At present, there are more and more options for wireless SoC chips, from the European and American manufacturers to the domestic semiconductors. How to choose a suitable wireless chip for product development? The following aspects need to be considered.

Wireless Technology:

The current popular low-power wireless technologies are including Wi-Fi, small wireless, LoRa, Bluetooth, Thread, ZigBee, NFC, Private 2.4G, NB-IoT, 2G, 3G, 4G, etc., The wireless technologies commonly used in factory automation and smart home including Wi-Fi, small wireless, BLE, Thread, ZigBee, NFC. The following figure compares the advantages and disadvantages of these different wireless protocols in data transmission bandwidth, distance and power consumption. An appropriate solution should be selected according to the usage scenario.

Wi-Fi: Wi-Fi is suitable for high-speed video data transmission, but its power consumption is relatively high. At present, there are fewer mainstream low-power Wi-Fi chips on the market. The core uses ARM M3 or M4 core, which runs simple RTOS, and only supports 802.11b/g/n mode, low bandwidth, but can meet the application of dry battery power supply.

ZigBee: The best choice of smart home, the status is being challenged by BLE MESH. But after the launch of ZigBee 3.0, various systems can be interconnected, and the compatibility of the platform is much better than before.

Sub-1G: Because of its stability and long transmission distance, it can be used in various industrial control fields. The TX peak current is large, but the system is in sleep mode at other times. Thus, the overall power consumption is low.

NFC: The function is which mobile phones must be carried with. Public transportation systems and access control systems are mostly adopted by RFID and NFC solutions.

LoRa: Unique spread spectrum technology, +20 dBm transmit power, low power consumption, long-distance, the disadvantage is low bandwidth utilization and low data throughput.

Power Consumption

Always keep the end users’ experience in mind. If the battery fails, even the most ideal product will be abandoned.

What kind of power supply method can be used? Coin cell, dry battery, lithium battery? Coin cells are popular due to their low cost, small size and lightweight. Considering that the battery life of these products is crucial, and the coin cell can only provide a peak current of about 5 mA without being damaged. If you drive a larger current peak, the battery capacity will be affected.

RF transmit power: The transmit power of Bluetooth is restively low. Usually, only 5 dBm transmit power is supported, generally refer to 0 dBm transmit power according to specifications. ZigBee, small wireless transmission power can reach 20 dBm. (More than 20 dBm cannot pass the safety test).

MCU operating power consumption: Because the same ARM core of the wireless SoC is used, the power consumption is similar to each other. But it is necessary to evaluate the MCU running time from wakes up status from low power mode to full speed operation. The longer the time, the greater the power consumption. In addition, it is necessary to evaluate the MCU main frequency at full speed. The higher the main frequency, the greater the power consumption.

The following figure shows the power consumption performance of several IoT technologies:

In addition to the specifications, several suggestions for reducing power consumption are provided:

1.Adjust the connection interval, advertising interval and slave delay accordingly.

2.Combine multiple small data packets into fewer large data packets to reduce RF overhead.

3.Envisagez de compresser les données localement avant la transmission pour réduire le débit RF.

4.Identifiez les données non critiques qui peuvent être envoyées ou non à un rythme plus lent.

Sélection de la mémoire

Principaux indicateurs de mémoire : RAM, FLASH, ROM, série FLASH

RAM : Les variables temporaires, variables globales, tableaux, etc. appliqués dans le code sont tous placés en RAM. La taille de la RAM déterminera la complexité du système. Les premiers appareils tels que CC2541 et nRF51822 ont moins de ressources RAM, ce qui limitera le nombre de connexions BLE en tant que maître, et affectera également l'efficacité d'exécution de l'algorithme (généralement un algorithme en temps réel chargera le code du flash à la RAM pour courir).

Habituellement besoin de considérer l'espace RAM supérieur à 20K. (Parce que RTOS et le protocole prendront également de l'espace RAM).

FLASH : Le facteur clé détermine le programme. Habituellement, Flash nécessite plus de 256K, et celui couramment utilisé se situe entre 256K et 512K. Certains fabricants, tels que le flash 1M lancé par nRF52840 , sont légèrement plus gros et peut-être les produits développés pour les appareils portables.

ROM : Vous vous demandez peut-être pourquoi ROM est mentionné ici ? Parce que le coût de la ROM est faible, certains fabricants tels que Dialog, TI et d'autres fabricants mettront la pile de protocoles dans la ROM pour réduire le coût de fabrication des puces. Par exemple, les informations publiques de TI sont les suivantes :

Serial FLASH : C'est plus intéressant. Si les responsables du marché IoT examinent les puces sans fil nationales et étrangères, ils peuvent trouver le point intéressant. Les semi-conducteurs d'outre-mer intégreront le flash dans la puce. Les semi-conducteurs domestiques intègrent le flash série dans la puce ou le flash externe. La raison est tout à cause du coût! Le flash série est bon marché. L'utilisation d'une RAM de grande capacité pour charger le programme du flash série vers la RAM est bien inférieure au coût d'exécution directement sur le flash sur puce. (XCODER a une suggestion ici. Il est recommandé d'envisager de signer numériquement et de crypter le micrologiciel stocké dans le flash hors puce dans la ROM de la puce. Sinon, il est facile pour les pirates de lire le micrologiciel à partir du flash du produit du client et puis copiez le produit à l'envers.)

Mise à niveau OTA

Les produits d'IoT sont dans une période d'itération rapide. Cela ne signifie pas que l'itération du produit est rapide, mais que le logiciel se met à jour rapidement, y compris les bugs, la mise à jour de l'interface interactive, la mise à jour de la logique de contrôle, etc. Tout cela ne peut pas s'attendre à recycler les produits puis à les démonter. Nous devons tenir compte des exigences fonctionnelles de la mise à niveau sans fil OTA et laisser un moyen de mettre à niveau nos produits.

Voici comment contrôler la demande de mise à niveau OTA :

Tarif aérien pendant le surclassement :

La vitesse détermine l'expérience de l'utilisateur de la mise à niveau. Plus le temps de transmission radio est long, plus la probabilité de problèmes est grande. Par conséquent, il est le plus difficile d'utiliser LoRa pour effectuer des mises à niveau aériennes.

Capacité mémoire flash :

La mise à niveau en direct peut être divisée en deux méthodes de mise à niveau. Tout d'abord, la mise à niveau de la sauvegarde d'image nécessite deux fois l'espace de stockage du micrologiciel. Le nouveau fichier de sauvegarde reçoit et stocke d'abord dans la mémoire flash, et le programme de démarrage est utilisé pour exécuter le nouveau micrologiciel après le redémarrage. Deuxièmement, il n'y a pas de mise à niveau d'image. Après être entré dans le mode de mise à niveau, effacez directement le micrologiciel dans la mémoire flash et écrivez le nouveau micrologiciel. Ce mode de mise à niveau nécessite que le programme de démarrage prenne en charge la fonction OTA, ce qui peut éviter que le produit ne devienne des briques causées par l'échec de la mise à niveau.

Par conséquent, la capacité du flash est également un aspect qui doit être évalué. Ne réduisez pas aveuglément le coût et réduisez la taille du flash. Il est suggéré que la capacité du flash soit de 1,5 à 2 fois la taille du flash de sa propre couche d'application.

Intégration multi-protocoles

Les applications actuelles du produit utilisent à la fois le Bluetooth et le petit sans fil. Bien sûr, les multi-puces peuvent être utilisées pour l'intégration. Cependant, il existe déjà des fabricants sur le marché qui ont réalisé une intégration multiprotocole en liant des tranches de différents fabricants d'origine. Une puce résout plusieurs protocoles . Je pense que c'est un produit de transition. En raison des multiples tranches internes et des multiples microcontrôleurs fonctionnant en même temps, la gestion de l'alimentation est un défi de taille.

À l'heure actuelle, les fabricants de semi-conducteurs européens et américains déploient déjà l'intégration multiprotocole, à partir de la conception de la puce, combinant 2,4 G et petit sans fil sur une seule puce SoC, et complétant les fonctions multiprotocoles grâce au multiplexage temporel logiciel. Je crois que c'est une tendance dans un avenir prévisible. Il peut être envisagé lorsque des applications collaboratives multi-protocoles sont requises. Selon l'annonce officielle de Texas Instruments , les puces CC1352 et CC2652 prennent déjà en charge cette fonction, et la technologie a été appliquée aux applications de verrouillage de porte intelligentes.