无线 MCU 选型,你必须知道的六个套路

无线 MCU 选型,你必须知道的六个套路

物联网市场的高速发展,无疑也在搅动半导体行业原有的格局,为了在物联网时代不掉队,各个芯片厂商都在努力发展适应市场需求的新产品品类。因为联网是物联网终端设备的基本需求,所以在原有的MCU中集成RF无线收发器、能够跑各种无线协议,让物联网产品的架构和开发过程更为简洁,是最自然不过的产品演化逻辑。因此,无线MCU就应运而生了。

而面对市面上林林总总的无线MCU产品,如何能够选择一个和你的应用场景“对路”的产品,这其中还是有一些套路可寻的。

套路一,看硬件平台

通常无线MCU都是脱胎于厂商原有的一个MCU平台,比如NXP的KW无线MCU是基于ARM Cortex-M架构的Kinetis系列MCU中的一个子类,TI的SimpleLink无线MCU平台背后则是MSP430 MCU的基因。

无线MCU有一个好“出身”对开发者的意义在于,原有的MCU平台已经经过了市场的验证和打磨,比较保险,同时原有MCU平台上很多成熟的资源可以复用,能够确保更快获得因应市场变化的新品。

选定了硬件平台,开发者就需要根据特定的应用场景去挑选适合的产品。MCU主处理器的计算能力和片上存储容量是两个最主要的因素,因为它们决定了是否有足够的计算资源和存储空间去同时跑无线协议和运行应用程序。

有的无线MCU还将无线协议的运行卸载到一个专门的协处理器上,以减少主处理器的计算负荷,比如TI SimpleLink系列中的CC1310/1350无线MCU。厂商通常会提供不同硬件配置的产品,开发者需要根据实际应用和未来扩展的需求,做综合的考量和选择。

套路二,看软件资源

MCU选型单看硬件显然是不够的,软件和开发工具的支持同样重要。除了MCU开发常用的开发换环境,提供无线互连相关的软件也是无线MCU比拼的重点。比如NXP就可为KW41Z/31Z/21Z无线MCU提供BLE、generic FSK, Thread, 802.15.4 MAC和Simple MAC (SMAC)等丰富的软件和协议栈。

同时,开发平台的兼容性也很重要,TI就特别强调其SimpleLink MCU平台是“具有单一软件架构、模块化开发套件,能够在整个MCU产品系列上实现100%的代码重用”。所以,开发者一定不能忽视无线MCU配套的软件环境。

图1,TI的SimpleLink无线MCU平台,是平台化无线MCU的代表

图1,TI的SimpleLink无线MCU平台,是平台化无线MCU的代表

套路三,看安全功能

安全愈发成为物联网终端产品的必备功能,所以主流的无线MCU产品中基本都内置了安全性功能模块。如NXP的KW41Z/31Z/21Z无线MCU中就集成了AES-128加速器和真随机数发生器(TRNG)。

再如TI SimpleLink系列的CC3200 WiFi无线MCU,在片上集成了TLS协议栈,并通过一个专门的网络协处理器运行,使得无线应用的开发者能够快速开发出具备网络安全防护功能的WiFi终端产品。所以如果你看到一颗没有考虑安全防护的无线MCU,就要小心了。

套路四,看是否支持多模

为了适应多样化的物联网应用需求,现在芯片厂商陆续推出了一些支持“多模”无线互连的产品。比如TI的CC1350就是SimpleLink系列中第一款能够同时处理Sub-GHz和2.4GHz BLE无线通信的无线MCU,NXP的KW41则是一颗可以同时运行BLE和Thread(基于IEEE 802.15.4)两套协议栈的单芯片多协议无线通信MCU,这类多模无线MCU的出现,无疑会给开发者的产品定义带来更大的想象空间。

图2,NXP KW41多协议无线MCU,可以同时运行BLE和Thread两套协议栈

图2,NXP KW41多协议无线MCU,可以同时运行BLE和Thread两套协议栈

套路五,看特殊硬件功能

一些无线MCU中,还会集成特殊的硬件功能,这对一些有特定市场指向的应用会很有价值。比如在NXP最新推出的支持BLE的QN908x无线MCU中,特别引入了一个FSP(Fusion Sensor Processor)协处理器,故名思议是瞄准传感器的融合计算硬件单元,与产品中的Cortex-M4F主处理器相比,其在矩阵求逆和256点FFT运算中,会让产品获得更好的性能表现。这对于以可穿戴设备为目标市场的QN908x来说很具针对性,当然会有效提升产品的“卖相”。

图3,NXP最新推出的支持BLE的无线MCU QN908x,内置优化的FSP硬件协处理器

图3,NXP最新推出的支持BLE的无线MCU QN908x,内置优化的FSP硬件协处理器

套路六,看低功耗特性

低功耗是物联网产品的基本功,通常开发者可以从无线MCU的Datasheet中查到相关的功率特性参数,并以此为依据做产品整体的功耗预算。是否采用特殊工艺、MCU处理器架构类型、多样化的电源模式、时钟管理机制等,都是影响MCU整体功耗特性的因素。

按照以上的套路,我们就基本可以得到一个无线MCU的“画像”,谁才真正是更适合你的“菜”,想必大家也会心中有数了。