精品文檔-下載后可編輯功耗的無線MCU（Si10xx）-基礎(chǔ)電子MCU（MicroControlUnit）中文名稱為微控制單元，又稱單片微型計算機(jī)（SingleChipMicrocomputer）或者單片機(jī)，是指隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)及其發(fā)展，將計算機(jī)的CPU、RAM、ROM、定時計數(shù)器和多種I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片級的計算機(jī)，為不同的應(yīng)用場合做不同組合控制常見存儲器件

微控制器是將微型計算機(jī)的主要部分集成在一個芯片上的單芯片微型計算機(jī)。微控制器誕生于20世紀(jì)70年代中期，經(jīng)過20多年的發(fā)展，其成本越來越低，而性能越來越強(qiáng)大，這使其應(yīng)用已經(jīng)無處不在，遍及各個領(lǐng)域。例如電機(jī)控制、條碼閱讀器/掃描器、消費類電子、游戲設(shè)備、電話、HVAC、樓宇安全與門禁控制、工業(yè)控制與自動化和白色家電（洗衣機(jī)、微波爐）等。

微控制器在經(jīng)過這幾年不斷地研究，發(fā)展，歷經(jīng)4位，8位，到現(xiàn)在的16位及32位，甚至64位。產(chǎn)品的成熟度，以及投入廠商之多，應(yīng)用范圍之廣，真可謂之空前。目前在國外大廠因開發(fā)較早，產(chǎn)品線廣，所以技術(shù)，而本土廠商則以多功能為產(chǎn)品導(dǎo)向取勝。但不可諱言的，本土廠商的價格戰(zhàn)是對外商造成威脅的關(guān)鍵因素。

SiliconLaboratories（芯科實驗室有限公司，簡稱SiliconLabs）日前宣布推出業(yè)界功耗單芯片無線微控制器（MCU）。"Si10xx無線MCU是能工作到0.9V、并集成RF無線收發(fā)功能的MCU,它還是工作功耗的MCU,僅有160uA/MHz,這使得基于它的應(yīng)用無需使用昂貴的鋰電池，而改用便宜的堿性電池。"滿足家居自動化和儀表對能效的需求，SiliconLabs新推出的超低功耗Si10xx無線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化系統(tǒng)、智能儀表、室內(nèi)監(jiān)測和安全系統(tǒng)對于功耗和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-51TM內(nèi)核8位單片機(jī)C8051F9XX以及SiliconLabs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，Si10xx系列產(chǎn)品提供了目前業(yè)界性能的單芯片無線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存儲器

■4352字節(jié)片內(nèi)RAM

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

■4個通用的16位定時器

■具有6個捕捉/比較模塊和看門狗定時器功能的可編程計數(shù)器/定時器陣列（PCA）

■硬件實時時鐘（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MCUFLASH存儲器具有在系統(tǒng)重新編程能力，可用于非易失性數(shù)據(jù)存儲，并允許現(xiàn)場更新8051固件。用戶軟件對外設(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開發(fā)接口允許使用安裝在終應(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）。

的RF收發(fā)系統(tǒng)

Si10xx家族產(chǎn)品同時集成了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LINKBUDGET為業(yè)界！

頻率范圍：240-960MHZ

靈敏度：-121dBm

FSK,GFSK和OOK

20dBm（Si1010/1）（不需要外加PA）,+13dBm（Si1012/3/4/5）

18mA@+1dBm

85mA@+20dBm

Daterate=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，這個系統(tǒng)有兩個好處，，它能實現(xiàn)單電池供電，可以節(jié)省一個電池出來，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，它就有更大優(yōu)勢，根據(jù)

在正常工作模式下，在F,C恒定時，我們給MCU供電電壓是電池電壓一半，此時功耗為市面上典型的其他低功耗MCU四分之一，除去DC-DC（效率比競爭對手效高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，大大延長電池壽命，電池成本減少到原來的五分之一，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功耗對比圖。

CMOSMUC供電圖

市面上典型的MCU與silicon-labssi10XX（集成F9XXMCU）功耗對比圖

MCU超低功耗的另個一個原因：喚醒時間短，只需2us!另外內(nèi)置低功耗的smaRTClock,射頻發(fā)射電流非常低，在18mA@+1dBm.故內(nèi)核為C8051F9XX的silicon-si10XX比業(yè)界低功耗的XXMSP430X功耗低了很多。

為什么選擇SI10XX產(chǎn)品

可以從以下幾個方面考慮：

■芯片功耗非常低；

■高性能無線收發(fā)系統(tǒng)；

■高精度的ADC（內(nèi)建溫度傳感器）；

■內(nèi)部有一個極低功耗32位smaRTClock外設(shè)（實時時鐘），可以直接用0.9-3.6V的電池電壓工作，即使在器件進(jìn)入功耗的掉電方式仍然能正常工作；

■應(yīng)用電路簡單，外圍元件非常少，大大節(jié)省PCB面積，降低產(chǎn)品成本，下圖為電路參考設(shè)計圖。

應(yīng)用領(lǐng)域

主要應(yīng)用于上圖所示的四大領(lǐng)域：

■智能能源和控制：能量監(jiān)控，燈控，通道控制

■安全方面：安全面板，PIR/運動檢測,門窗傳感器

■測量方面：油，水測量，居家顯示，熱能管理。

■汽車電子:車庫門，遙控車鑰匙，TPMS接收器

技術(shù)支持

為了提高采用Si10xx無線MCU進(jìn)行智能家居與智能儀表產(chǎn)品開發(fā)的效率，SiliconLabs公司為MCU與系統(tǒng)設(shè)計、RF設(shè)計與優(yōu)化，以及網(wǎng)絡(luò)軟件設(shè)計提供了豐富的軟硬件開發(fā)工具。這些工具包括：

■Si1000-DK和Si1010-DK開發(fā)套件

■用于EZRadioPRO無線產(chǎn)品的SDBC-DK3開發(fā)平臺

■無線開發(fā)套件（WDS），一套綜合性的工具軟件。利用它，即使很少或沒有RF設(shè)計經(jīng)