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1、Silicon Labs无线无线MCU在电力传输及在电力传输及抄表模块中的应用方案抄表模块中的应用方案益登电子科技(上海)有限公司益登电子科技(上海)有限公司 高级应用工程师高级应用工程师 潘成义潘成义最低功耗最低功耗MCU+无线解决方案简介无线解决方案简介 创新MCU解决方案适用于各种超低功耗应用 电池供电仪表 无线安全控制面板和传感器 家庭和楼宇自动化 便携式医疗器件 降低系统整体功耗 最大限度降低工作模式时间 较少休眠模式功耗 高效的电池能量供给转移效率,为系统提供更多电量 与EZRadioPRO匹配 扩展Silicon Labs的无线MCU产品组合 提供完整的低功耗sub-GHz无线解

2、决方案面向整个系统面向整个系统 产品寿命取决于系统的整体功耗预算 我们的价值取向: 通过关注以下三个主要方面,降低系统整体功耗:降低工作模式时间减少休眠模式功耗提高电池能量供给转移效率Active ModeSleep ModeRF ReceiveRF Transmit 取决于多项因素:取决于多项因素: 运行时间占空比 RF链路预算 最终应用需求 创新特性满足功耗预算中的各种需求创新特性满足功耗预算中的各种需求不同仪表不同仪表不同功耗特性集不同功耗特性集Active ModeSleep ModeRF ReceiveRF TransmitActive ModeSleep ModeRF Transm

3、itActive ModeSleep ModeRF ReceiveRF TransmitActive ModeSleep ModeRF ReceiveRF Transmit驱动式水表驱动式水表单向热量分配器单向热量分配器双向热量表双向热量表双向燃气表双向燃气表Si102x/3x无线无线MCU降低系统整体功耗降低系统整体功耗高效能转换带来耗电减少40%,电池寿命延长65%,同时性能不受影响消耗电池能量最少的系统,是功耗最低的系统消耗电池能量最少的系统,是功耗最低的系统Traditional MCULDO5 mA 1.8 V+HEAT(wasted energy)(for rest of chip

4、)RF XCVRLDO19 mA 1.8 V24 mA 3.6 V5 mA 3.6 V19 mA 3.6 V+HEAT完全由电池供电C8051F960DCDC5 mA 1.8 V(for rest of chip)RF XCVRLDO 19 mA 1.8 VVDDRF14.5 mA 3.6 V完全由电池供电14.5 mA 3.6 V19 mA 1.8 V超低功耗休眠模式脉冲计数器超低功耗休眠模式脉冲计数器 能够直接连接仪表记录器简化设计 特有的模拟前端用于测量脉冲和开关闭合 产品特性包括: 可编程上拉电阻器 动态自校准 可编程去抖 匹配或出错时唤醒 回流和抖动检测 3.6V供电时,功耗低于30

5、0nA 灵活的输入拓扑结构 支持A型、C型和正交解码 简化接口,降低外围BOM成本 休眠模式下自治运行,降低功耗RF性能性能 Si102x/3x无线无线MCU在单一封装中集成了在单一封装中集成了F96x和和Si443x EZRadioPRO sub-GHz 收发器收发器 卓越的灵敏度(121dBm)和输出功率(+20dBm) 业界领先的链路负载(141dB) 连续可编程频率范围240-960MHz 丰富片上外设,降低系统设计复杂度和成本丰富片上外设,降低系统设计复杂度和成本 集成高性能功率放大器和低噪声放大器 内置天线分集逻辑 集成FIFO、包处理器、唤醒定时器、低压电池检测 满足嵌入式无线设

6、计所需的绝大多数要求满足嵌入式无线设计所需的绝大多数要求 增大通信范围最大的链路预算 稳定的链路性能提高数据可靠性 简化系统设计内部集成核心特性EZRadioPRO概况概况特性 传输范围+20dBm output power-121dBm sensitivityIntegrated antenna diversity 节省成本 High output power - use lower cost, less efficient antennasGeneral purpose ADC, temperature sensor, voltage regulatorsAuto frequency ca

7、libration (AFC) lowers XTAL costPacket handler and FIFOs (allows the use of low end micros)Configurable GPIOs (allows the use of low end micros) 电池寿命Ultra low power Shutdown mode- 15nAFast wake up timesFast acquisition time - 2 Byte preambleHighest efficiency TX (85mA+20dBm) 性能141dB Link BudgetConti

8、nuous frequency coverage (240 - 960MHz)Minimum filter bandwidthAdjacent/Alternative channel performanceEZRadioPRO产品线产品线低功耗低功耗MCU产品组合产品组合没有没有LCD控制器控制器具有具有LCD控制器控制器程序存储器程序存储器8K16K32K64K128K20QFN24QFN/QSOP32QFN/QFP40QFNC8051F90 x系列产品系列产品12b ADC、16 I/O、768B RAM、DC-DC升压转换器76LGA/80QFPC8051F98x Family12b A

9、DC, up to 17 I/O, 512B RAM C8051F92x系列产品系列产品10b ADC、最多24 I/O、4 kB RAM、DC-DC升压转换器C8051F93x系列产品系列产品10b ADC、最多24 I/O、4 kB RAM、DC-DC升压转换器C8051F91x系列产品系列产品10b ADC、最多24 I/O、4 kB RAM、DC-DC升压转换器C8051F96112b ADC、34 I/O、8 kB RAM、AES、DC-DC降压转换器C8051F96112b ADC、57 I/O、8 kB RAM、AES、DC-DC降压转换器C8051F96312b ADC、34

10、I/O、8 kB RAM、AES、DC-DC降压转换器C8051F96212b ADC、57 I/O、8 kB RAM、AES、DC-DC降压转换器C8051F96512b ADC、34 I/O、8 kB RAM、AES、DC-DC降压转换器C8051F96412b ADC、57 I/O、8 kB RAM、AES、DC-DC降压转换器C8051F96712b ADC、34 I/O、8 kB RAM、AES、DC-DC降压转换器C8051F96612b ADC、57 I/O、8 kB RAM、AES、DC-DC降压转换器C8051F96912b ADC、34 I/O、4 kB RAM、AES、D

11、C-DC降压转换器C8051F96812b ADC、57 I/O、4 kB RAM、AES、DC-DC降压转换器新产品现有产品无线无线MCU产品组合产品组合没有没有LCD控制器控制器装有装有LCD控制器控制器程序存储器程序存储器8K16K32K64K128KSi1015 (DC-DC升压)12b ADC、+13 dB TX、15 I/O42QFN42QFN85QFN85QFNSi1011 (768B RAM)12b ADC、+20 dB TX、15 I/OSi101312b ADC、+13 dB TX、15 I/OSi1010 (768B RAM)12b ADC、+20 dB TX、15 I/

12、OSi101212b ADC, +13 dB TX, 15 I/OSi1001 (4K RAM)10b ADC、+20 dB TX、22 I/OSi100310b ADC、+13 dB TX、22 I/OSi1000 (4K RAM)10b ADC、+20 dB TX、22 I/OSi100210b ADC, +13 dB TX, 22 I/OSi1013 (DC-DC升压)12b ADC、+13 dB TX、15 I/OSi1005 (DC-DC升压)10b ADC、+13 dB TX、19 I/OSi1004 (DC-DC升压)10b ADC、+13 dB TX、19 I/OSi1020

13、(8K RAM)12b ADC、+20 dB TX、57 I/ODC-DC “降压”、AESSi1021 (8K RAM)12b ADC、+20 dB TX、57 I/ODC-DC “降压”、AESSi1022 (8K RAM)12b ADC、+20 dB TX、57 I/ODC-DC “降压”、AESSi1023 (4K RAM)12b ADC、+20 dB TX、57 I/ODC-DC “降压”、AESSi102412b ADC、+13 dB TX、57 I/ODC-DC “降压”、AESSi102512b ADC、+13 dB TX、57 I/ODC-DC “降压”、AESSi10261

14、2b ADC、+13 dB TX、57 I/ODC-DC “降压”、AESSi102712b ADC、+13 dB TX、57 I/ODC-DC “降压”、AESSi1030 (8K RAM)12b ADC、+20 dB TX、57 I/ODC-DC “降压”、AESSi1031 (8K RAM)12b ADC、+20 dB TX、57 I/ODC-DC “降压”、AESSi1032 (8K RAM)12b ADC、+20 dB TX、57 I/ODC-DC “降压”、AESSi1033 (4K RAM)12b ADC、+20 dB TX、57 I/ODC-DC “降压”、AESSi10341

15、2b ADC、+13 dB TX、57 I/ODC-DC “降压”、AESSi103512b ADC、+13 dB TX、57 I/ODC-DC “降压”、AESSi103612b ADC、+13 dB TX、57 I/ODC-DC “降压”、AESSi103712b ADC、+13 dB TX、57 I/ODC-DC “降压”、AES现有产品新产品脉冲计数器脉冲计数器 C051F96x脉冲计数器模块专门用于以脉冲计数器模块专门用于以测量这些脉冲测量这些脉冲 脉冲可以来自任何源,并且不一定来自仪表 具有簧片开关的仪表输出脉冲波形具有簧片开关的仪表输出脉冲波形 无论开关开启还是闭合,都会产生脉冲

16、仪表计量仪表计量 低功率模拟输入比较器低功率模拟输入比较器 内部可编程上拉电阻,具有自动校准引擎内部可编程上拉电阻,具有自动校准引擎 不对称综合器,用于低通滤波和开关去抖不对称综合器,用于低通滤波和开关去抖 三种操作模式:单模式、双模式、以及正交模式三种操作模式:单模式、双模式、以及正交模式 两个两个24位数字门限比较器位数字门限比较器 两个两个24位计数器位计数器 多种休眠和唤醒模式可选多种休眠和唤醒模式可选脉冲计数器特性脉冲计数器特性LCDLCD模块简介模块简介 LCD模块通过代替模块通过代替MCU内核生成复杂波形,有效内核生成复杂波形,有效 支持可编程对比度控制,尽可能支持可编程对比度控

17、制,尽可能 LCD模块参考时钟来自模块参考时钟来自SmaRTClock振荡器,即使芯片处振荡器,即使芯片处于低功耗休眠模式,于低功耗休眠模式,LCD依旧可以正常工作依旧可以正常工作LCD模块特性模块特性 功能类似于CP2400 LCD控制器芯片 最多32个分段引脚和4个公共引脚 支持1/2或1/3偏置的LCD 包括片上可编程输出电荷泵,可不依赖于电源电压,允许固件控制对比度 SmaRTClock振荡器决定LCD时序和刷新率 所有LCD波形都基于片上LCD0Dn寄存器的内容生成 四种CP2400不具备的新型对比模式:bypass、constant、minimum和auto-bypassLCD结构

18、框图结构框图开发工具和其他资源开发工具和其他资源新型模块化开发工具新型模块化开发工具 采用模块化理念,支持完整设计开发采用模块化理念,支持完整设计开发 独特的MCU或无线MCU “pico-board” UDP F960 MCU电路板支持所有“pico-board” 主板提供其它连接接口 以最少的投资实现最完整功能定制以最少的投资实现最完整功能定制 混合搭配获得最佳配置 易于支持区域性特定频率 与现有开发工具完全兼容与现有开发工具完全兼容 Silicon Labs公司的IDE 无线开发套件(WDS)UPPI F960 (pico-board)UDP F960 MCU 电路板统一开发平台(统一开

19、发平台(UDP)主板主板软件开发套件软件开发套件 MCU编码和固件开发编码和固件开发 支持IDE;Configuration Wizard 2 包括所有硬件外设示例代码AES、DMA、DC-DC转换器等 开发套件清单开发套件清单 带有LCD电路板接口的F96x UDP基板 F96x或Si102x pico-board USB调试适配器 电源、锂电池、电缆、文档等 订购信息订购信息现已供货现已供货 C8051F960-A-DK;129美元 Si1020-915-A-SDK;299美元 Si1024-868-A-SDK;299美元* 注:无线开发套件包括两套基板和子板,可建立完整的无线发送注:无线

20、开发套件包括两套基板和子板,可建立完整的无线发送-接收系统。接收系统。 F96x UDP基板基板 + F960(子板)(子板)无线开发套件无线开发套件 MCU代码和固件开发代码和固件开发 支持WDS、IDE、配置向导和示例代码 支持自动电路板识别和固件下载 快速评估和开发的低成本无线平台 开发套件清单开发套件清单 两块UDP背板 两块带有LCD电路板接口的F96x UDP基板 两块Si102x pico-board 两块LCD图形显示板 两个RF天线 USB调试适配器 电源、锂电池、电缆、文档等 订购信息订购信息现已供货现已供货 Si1020-915-A-DK;829美元 Si1024-868

21、-A-DK;829美元带有外设板的带有外设板的UDP主板主板MCU销售支持和工具销售支持和工具参数化搜索工具参数化搜索工具选择指南和竞争产品交叉参考选择指南和竞争产品交叉参考MCU产品手册产品手册MCU产品应用指南产品应用指南MCU白皮书白皮书技术支持网站:技术支持网站: 最佳创新最佳创新MCU解决方案特别针对于超低功耗应用领域解决方案特别针对于超低功耗应用领域 电池供电仪表 无线安全面板和传感器 家庭和楼宇自动化 便携式医疗器件 降低整体系统功耗降低整体系统功耗 减少工作模式时间 降低休眠模式功耗 高效转换电池能量 支持两种解决方案:传统支持两种解决方案:传统MCU和无线和无线MCU(集成(

22、集成RF功能)功能) 最大的设计灵活性 业内最佳的sub-GHz解决方案即刻开始!即刻开始! 下载MCU产品选型指南: 从EDOM订购开发工具:www.edom- 开发工具订购型号: C8051F960-A-DK UPPI1020GM-A-470EK (for 470 MHz) Si1020-915-A-SDK (for 915 MHz) Si1024-868-A-SDK (for 868 MHz) Si1020-915-A-DK (for 915 MHz) Si1024-868-A-DK (for 868 MHz)益登科技益登科技Silicon Labs全产品线代理商全产品线代理商EDOM各

23、地联系方式:各地联系方式:上海/武汉Tel:86-21-3367-5222 深圳Tel:86-755-8358-8188 北京Tel:86-10-5172-7850 西安Tel:86-29-6859-6685成都 Cell: 86-134-0287-3180青岛Tel:86-532-8763-0448厦门/福州Tel:86-592-507-0200 香港Tel:852-2763-0966台北Tel:886-2-2657-8811 了解更多信息,发送邮件: salesedom- 或登录益登网站:www.edom- 逻迅物联网无线通信系统逻迅物联网无线通信系统 抄表应用简介抄表应用简介演讲者:上海

24、逻迅科技信息有限公演讲者:上海逻迅科技信息有限公司总经理司总经理 曹伟曹伟抄表系统成功推广的关键因素抄表系统成功推广的关键因素系统稳定可靠系统稳定可靠数据信息安全数据信息安全安装维护方便安装维护方便技术方案对路技术方案对路综合造价合理综合造价合理核心网络系统核心网络系统33系统应用架构系统应用架构SmartNode超低功耗智能无线组网技术使各种表具、传感器、仪器仪表和工业监测设备通过网关接入 InterNet ,通过云端数据服务器,用户可方便的获取或传送数据信息,从而简单、高效的完成数据无线通信的应用需求。系统组成系统组成 -数据传输节点(SmartNode) -网关设备(SmartPort)

25、 -云端网络服务系统( Gcloud )使用方法使用方法 当需要组建物联网系统时,只需将原有传感器或仪表,通过标准串口接入模块,给模块供上电源,这样客户产品就能通过模块与“物联网”或“互联网”的其它设备进行信息交换了。模块的 ID号码是32bit唯一的,也同样是设备的识别号,通过ID 就可以找到对应的设备。对于客户来说,只相当于完成本地的串口通讯,其它联网所做的事情都模块完成。用户侧的应用软件只需要完成与云端“数据应用服务软件”的对接,便可以简单、快捷的使用SmartNode无线通信网络。使用方法使用方法独特的独特的Mesh网络网络SmartNode所组成的Mesh网络,每个节点都是对等的,无

26、主次区分,都具有完整的网络功能,终端、路由和中心三个功能均可通过指令控制启用或禁用; 在使用电池供电的应用中,为避免终端节点负担过多的路由工作浪费电能,推荐将节点设为终端模式,关闭其路由功能,此时节点待机能耗极低,满足水表、气表或某些传感器长寿命工作的需求;采用多出口网关结构,当终端数据上传时,可就近选择网络出口,将数据传至云端服务器,网络向上和向下均为发散结 构,大大提升数据传输效率和网络吞吐量;灵活的无线频段240MHz - 960MHz 可调常用频段:433MHz 470-510MHz 780MHz 868MHz 915MHzSmartNode 模块模块(电气特性电气特性)N608N60

27、6S102型型 号号N608N606S102N801电电 气气 特特 性性发射功率1dbm17dbm(软件配置)27dbm32dbm发射电流33mA 10dbm/10mW 60mA 17dbm/50mW 1.3A 32dbm/1.5W 1.1A 30dbm/1W 0.7A 27dbm/0.5W 接收电流19mA休眠电流2.5uA深睡电流60nA (唤醒时间120us)供电电压3V6V1.8V3.6V3V6VUART串口CMOS 8N1 1.2115.2 kbps(软件配置)N801N608N606S102N801型型 号号N608N606S102N801射射 频频 特特 性性工作频段Sub 1

28、G(240930MHZ软件配置)ISM频段:315 MHz 434MHz 470510 MHz 780 MHz 868 MHz 915 MHz扩频模式跳频或固定频率(软件配置)信 道64信道(跳频时随机分配)调制方式GFSK无线传输速率2.4256 kbps(软件配置)频道带宽12.5KHz 2.4kbps9.6kbps接收灵敏度-118dbm 2.4 kbps -115dbm 9.6 kbps-110dbm 20 kbps -100dbm 256 kbps通信距离3dbi全向天线9.6kbps室外 0.7km 10dbm/10mW 2.5km 17dbm/50mW10km 30dbm/1W户

29、内 35CM钢筋墙3层 10dbm/10mW 35CM钢筋墙7层 17dbm/50mW35CM钢筋墙26层天线接口IPEX板端(通过馈线连各种RF连接器或天线)SmartNode 模块模块(射频特性射频特性)网网 络络 及及 安安 全全模块识别码(ID)4字节(出厂唯一)厂家识别码(PID)2字节(厂家分配)用户识别码 (UID) 2字节(用户自定义)通讯协议SmartNode V6协议网络结构点对点,星形网,树型网,MESH数据输入模式透输或SmartNode协议模式传输工作工作温度温度商业级0 +70工业级-40 +85机械尺寸(机械尺寸(mm)长)长宽宽厚厚N60820203.7N606

30、27142.7S10227142.7N80130203.4SmartNode 模块模块(网络及安全网络及安全)SmartNode评估套件评估套件SmartPort网关网关SP608USP608RSP608ESP608G太阳能中继供电方式供电方式USB取电6V28V(DC)太阳能取电网关通信接口网关通信接口USB2.0RS232 RS485RS422以太网10M/100MGSM/GPRS中继无线特性无线特性与Smartnode 模块一致通讯协议通讯协议通讯协议通讯协议SmartNode V6协议网络结构网络结构点对点,星形网,树型网,MESH数据传输模式数据传输模式SmartNode协议传输、透

31、明传输天线接口方式天线接口方式 SMA接口工作温度工作温度-40 +85防护等级防护等级IP40IP68机械尺寸机械尺寸82mm60mm27mml 体积小,集成度高体积小,集成度高l 功耗低功耗低10uA以下的静态电流,采用软件能量管理技术,使模块可以使用极低的能量实时接收数据;多种策略配置管理模块电能消耗,满足不同的需求。l 通信距离远通信距离远:常规空旷距离2千米 增强型达10千米产品性能介绍产品性能介绍l 按需中继按需中继:可使用模块中继功能,扩展模块通信距离l 通信协议简单通信协议简单:支持透传和协议传输两种模式,且透传时射频端也是有通讯协议的;自动完成数据链路握手SmartNode 应用协议简介应用协议简介同步(SYNC)起始(STX)数据长度(LEN)指令(CMD)数据体(DATA)校验(CRC)1byte1byte1byte1byte最大 252byte2byte数据长度(数据长度(LEN) 通讯协议通讯协议 串口数据包格式定义SYNCSTXLENCMDtarget addresspayloadCRC0 x550 x7A0 x0DOx600 x0000000D0 x12 0 x34 0 x56 0 x78 0 x9A2byte功 能:发送数据发送数据 指 令:0 x6

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