【应用案例】无线SoC+光学传感器助攻 LED智能照明

by Administrator Siliconlabs ‎04-24-2017 02:37 AM - edited ‎04-24-2017 02:43 AM

LED智能照明是物联网体系中的一种应用呈现形式,也是目前物联网应用实现快速导入无线协议控制的最佳实例之一。相比于传统照明,其典型特征包括节能、照明设备的单独可控、场景设定灵活、无缝对接其他智能化信息系统等,满足用户不同的智能化照明需求。

 

Silicon Labs与世强携手打造的LED智能照明解决方案,通过在LED控制器上搭载无线智能模块(zigbee模块、Thread模块),以降低布线和故障维修成本,从而进一步有效控制施工和维护成本。

 

随着市场和技术的成熟,基于低功耗无线传输的智能照明解决方案将是大势所趋。该方案带有的自动连接/自动重新连接功能保障了通信的可靠性和易用性,在控制中心即可实现开关、调光调色功能。同时,通过接入光线传感器,该方案可有效提高能源利用率,达到节约能源的目的。”

 

多协议无线SoC加入,设计简单又有效

 

智能照明作为智能家居的组成部分,需要有方便易操作的系统方案,无疑低功耗无线通信控制是其中的关键一环。Silicon Labs认为智能照明有五大关键考量,分别是成本、效率、性能、互通性、面向未来的设计。在本文的LED智能照明解决方案通信单元中采用基于Silicon Labs支持 zigbee/Thread无线协议的EFR32MG系列SoC。该芯片配备丰富的低功耗数字和模拟外设,实现了完整且具有业界最小无线模块封装的无线智能照明参考设计,在简化开发的同时降低成本、优化性能。

 

EFR32MG系列SoC是针对网状网络的最佳zigbee/Thread连接。整合高效节能型Gecko MCU及高集成度无线收发器,同时射频内部集成软件可编程的功率放大器(PA)和平衡-不平衡转换器,提供用于简化无线开发、配置、调试及低功耗设计的Simplicity Studio工具(包括AppBuilder、Desktop Network Analyzer、Energy Profiler),支持统一的MCU和RF开发环境,从而加速无线设计。

 

马攀峰表示:“EFR32MG可为低功耗802.15.4网状网络提供一流的多协议SoC解决方案,同时为需要使用ZigBee/Thread/BLE/Sub-G连接设备的客户提供无缝的迁移路径,供开发人员灵活选择最佳协议。”EFR32MG多协议2.4GHz RF收发器,为需要远距离连接应用提供了从-30dBm到+19.5dBm的输出功率范围;内置硬件加密加速器,支持各种级别的硬件加密,如ECC、SHA-1/2、AES-128/256,实现联网安全协议快速、高速、自主加/解密,满足物联网安全性要求。除了支持多协议(ZigBee/Thread/BLE/私有协议),EFR32MG同样支持多频段(2.4GHz、Sub-G),且产品丰富,多种芯片型号可选,并保证产品之间的兼容性,以便系统级产品布局。

 

EFR32MG具有强大的处理内核,采用带有强大浮点运算和具有DSP功能的ARM Cortex-M4处理器,工作频率高达40MHz,数据处理速度超快,可扩展的存储单元(闪存最大1MB、RAM最大256kB)。其节能的Gecko技术可使MCU内核处于休眠状态下完成低功耗外设的自动化操作,在工作模式下功耗仅为63uA/MHz。又如,EFR32MG低功耗还体现在置于EM2模式下电流功耗只需1.4 uA。

 

另外,Silicon Labs 另一款无线通信SoC EM358x,同样适用于该方案的无线设计。该系列产品EM3585、EM3587均采用ARM Cortex-M3内核,响应速度快速,配备高达512kB Flash资源,RAM最大为64kB ,OTA升级功能无需扩展Flash,无形中降低了成本,提升产品的用户体验。EM358x具有优越的RF性能,输出功率高达+8dBm,以及-102 dBm接收灵敏度,其配备的PTI硬件接口,方便系统级的无线网络通信调试。

 

方寸之地拼功耗,也更拼实力

 

LED灯具是一个完全的电子产品,因此可与各类型的传感器关联起来,例如要实现LED灯自动开关,用一个光传感器即可简单实现。近几年MEMS技术的逐渐成熟,使作为信号采集的传感器向低功耗、小型化、智能化、多功能化、低成本化方向发展,Silicon Labs推出的光学传感器即是契合这种市场要求的产品。在世强LED智能照明解决方案中,担负数据采集任务的是集环境光、接近和手势检测为一体的超低功耗光学传感器Si1153。

 

Si1153支持多轴接近运动检测,具有从1cm到200cm的宽泛接近检测距离,可在各种光源包括阳光、深色玻璃罩下正常运行,测试环境光照度并调节光强,其环境光感应精确度小于100mlx,高达128kix宽动态范围,并可根据2个模数转换器的范围进行设置。该款传感器集成度极高,整合了两个23位模数转换器、可见光和红外光电二极管阵列、信号处理器以及LED驱动器。其中,高灵敏度光电二极管与对应的数字转换电路可抑制人造光源闪烁噪声和自然光颤振噪声;LED驱动器多达3个,支持可编程激励功率,三个LED驱动器呈L行放置,可对在三维接近范围内的物体进行三角测量,从而实现了在多维非接触式控制的三维动作反应,使用户能精确控制非接触式用户界面。此外每个LED驱动器有30个电流设置值,其范围为5.6mA~360mA。

 

作为业内最低功耗的光学传感器,Si1153工作电压范围为1.62~3.6V,支持实现内部和外部快速唤醒,小于500nA的睡眠电流,平均工作电流仅为9uA,25.6us的LED打开时间可保持整体低功耗而性能和噪声不受影响。此外,Si1153配备可编程事件中断输出,以及带有I²C串行通信接口,支持高达3.4Mbps的数据传输速率。其内置供电电压检测和上电复位控制器,以及可触发的典型精度为1%的内部振荡器,两种封装模块可选:2 mm×2 mm QFN10和集成940nmLED的2.9mm×4.9mm。

 

按照产品功能分类,Si1153共有三个版本:具有扩展范围的Si1153-AA00-GM、增强日光感应性能的Si1153-AA09-GM、集成IR LED的Si1153-AA9X-GM模块。另外,Silicon Labs提供115XOPT-EXP-EVB多用途评估板可展示Si1153的所有特性,用来支持开发光学感应以及简化对环境光传感、接近感应、手势检测等的评估。

 

详细了解Silicon Labs的智能联网照明解决方案和参考设计信息,请访问:

http://cn.silabs.com/solutions/home-automation-and-entertainment/connected-lighting

 

原文链接:http://www.sekorm.com/news/5262.html  

 

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