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IoT邊緣節點方案概覽 IoT的一端是雲端，靠近資料中心，另一端是邊緣節點，靠近感測器網路和各種執行器。針對邊緣節點，安森美半導體具備全面的IoT產品陣容，涵蓋感知、互聯、電機驅動、LED照明驅動、處理／MCU、有線充電、無線充電及電源管理等建構塊，提供多種封裝技術，包括多晶片封裝（如傳統的並排（Side by Side）封裝、更高整合度的堆疊式（Stacked die）封裝）、系統級封裝（把天線和無源器件整合到單個封裝，簡稱SiP）、微型封裝、模組化封裝等，並透過相關的測試和認證，幫助實現高整合度、高能效、具成本優勢的創新IoT方案。 file://localhost/Users/Mac/Library/Group%20Containers/UBF8T346G9.Office/msoclip1/01/clip_image002.gif 圖1：安森美半導體全面的IoT產品陣容 在無線互聯方面，安森美半導體提供符合Sub-GHz、2.4GHz、Sigfox、Thread、Zigbee、BLE等協議的無線互聯方案，從標準產品、RF和MCU核心器件、模組、定制方案乃至開發硬體和軟體的整體方案，協助設計人員加快產品開發和上市時間。 Sub GHz/2.4 GHz 無線互聯方案 安森美半導體提供獨立的可程式設計低功耗Sub GHz RF收發器內核、超低功耗2.4 GHz IEEE 802.15.4RF 收發器內核、系統單晶片（System on a Chip；SoC）、CodeBlocks整合式開發環境（IntegratedDevelopment Environment；IDE）以及Radiolab軟體。設計人員可根據需求靈活搭配硬體內核、封裝和添加軟體，實現不同的方案。表3列出了現有的硬體組合。 file://localhost/Users/Mac/Library/Group%20Containers/UBF8T346G9.Office/msoclip1/01/clip_image004.gif 表1：硬體模組 –RF收發器內核 file://localhost/Users/Mac/Library/Group%20Containers/UBF8T346G9.Office/msoclip1/01/clip_image006.gif 表2：硬體模組–MCU內核 file://localhost/Users/Mac/Library/Group%20Containers/UBF8T346G9.Office/msoclip1/01/clip_image008.gif 表3：現有的硬體組合，其中 NCS36510 是唯一的單片式 SoC（即一個裸矽片） AX8052F143窄帶SubGHz RF SoC把軟體無線電 AX5043和MCU內核8052如 AX8052F100組合，針對SubGHz無線應用。其中AX5043頻率範圍27 MHz至1050MHz，資料速率100 bps至125 Kbps，支援FSK、MSK、4-FSK、 GFSK、GMSK、ASK、AFSK、FM、PSK的調製模式，功耗低，在433MHz/868 MHz下的接收電流僅9.5 mA，在16 dBm、868MHz下的發射電流平均值僅45 mA，接收靈敏度極佳，在100 bps、868MHz FSK的靈敏度達-135 dbm。8052 MCU內核提供20MHz主頻，8.25 KB RAM，64 KB Flash。AX8052F143的各項參數與AX5043基本一致。電源電壓範圍1.8V至3.6 V，工作溫度範圍-40 °C至+80°C，符合世界主要地區的無線電管理規範如EN 300 220 V2.3.1、EN300 422、FCC Part 15.247、FCC Part 15.249、FCCPart 90等。 AXM0F243窄帶SubGHz RF SoC把AX5043和MCU內核 ARMCortex M0+ 組合。ARM Cortex M0+提供48 MHz主頻，8 KBRAM，64 KB Flash。 完整的CodeBlocks IDE包括全整合的、支援安森美半導體所有RF SoC的相關開發套件，無縫整合專有RF協定的支援，透過按下RadioLab代碼生成器按鈕，生成無線部分的韌體代碼。針對8052， 支援 IAR 和 SDCC ；針對M0+, 支援 IAR 和 ARMGCC。 Radiolab是無線收發器、寄存器、配置器和韌體生成器，設計人員可透過Radiolab選擇PHY 和 MAC層選項配置如頻率、調製、資料速率、頻寬、位元址或封包過濾、可配置的header／footer、幀、支援同步和非同步協定、喚醒無線電配置等等，生成的韌體與CodeBlock無縫整合，還支援常見的無線電測試如位元錯誤率（bit error rate；BER）及簡單的封包錯誤率展示範例。 Sigfox無線互聯方案 安森美半導體提供SoC如 AX-SFxx/AX-SFxx-API支援所有Sigfox區域，和SiP支援RCZ1區域，所有參考設計都通過Sigfox認證，並提供AT指令控制的數據機應用程式設計介面（Application Programming Interface；API），協助客戶加速產品上市時間，同時，帶有軟體開發套件 （SoftwareDevelopment Kit；SDK）的API可擴展更多應用。 以Sigfox SiP模組 AX-SIP-SFEU為例，它把一個Sigfox無線電IC、分立的RF匹配、所需的所有無源器件和韌體整合在一個微型方案中。優勢有：微型，僅占基於PCB模組方案空間的10%；功耗超低，待機電流、睡眠電流和深度睡眠模式電流分別僅為0.55 mA、1.2 A和180 nA；無需外部器件，具有所有相關的審批和Sigfox驗證，顯著降低設計風險，加快上市時間，並簡化供應鏈。AX-SIP-SFEU透過通用非同步收發器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter；UART）介面進行設備連接。AT命令用於發送幀和配置無線電參數；對於想要編寫自己的軟體以實現真正單晶片方案的設計人員，可使用 AX-SIP-SFEU-API。 基於IEEE802.15.4的無線互聯方案 針對基於IEEE802.15.4實體層的應用，安森美半導體主要提供符合ZigBee 3.0、Thread／ 6LoWPAN的產品，這些產品都包括必要的軟體資源和協定。如 NCS36510單片式SoC是經最佳化的超低功耗RF MCU，針對ZigBee、Thread、專有ARM Cortex-M3 MCU 和2.4 GHz 802.15.4 RF收發器，特別適合智慧家庭、智慧建築等應用。NCS36510接收電流平均值僅3.6 mA，在8dBm的發射電流僅14.3 mA，靈敏度-99 dBm，ARM Cortex-M3 MCU提供32 MHz主頻，48 kB RAM，640 KB Flash。ZigBee的協定已包含在IAR軟體發展套件（SDK）中。該方案提供1 V至1.6 V的1 V電壓模式和2 V至3.6 V的3 V電壓模式。 BLE無線互聯方案 針對BLE，安森美半導體藍牙5 認證的SoC RSL 10為多領域IoT應用提供產業最低藍牙功耗，如智慧建築／城市、照明／家電、抄表、監控、火災／煙霧探測器等工業應用，助聽器、病人監測、血糖儀等行動醫療，車鑰匙、感測器、 T-BOX、車聯網（V2X）等汽車應用場景，以及可穿戴等消費級無線設備。此外，RSL10還支援藍牙Mesh網路。RSL10領先於嵌入式微處理器基準評測協會（EEMBC） ULPMark能效評測，取得該評測史首次超過1,000分的成績，在睡眠模式下的最低功耗僅62.5 nW，在0 dBm、3 V工作電壓下的峰值發射電流和峰值接收電流分別僅4.6 mA和3.0 mA。 RSL10具有1.1 V至3.3 V的寬電壓範圍，內置DC-DC、LDO等電源管理位元、AES128資料安全加密、384 kBFlash（有256 kB空間供使用者程式使用），使用ARM® Cortex®-M3處理器， 支援標準的BLE協定和2.4 GHz專有協定，天線介面無需外部巴倫，憑藉藍牙5可實現2百萬位元每秒（Mbps）的速度。同時，RSL10還整合32位雙乘加器（Dual-MAC） DSP內核 LPDSP32以滿足加強的訊號處理需求。 file://localhost/Users/Mac/Library/Group%20Containers/UBF8T346G9.Office/msoclip1/01/clip_image010.giffile://localhost/Users/Mac/Library/Group%20Containers/UBF8T346G9.Office/msoclip1/01/clip_image012.gif 圖2：RSL10框圖 RSL10採用不同的封裝可滿足多種應用場景：如6x8 mm 的 RSL10SiP含天線、濾波、電源管理、無源器件，並通過多國的體系認證，可實現最簡單的導入設計；採用6x6 mm QFN的RSL10適用於工業、消費和醫療應用；針對汽車應用，提供7x7 mm 可潤濕側翼QFN封裝，符合AEC-Q100認證，具備-40至+105°C的工作溫度範圍；針對空間極為受限的應用，提供2.3x 2.3 mm的晶圓級晶片封裝 （Wafer LevelChip Scale Package；WLCSP）。 例如，RSL10的超低功耗特性極其適用於透過能量採集實現完全免電池的方案。能量採集方案指系統自身將機械能或光能等能量轉換為電能，無需電線或電池供電，適用於難以維護的應用場景。 file://localhost/Users/Mac/Library/Group%20Containers/UBF8T346G9.Office/msoclip1/01/clip_image014.gif 圖3：RSL10能量採集方案 安森美半導體提供RSL10 SDK、開發硬體，並視需要提供LPDSP32開發工具。RSL10SDK包括藍牙協議、範例代碼、庫、文件、Arm Cortex-M3 處理器開發（GNU 工具鏈）、Eclipse和 Keil 整合式開發環境、CMSIS 套裝軟體。開發硬體包括開發板 和USBDongle。 總結 安森美半導體豐富的無線互聯方案陣容涵蓋市場各種標準協議，具有低功耗、靈活的產品組合和多種封裝形式等優勢，結合針對IoT邊緣節點的感知、驅動、計算、電源管理等全面的產品陣容，促成工業物聯網、智慧家庭／建築、行動醫療、車聯網等廣泛的IoT應用。
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