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1 Silicon Labs Confidential

Silicon Labs智能物联网关键应用Workshop

世强技术中心


2014年预计市场容量达20亿个连接设备

2020年将会增长到80亿 *注不包括手机

家庭（消费类） 37亿

通信 (移动) 4亿

身体(健康) 3亿

楼宇 (基础设施) 17亿

城市 (工业) 15亿

Source: Harbor Research, Inc. 03/2014

物联网| 冰山一角


物联网核心应用领域成功案例分享


保健 | 智能手表 | 健康 IoT 目前在可穿戴设备的应用

4


报警器 | 门禁系统 | 安全 | 气候 |照明 | 手势识别 IoT 目前在智能家居的应用

5


无线传感网络| 人机界面 | 远程控制 IoT 目前在智能楼宇的应用

6


电表| 水表 | 气表 | 热表 IoT 目前在智能表计的应用

7


传感器网络| 接口 | 电机控制 IoT 目前在智能工业的应用

8

9 Silicon Labs Confidential 9

IOT正处于一个重要的市场机会阶段，

Silicon Labs可提供一套完整的解决方案


传感器温湿度

接近感应

环境光

紫外线指数

超过75个产品

MCUs

ARM Cortex-M0+

ARM Cortex-M3

ARM Cortex-M4F

8051

超过750个产品

WIRELESS

Sub-GHz 收发器

ZigBee SoCs

无线 MCUs

收音产品

超过75个产品

ANALOG

电源管理

模拟调整

Silicon Labs 智能物联网关键应用 workshop


全球首款紫外线及温湿度传感器的新型应用介绍


工厂校准

工业级低功耗

高精度±3%RH / 0.4°C

工业标准引脚和软件接口

可选的保护膜

传感器: Si70xx 相对湿度与温度


智能家居与消费类设备

传感器——相对湿度与温度的应用

保健与医疗设备汽车与工业设备远程监测

• 通信机柜与数据中心

• 资产追踪

• 食物存储

• 挡风玻璃除雾

• 气候控制

• 空气压缩系统

• 恒温器

• 气象站

• 手机配件

• 呼吸治疗

• 呼吸仪

• 药物存储


原理图

Si702x仅需3要个外部元件

I2C接口与MCUs通信

布局

放置Si702x 靠近PCB的边

沿，并远离发热的器件

装配

完全适合SMT的拾放与回流

焊操作

软件

可以从Silicon Labs 网站上

下载实例原码与驱动程序

传感器: 使用Si702x非常容易


特征 Silicon Labs

Si7013/21

S公司

SHT21

M公司

HTU21D

H公司

HIH91xx

封装尺寸 3x3mm 3x3mm 3x3mm 4x5mm

引脚与软件标准标准标准非标

功耗 2.2 µW 12.4 µW 11.9 µW 80.5 µW

最大湿度精度范围

±3%

0 – 80% RH

-10 to +85 °C

±3%

20 – 80% RH

+5 to +60 °C

±3%

20 – 80% RH

+5 to +60 °C

±3%

10 – 90% RH

+5 to +50 °C

湿度长时间飘移 ≤0.25 % / yr ≤0.5 % / yr ≤0.5 % / yr ≤0.25 % / yr

双温区传感器是 (Si7013) 否否否

保护盖/防尘罩是否是是

传感器: 温/湿度传感器与竞争对手比较

Si701x/2x 高精度、低功耗


接近与环境光

集成LED驱动，距离远，手势识别

工业上第一颗单芯片数字紫外光指数传感器

创新的心率及血氧脉冲检测

传感器: Si11xx 光传感器简介

1st Gen Si1120 & Si1102

2nd Gen Si1141/42/43 & CP2541/43

UV Index Si1132 & Si1145/46/47

HRM / Pulse Ox Si1143/46/47


工业上的第一颗数字紫外光指数传感器

能够实时与累计紫外光照检测

集成环境光传感器

自动调节显示器到最优功耗及缓解眼睛疲劳

结合加速度计实现睡眠追踪

保健与健康理想的应用电池使用寿命长，在1HZ的采样率时， 1.2 µA的平均功耗

集成光电二极管，ADC，信号处理器，简化设计

紫外光指数值通过I2C接口读出

工厂每片进行校准

传感器: Si1132 UV 指数

Tiny 2x2 mm QFN10


3个LED驱动，增加额外功能：

心率与血氧脉冲测量

与合作伙伴Valencell 一起提供系统解决方案

先进的2D,3D手势识别

长距离接近检测

手机人脸识别

高灵敏度，长距离接近感应

低功耗

小尺寸 2 x 2 mm QFN-10封装

传感器: Si114x UV 指数

LG 心率耳机


参数 Silicon

Labs

Si114x

A公司

TCS377x /

TSL277x

I公司

ISL29011

M公司

MAX4400x

O公司

SFH7770

R公司

BH1772

GLC

电源电压范围 1.71 – 3.6V 2.4 – 3.6V 2.3 – 3.6V 1.7 - 2.0V 2.3 – 3.1V 2.3 – 3.6V

平均电流 34uA 101uA 3600uA

(12-bit)

170uA 300uA 277uA

Package Size 2x2mm 2x2.4mm 2x2.1mm 2x2mm 2.8x2.8mm 2.8x2.8mm

最大接近检测范围 >100cm 10cm 8-10cm 10cm 15cm 15cm

最大LED 驱动电流 500mA 101uA 101mA 110mA 200mA 200mA

LED 驱动 Up to 3 1 1 1 3 1

IR ADC 分辩率 16-bit 16-bit 16-bit 10-bit 8-bit 8-bit

ALS 范围 <1 - 128k

lux

- <1 – 64k

lux

<1 - 57k lux <1 – 65k

lux

1 – 65k lux

ALS ADC分辩率 16-bit 16-bit 16-bit 14-bit 16-bit 16-bit

传感器: 光传感器与竞争对手比较

Si114x 表现出最高的接近检测性能与最低功耗


传感器湿度

温度

接近

环境光

UV 光

超过75个产品

MCUs

ARM Cortex-M0+

ARM Cortex-M3

ARM Cortex-M4F

8051

超过750个产品

WIRELESS

Sub-GHz 收发器

ZigBee SoCs

无线 MCUs

收音产品

超过75个产品

ANALOG

电源管理

模拟调整

Silicon Labs 智能物联网关键应用解决方案


全球最快、最节能MCU在物联网的应用


EFM32 Gecko MCUs

全球32位最低功耗的微控制器

C8051 8-bit MCUs

全球8功能集成度最高的微控制器

全球最低功耗

最低的激活与休眠电流

快速唤醒时间

自定义外设

高性能的通信接口 USB, UART, SPI, I2C, I2S, CAN, LIN, EMIF

精密混合信号 10-24位 ADC, DAC, OPAMP, VREF

MCUs: 8位与 32位简介

C8051

>500 parts

8-bit 8051

20-100 MHz

Compact, high

performance

2

4

128

1024

10 64 24 120

EFM32 Gecko

>250 parts

Cortex M

24-48 MHz

Lowest energy

Fla

sh

Mem

ory

(K

B)

Package Pins


MCUs: EFM32 Gecko 微控制器

32-bit ARM Cortex M0+, M3, 及带浮点运算的M4

超过250个产品型号

引脚兼容

软件兼容

Flash 4-1024 kB

封装 24-120 pin

24-48 MHz 时钟

EM1

(Sleep)

EM0

(Run Mode)

EM2

(Deep Sleep)

EM3

(Stop Mode)

EM4

(Shutoff Mode)

Cortex M0+

Up to 24 MHz

Flash: 4-32

RAM: 2-4

Cortex M3

Up to 32 MHz

Flash: 4-32

RAM: 2-4

Cortex M3

Up to 32 MHz

Flash: 16-128

RAM: 8-16

Cortex M3

Up to 48 MHz

Flash: 64-256

RAM: 32

Cortex M4

Up to 48 MHz

Flash: 64-256

RAM: 32

Cortex M3

Up to 48 MHz

Flash: 512-1024

RAM: 128

世界上最低功耗的微控制器


MCUs: EFM32 可扩展性解决方案

QFP100 QFN24 QFN32 QFN64 QFP48 QFP64 BGA112 BGA120

USB

LCD

TFT

EFM32ZG108

EFM32ZG110

EFM32TG108

EFM32TG110

EFM32ZG210

EFM32TG210

EFM32G200

EFM32G210

EFM32TG232

EFM32G232

EFM32TG230

EFM32G230

EFM32WG230

EFM32ZG222

EFM32TG222

EFM32G222

EFM32TG842

EFM32LG842

EFM32WG842

EFM32TG840

EFM32LG840

EFM32WG840

EFM32TG822

EFM32LG880

EFM32WG880

EFM32LG890

EFM32WG890

EFM32LG895

EFM32WG895

EFM32LG395

EFM32WG395

EFM32LG390

EFM32WG390

EFM32LG380

EFM32WG380

EFM32LG332

EFM32WG332

EFM32LG940

EFM32WG940

EFM32LG942

EFM32WG942

EFM32LG980

EFM32WG980

EFM32LG990

EFM32WG990

EFM32LG995

EFM32WG995

EFM32LG330

EFM32WG330

EFM32LG295

EFM32WG295

EFM32LG290

EFM3WG290

EFM32LG280 EFM32LG232

EFM32WG280

EFM32LG230

EFM32WG232

EFM32G840 EFM32G880 EFM32G890 EFM32G842

Optional Features

Zero

T

iny G

ecko L

eo

pa

rd G

ian

t W

ond

er

EFM32G290 EFM32G280

EFM32GG842 EFM32GG840 EFM32GG880 EFM32GG890 EFM32GG895

EFM32GG395 EFM32GG390 EFM32GG380 EFM32GG332


EFM32GG330


EFM32TG225

EFM32TG825

BGA48

USB

LCD

TFT

USB

LCD

TFT

DSP with FPU

LCD

LCD EFM32TG840

EFM32LG840

EFM32WG840

EFM32G840

EFM32GG840

EFM32ZG108

EFM32ZG110

EFM32TG108

EFM32TG110

EFM32ZG210

EFM32TG210

EFM32G200

EFM32G210

EFM32TG232

EFM32G232

EFM32TG230

EFM32G230

EFM32WG230

EFM32ZG222

EFM32TG222

EFM32G222

EFM32TG842

EFM32LG842

EFM32WG842

EFM32TG822

EFM32LG880

EFM32WG880

EFM32LG890

EFM32WG890

EFM32LG895

EFM32WG895

EFM32LG395

EFM32WG395

EFM32LG390

EFM32WG390

EFM32LG380

EFM32WG380

EFM32LG332

EFM32WG332

EFM32LG940

EFM32WG940

EFM32LG942

EFM32WG942

EFM32LG980

EFM32WG980

EFM32LG990

EFM32WG990

EFM32LG995

EFM32WG995

EFM32LG330

EFM32WG330

EFM32LG295

EFM32WG295

EFM32LG290

EFM3WG290

EFM32LG280 EFM32LG232

EFM32WG280

EFM32LG230

EFM32WG232

EFM32G880 EFM32G890 EFM32G842

EFM32G290 EFM32G280




EFM32GG330


EFM32TG225

EFM32TG825

Pin

com

patib

le

M4

M3

M0+

各个封装引脚兼容

软件兼容

Up to 32 MHz

Flash: 4 - 32

RAM: 2 - 4

Up to 32 MHz

Flash: 4 - 32

RAM: 2 - 4

Up to 32 MHz

Flash: 16 – 128

RAM: 8 - 16

Up to 48 MHz

Flash: 64 - 256

RAM: 32

Up to 48 MHz

Flash: 512-1024

RAM: 128

Up to 48 MHz

Flash: 64 - 256

RAM: 32


MCUs: EFM32 性能对比

Active

Power

Reduced

Processin

g Time

Fast

Wake-up

Time

Standby

Current

Autonomo

us

Peripherals

Periphera

l Reflex

System

Well

Designed

Energy

Modes

Energy

Efficient

Peripheral

s

Low

Energy

Sensor

Interface

Advanced

Energy

Monitorin

g

32-bit

EFM32TG840F32

150 µA/MHz

1 Cortex M3

2 µs 0.9 µA Yes Yes Yes Yes Yes Yes

S公司

32-bit STM32L151xx

294 µA/MHz

1 Cortex M3

8 µs 4.5 µA

(1.9 µA*) No No Partial No No No

A公司

32-bit SAM4Lx

218 µA/MHz

1 Cortex M4

1.5 µs 50.3 µA

(6.9 µA*) Partial Yes Partial No No Partial

F公司

32-bit KinetisL KL0x

175 µA/MHz

1.34 Cortex M0+

4 µs 2.06 µA No No Partial No Partial No

T公司 16-bit MSP430F543x

226 µA/MHz

4.3 MSP430

5 µs 2.6 µA Partial No Partial No No No

M公司

16-bit PIC24F16KA102

344 µA/MHz

2.3 PIC24

1 µs

(1 ms

for PLL)

0.93 µA No No Partial No No No

* Brown-out detection disabled


MCUs: Peripheral Reflex System (PRS)

Reflex Producers Reflex Consumers

ARM Cortex-M3

处理器

Z Z Z

Peripheral

Reflex

System

ADC Timer GPIO DAC


MCUs: Peripheral Reflex System (PRS)

Reflex Consumers • ADC

• DAC

• TIMER

• LESENSE

• UART

• USART

• PCNT

Reflex

signals

Reflex Producers • ACMP

• ADC

• DAC

• GPIO

• RTC

• BURTC

• TIMER

• LETIMER

• LESENSE

• UART

• USART

• USB

• VCMP


在Deep Sleep模式下自动感应 LESENSE 带有中央控制器

模拟比较器传感输入

DAC参考电压产生

多达16个传感器输入 LC振荡测电感

电容按键测电容

模拟输入测电阻

可编程状态机 16个状态，4个输入通道

能够做积分运算

PSR传感事件中断

MCUs: Low Energy Sensor Interface (LESENSE)


MCUs: Low Energy Sensor Interface (LESENSE)


Z z

Z

LESENSE

LESENSE 例 1: 电容测量

300

412

<

Compare

Counter

ACMP

< CPU Interrupt!

240


LESENSE 例 2: 电阻测量

EFM32

Sensor

Power supply

Output

CPU

Z z

Z

LESENSE

Excitation

Input

Sample Sample Sample

ACM

P

-

+

..101..


操作1：通过操作EFM32+光传感器开发套件，体验超低功耗设计

THANKS!

33

欲获得更多技术支持，可联系：

韩晓勇世强资深技术工程师

Mp：15062339510， E-mail：[email protected]

龙晓辉世强资深技术工程师

Mp： 18680392740, E-mail：[email protected]

mailto:[email protected]

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