發布日期：2022-05-20 點擊率：42
今天來談一談無線芯片的選型，當下無線SoC芯片可選擇的余地越來越多，從歐美廠商和國產半導體，那么究竟如何選擇合適的無線芯片開發產品，我們從以下幾個方面進行考量。
無線技術： 當下流行的低功耗無線技術包裹wifi，小無線，LoRa，藍牙，thread，zigbee，nfc，私有2.4G，NBIoT,2G，3G，4G等等，常用于工廠自動化和智能家居的無線技術包裹Wifi，小無線，BLE，thread，Zigbee，NFC，下圖對比這幾種不同的無線協議在數據傳輸帶寬，距離和功耗上的優劣。根據使用的場景，應選用合適的方案。
Wifi： Wifi適用于高速視頻數據傳輸，但其功耗較大，目前市面上主流的低功耗wifi芯片較少，內核采用ARM M3或者M4內核，跑簡單RTOS，只支持802.15.b/g/n模式，帶寬較低，但可以滿足干電池供電應用，目前測試到的幾家比較好的方案如。
Zigbee： 智能家居不二選擇，地位在被BLE MESH挑戰，但Zigbee 3.0推出之后，各家系統可以互聯互通，平臺的兼容性比以前好了不少。
Sub1G： 因為穩定，傳輸距離遠，可被應用在各種工控領域，TX發射峰值電流較大，但其他時間系統處于休眠模式，故整體功耗低。
NFC： 手機必帶，公交系統，門禁系統多為RFID，NFC方案所采納。
LoRa： 獨有擴頻技術，+20dbm發射功率，功耗低，距離遠，缺點是帶寬利用低，數據吞吐量小。
功耗
始終牢記最終用戶體驗，如果電池失效，即使是最理想的產品也會被拋棄。
所以采用什么供電方式?紐扣電池，干電池，鋰電池，長供電?紐扣電池由于其低成本，尺寸和重量而受歡迎。考慮到這些產品的電池壽命是至關重要的，并且紐扣電池只能提供大約5 mA的電流峰值而不會受到損壞。如果驅動更大的電流峰值，電池容量將會受影響。
射頻發射功率： 藍牙發射功率較低，通常只支持5dbm發射功率，看規格書指標一般看0dbm發射功率。Zigbee，小無線發射功率可以達到20dbm。(超過20dbm無法通過安規測試)。
MCU運行功耗： 因為大家都使用的ARM內核，這塊的功耗各家類似，但需要評估MCU從低功耗模式喚醒到全速運行的時間長短，時間越長，功耗越大(這塊一般不會寫到數據手冊內)，另外需要評估的是MCU全速工作的主頻，主頻越高，功耗越大。
下圖為幾種IoT技術的功耗表現:
除規格書以外，提幾個降功耗建議：
相應地調整連接間隔，廣告間隔和從屬延遲。
將多個小數據包組合成較少的大數據包，以減少RF開銷。
考慮在傳輸之前在本地壓縮數據以降低RF吞吐量。
識別可以較慢速率發送或不發送的非關鍵數據。
內存選擇
內存的主要指標 RAM，FLASH，ROM，串行FLASH
RAM： 代碼中申請的臨時變量，全局變量，數組等都是放在RAM當中，RAM的大小會決定改系統的復雜程度，早起的設備如CC2541，Nrf51822其RAM資源較少，會限制藍牙作為主端的連接個數，也會影響算法的執行效率(通常實時算法會把代碼從flash端加載到RAM內運行)。
通常會考慮RAM空間大于20K.(因為原廠的RTOS和協議也會消耗部分RAM空間)。
FLASH： 決定程序的關鍵因素，通常Flash會要求大于256K，常用的在256K-512K之間，有些廠家，比如Nrf52840推出的1M flash，有點略大，可能是針對穿戴設備開發的產品。
ROM： 大家可能會有疑問，為什么這里會講ROM，因為ROM的成本低，有些廠家比如Dialog,TI等廠家會把協議棧放在ROM里面，從而降低芯片制造成本，比如TI公開資料如下所示：
串行FLASH： 這個比較有意思，如果IoT的市場經理們去看國產無線芯片和國外無線芯片，可以發現一個有意思的地方，外資企業會集成flash到芯片上，國產半導體的做法是集成串行flash到芯片，或者外掛flash。究其原因，成本!串行flash便宜，用個大容量RAM，把程序從串行flash加載到RAM中運行，成本比直接在片上flash運行成本要低不少。(只是小編在此有一個建議，建議在芯片ROM中考慮對存儲于片外flash的固件進行數字簽名加密，不然，華強北很容易從客戶產品的flash讀取固件然后逆向抄板負責產品)。
OTA空中升級
IoT的產品都處于快速迭代期，不是說產品迭代的快，而是軟件更新快，bug，更新交互界面，更新控制邏輯，等等，所有的這一切不能指望回收產品拆機處理，一定要考慮無線空中升級的功能需求，給自己的產品留條后路。
說到這里，如何把控空中升級的需求：
空中升級速率：
速率的快慢決定了升級的用戶體驗，空中傳輸時間越長，出問題的概率越大，所以，用LoRa的做空中升級難度最大...
內存flash容量：
空中升級可以分為兩種升級方式，第一，鏡像備份升級，需要固件的兩倍的存儲空間，新的備份文件首先接收到flash，重啟后，利用引導程序，運行新的固件。第二，無鏡像升級，進入升級模式后，直接擦除flash內存的應用程序，寫入新固件，利用該升級模式需要引導程序支持OTA功能，這樣可以避免升級失敗導致的產品變磚頭。
所以Flash的容量也是需要評估的一個方面，不要一味的降成本，減flash大小。建議flash的容量選用自己應用層的1.5倍到2倍的flash大小的芯片。
多協議融合
當前有產品的應用既用到了藍牙，又用到了小無線，當然可以使用多芯片在辦級做集成，但市面上已經有廠家通過綁定不同原廠的晶園實現多協議融合，一顆"芯片"解決多種協議，個人覺得這是個過渡產品，因為內部多晶源，多MCU同時運行，功耗管理是一大挑戰。
目前歐美半導體廠家已經在布局多協議融合，從芯片設計上著手把2.4G和小無線結合在一顆SOC芯片上，通過軟件的分時復用來完成多協議功能。 相信在可期的未來這是一種趨勢。在需要多協議協同應用上可以考慮。根據德州儀器官宣資料顯示，CC1352，CC2642芯片已經支持該功能，并且已經把該技術應用于智能門鎖應用。
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