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[原创] EM35x:高性能ZigBee系统级芯片解决方案

关键词:EM35x ZigBee系统级芯片 32位微处理器 Silabs

时间:2014-12-03 13:30:52       来源:中电网

Silabs公司的EM35x系列是高性能ZigBee/802.15.4系统级芯片(SoC),基于ARM Cortex-M3内核,集成了2.4GHz IEEE 802.15.4无线收发器和32位微处理器、闪存和RAM以及支持网络级调试的功能强大硬件。主要用在智能能源、家庭自动化、工业自动化、建筑物自动化、照明控制以及安全监视和自动化(SMA)。

EM35x和EM358xEmber ZigBee芯片是基于ARM Cortex-M3的,业界领先的ZigBee SoC系列,它具有较好的性能、功耗和代码密度,为紧凑型封装。该EM35x和EM358x系列融合了2.4GHz的IEEE 802.15.4射频收发器,具有32位微处理器、闪存和RAM,具备强大的硬件支持网络级调试功能。它结合ARM工具的强大的生态系统,这些器件和工具,使OEM厂商能够简化开发,并加快上市时间。


图1 EM351/EM357框图


图2 EM351/EM357典型应用电路

EM35x和EM358xSoC,紧密地集成了EmberZNet PRO,是兼容ZigBee的网状网络软件,是市场上热门的ZigBee平台。

EM351和EM357是完全集成的系统级芯片,集成了一个2.4GHz,IEEE 802. 15.4-2003标准的收发器,32位ARM Cortex-M3的微处理器,闪存和RAM内存,以及基于ZigBee的,设计师使用的外围设备系统。

其收发器采用了高效的架构(超出了IEEE802.15.4-2003标准动态范围要求15dB)。其集成的接收信道滤波可以与2.4GHz频谱的其他通信标准共存,如IEEE802.11-2007和Bluetooth,其集成稳压器、VCO、环路滤波器和功放,减少了外部元件数量。其可选的高性能无线模式(增强模式),可通过软件选择,以提高动态范围。

M3微处理器进行了高度优化,具有高性能、低功耗、高效的内存利用率。它包括一个集成的MPU,支持两种不同的运行模式(用户模式、特权模式)。其结构允许网络协议栈从应用程序代码中分离,并可防止限制存储器和寄存器区域的有害的修正,从而,增加了解决方案的稳定性和可靠性。

EM351具有128KB的嵌入式闪存,EM357具有192KB嵌入式闪存。这两款芯片都具有12KB的集成RAM,用于数据和程序存储。EM35x的Ember软件采用一种有效的磨损均衡算法(wear-leveling algorithm),优化了嵌入式闪存的寿命。

为了满足ZigBee和IEEE802.15.4标准规定的严格的时序要求,EM35x集成了许多MAC功能,AES128加密加速器、自动CRC,以进行硬件处理。该MAC硬件自动处理ACK的发送和接收,自动补偿延迟,并清理发送信道评估,以及自动过滤收到的信息包。其Ember包跟踪接口也集成了MAC,可以利用Ember开发工具,进行所有信息包的非侵入性捕获(进出EM35x)。

该EM35x提供了许多先进的电源管理功能,使电池寿命延长。其高频内部RC振荡器可以使处理器核,在唤醒时快速地开始执行代码。它还具备各种深度睡眠模式(低于1μA的功耗,同时保留RAM内容)。为了支持用户自定义的应用程序,片上外设包括:UART、SPI、TWI、ADC和通用定时器,以及多达24个GPIO。此外,还具有集成的稳压器、上电复位电路,以及睡眠计时器。

该EM35x集成了标准的ARM系统调试组件: Flash修补和断点(FPB), 数据观察点和跟踪(DWT),仪表跟踪宏单元(ITM)。EM35x使用标准的串行线和JTAG接口,用于功能强大的软件调试和ARM Cortex编程。EM358x/ EM35x芯片可设计为(designed in)低成本的,全系统级芯片(SoC)的设备,低功率传感器和其他家庭设备,或采用大型应用程序微处理器的,网络协处理器(NCP)设备的,更复杂的应用。


图3 Ember EM35xx 开发板(RF6525)电路图(1)


图4 Ember EM35xx 开发板(RF6525)电路图(2)

EM351/EM357主要特性

• 32位的ARM Cortex-M3处理器

• 2.4GHz的IEEE802.15.4收发器和更低的MAC

• 128KB或192KB的闪存,带有可选的读保护

• 12KB RAM内存

• AES128加密加速器

•灵活的ADC,UART/SPI/TWI串行通信和通用定时器

• 24高度可配置的GPIO与施密特触发器输入

ARM Cortex-M3处理器

•领先的32位处理性能

•高度高效的Thumb-2指令集

• 6MHz、12MHz或24MHz运行

•灵活的嵌套向量中断控制器低功耗,先进的管理

• RX电流(W/CPU):26mA

• TX电流(W/CPU,+3dBm TX):31mA

•低深度睡眠电流,且保留RAM和GPIO:400nA的无/800nA的睡眠定时器

•低频率的内部RC振荡器,低功耗的睡眠定时

•高频率的内部RC振荡器,用于快速(110μs)处理器启动(从睡眠)卓越的射频性能

•正常模式下的链路预算,最高103dB;可配置最高110dB

• -100dBm的正常接收灵敏度;可配置为-102dBm(1%每个,20字节数据包)

• +3dB正常模式下的输出功率;最高可配置8dBm

•强大的Wi-Fi和蓝牙共存创新的网络和处理器的调试

•信息包跟踪端口,用于非侵入式包跟踪(Ember开发工具)

•串行线/JTAG接口

•标准的ARM调试功能:Flash修补和Break¬point;数据观察点和跟踪;仪表跟踪宏单元

应用灵活性

•单电压操作:2.1V~3.6V,内部1.8V和1.25V稳压器

•可选32.768kHz晶振,用于更高的精度定时器

•单24MHz的晶振-低外部元件数量

•支持外部功率放大器

•小至7mm×7mm的48引脚QFN封装

EM351/EM357应用

•智能能源

•家庭自动化

•安全监控与自动化(SMA)

•照明控制

•楼宇自动化

•工业自动化

Ember EM35xx开发板

该EM35xx系列开发套件开发板集有三个主要的硬件组件:

• EM35xx分线板

• EM35xx模块

•调试适配器(ISA3)

该EM35xx系列开发工具包还包括以下组件:

•美国至国际的交流电源插头转接器套件

•电源以太网供电(PoE)开关

• USB电源适配器

•其他电缆(USB、DEI、包跟踪端口,以及射频同轴)

详情请见:http://solution.eccn.com/solution_2014092311421183.htm

本文为中电网及《世界电子元器件》杂志版权所有,如转载请务必注明出处。

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