB时钟域,AHB和APB域的最大时钟频率为48MHz。

6.png

HK32L08x及HK32L0Hx系列MCU芯片时钟系统一览

7.png

 HK32L08x及HK32L0Hx系列MCU芯片时钟树

除了不同的时钟模式外,更为重要的要明白哪些时钟是即时启动以及哪些是非即时启动的。HK32L08x及HK32L0Hx系列MCU芯片具有双级时钟激活功能,在高频时钟稳定化过程中分别提供一个外部低速时钟LSE和片内低速始终LSI(通常为32768Hz),在睡眠模式的最快的唤醒时间达1.2uS。

据中国产业信息网预测,预计2025年物联网连接数将达到251亿台,保持12%以上增长,庞大的物联网应用需求使得超低能耗MCU芯片产品越来越受重视,航顺芯片也紧抓机遇,2021年量产物联网安全世界级超低能耗20nA HK32L家族,并不断完善超低能耗MCU产品线,力图打造nA级超低功耗MCU芯片集群。凭借此重量级“全球超低功耗20nA 物联网MCU航顺HK32L08X”连续两年获得物联网物联之星“年度卓越人物奖”,在物联网大放异彩并获得众多物联网客户采用,赋能全人类,万物互联让智慧生活更美好!

来源:航顺芯片

免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com)。

围观 89

页面

订阅 RSS - 物联网