功耗的无线MCU （Si10xx）

　　MCU（Micro Control Unit）中文名称为微控制单元，又称单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）或者单片机，是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制  常见存储器件

　　微控制器是将微型计算机的主要部分集成在一个芯片上的单芯片微型计算机。微控制器诞生于20世纪70年代中期，经过20多年的发展，其成本越来越低，而性能越来越强大，这使其应用已经无处不在，遍及各个领域。例如电机控制、条码阅读器/扫描器、消费类电子、游戏设备、电话、HVAC、楼宇安全与门禁控制、工业控制与自动化和白色家电（洗衣机、微波炉）等。

　　微控制器在经过这几年不断地研究，发展，历经4位，8位，到现在的16位及32位，甚至64位。产品的成熟度，以及投入厂商之多，应用范围之广，真可谓之空前。目前在国外大厂因开发较早，产品线广，所以技术，而本土厂商则以多功能为产品导向取胜。但不可讳言的，本土厂商的价格战是对外商造成威胁的关键因素。

　　Silicon Laboratories （芯科实验室有限公司，简称Silicon Labs）日前宣布推出业界功耗单芯片无线微控制器（MCU）。 "Si10xx无线MCU是能工作到0.9V、并集成RF无线收发功能的MCU,它还是工作功耗的MCU,仅有160uA/MHz,这使得基于它的应用无需使用昂贵的锂电池，而改用便宜的碱性电池。" 满足家居自动化和仪表对能效的需求，Silicon Labs新推出的超低功耗Si10xx无线MCU（Si1000/1/2/3/4/5,Si1010/1/2/3/4/5）系列产品能充分满足电池供电家居自动化系统、智能仪表、室内监测和安全系统对于功耗和RF的需求。

　　Si10xx系列产品在5mm×7mm大小的封装内，集成了高性能、超低功耗的CIP-51TM内核8位单片机C8051F9XX以及Silicon Labs固有的 EZRadioPRO 系列RF收发器，仅需要少量外围元件及PCB面积就能组成高性能无线收发系统。其MCU包含高达25MIPS的处理器，64kB的Flash,低功耗电源处理模块，丰富的数字外设如SPI、SMBUS、UART总线，PCA输出阵列，多组定时器，以及模拟外设如具有300KSPS采样速度的10位ADC模块、温度传感器、比较器等等。而RF部分20DBM的发射功率，-121DBm的灵敏度，使系统拥有了高达的141DB 链路预算，从而达到了比同类产品几倍的有效工作距离。可以说，Si10xx系列产品提供了目前业界性能的单芯片无线MCU解决方案。

　　高性能、资源丰富的MCU

　　Si10xx家族产品内建了低功耗混合信号片上系统型的MCU.具有优异的性能、丰富的资源及外设。见图FIGURE1.1  主要特性如下：

　　■单节/双节电操作，内建DC-DC升压型转换器

　　■高速、流水线结构的与8051兼容的微控制器核（可达25MIPS）

　　■全速、非侵入式的在系统调试接口（片内）

　　■真10位、300ksps、23通道单端ADC,带模拟多路器

　　■6位可编程电流基准

　　■高可编程的24.5MHz内部振荡器（使用扩频技术）

　　■64KB或32KB的片内FLASH存储器

　　■4352字节片内RAM

　　■硬件实现的SMBus/I2C、增强型UART和两个SPI串行接口

　　■4个通用的16位定时器

　　■具有6个捕捉/比较模块和看门狗定时器功能的可编程计数器/定时器阵列（PCA）

　　■硬件实时时钟（smaRTClock），工作电压可低至0.9V

　　■硬件CRC引擎

　　■片内上电复位、VDD监视器和温度传感器

　　该MCU FLASH存储器具有在系统重新编程能力，可用于非易失性数据存储，并允许现场更新8051固件。用户软件对外设具有完全的控制，可以关断任何外设以节省功耗。片内C2开发接口允许使用安装在终应用系统上的产品MCU进行非入侵式、全速、在系统调试，能够在工业温度范围内用0.9~1.8V或者1.8~3.6V工作（即单节或者两节 AAA电池）。

　　的RF收发系统

　　Si10xx家族产品同时集成了EZRadioPRO 系列RF收发器，拥有很宽的工作频率范围， 高灵敏度，多种调制方式，输出功率大且可以很方便编程调节，发射功耗非常低，传输速率高，有141DB的LINK BUDGET 为业界！

　　>频率范围：240-960MHZ

　　>灵敏度：-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         为什么能够超低功耗工作

　　该芯片由两部部分组成，超低功耗MCU和射频发射功耗低，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供电是由DC-DC 和LDO组成供电系统MCU供电，这个系统有两个好处，，它能实现单电池供电，可以节省一个电池出来，并联给MCU供电，降低电池成本；第二，假设是双电池供电，和市面上典型的其他低功耗MCU比较起来，它就有更大优势，根据

　　在正常工作模式下，在F,C恒定时，我们给MCU供电电压是电池电压一半，此时功耗为市面上典型的其他低功耗MCU四分之一，除去DC-DC（效率比竞争对手效高25%）和LDO 上小部分功率消耗，总功率消耗比市面上的低功耗MCU 还要低很多，大大延长电池寿命，电池成本减少到原来的五分之一，而且MCU处于恒定供电电压，在休眠状态下，DC-DC能被关掉！以下为供电示意图和市面上典型低功耗MCU功耗对比图。

　　CMOS M U C供电图

　　市面上典型的MCU 与 silicon-labs si10XX （集成F9XX MCU）功耗对比图

　　MCU 超低功耗的另个一个原因：唤醒时间短，只需2us ! 另外内置低功耗的smaRTClock, 射频发射电流非常低，在18mA@+1dBm. 故内核为C8051F9XX的silicon-si10XX比业界低功耗的XXMSP430X 功耗低了很多。

　　为什么选择SI10XX产品

　　可以从以下几个方面考虑：

　　■芯片功耗非常低；

　　■高性能无线收发系统；

　　■高的ADC（内建温度传感器）；

　　■内部有一个极低功耗32位smaRTClock 外设（实时时钟），可以直接用0.9-3.6V的电池电压工作，即使在器件进入功耗的掉电方式仍然能正常工作；

　　■应用电路简单，外围元件非常少，大大节省PCB面积，降低产品成本，下图为电路参考设计图。

　　应用领域

　　主要应用于上图所示的四大领域：

　　■智能能源和控制： 能量监控，灯控，通道控制

　　■安全方面：安全面板，PIR /运动检测 ,门窗传感器

　　■测量方面：油，水测量，居家显示，热能管理。

　　■汽车电子 :车库门，遥控车钥匙，TPMS 接收器

　　技术支持

　　为了提高采用Si10xx无线MCU进行智能家居与智能仪表产品开发的效率，Silicon Labs公司为MCU与系统设计、RF设计与优化，以及网络软件设计提供了丰富的软硬件开发工具。这些工具包括：

　　■Si1000-DK和Si1010-DK开发套件

　　■用于EZRadioPRO无线产品的SDBC-DK3开发平台

　　■无线开发套件（WDS），一套综合性的工具软件。利用它，即使很少或没有RF设计经验，也可以开发出可靠的、低成本的无线应用。

　　■EZMACPRO媒体访问控制模块（"无线网络功能包"）

　　■完全兼容的无线M – Bus协议栈（EN:13757-4），符合欧洲通用仪表网■

　　微处理器是20世纪伟大的技术创新之一，由此而衍生的微控制器将微处理器和外设集于一身，为多种应用开创了新局面，并将继续发挥不可替代的作用。