Energooszczędne mikrokontrolery 8051 z modułem radiowym od Silicon Labs

Firma Silicon Labs powiększyła swoją rodzinę 8-bitowych mikrokontrolerów bezprzewodowych Si10xx o dwie serie wyróżniające się małym poborem prądu i niską ceną zakupu. Układy Si106x/8x są dedykowane do zastosowań takich, jak automatyka mieszkaniowa, systemy bezpieczeństwa, sieci czujnikowe, śledzenie przedmiotów oraz zdalne sterowania w sieci typu „internet przedmiotów” (Internet of Things, IoT).

Układy Si106x oraz Si108x łączą niskomocowy mikrokontroler 8051 oraz nadawczo-odbiorczy moduł radiowy EZRadio lub EZRadioPRO pracujący w paśmie poniżej GHz (od 142 do 1050 MHz). Całość zamknięta jest w obudowie QFN o wymiarach 5 x 6 mm.  Umieszczenie obu elementów w jednej obudowie pozwala zmniejszyć koszt projektu oraz jego złożoność, a także rozmiar płytki drukowanej. Wyposażenie mikrokontrolera uzupełnia między innymi 10-bitowy przetwornik analogowo-cyfrowy, dwa komparatory, cztery czasomierze 16-bitowe oraz interfejsy szeregowe UART, SPI i I2C.

Moduł nadawczo-odbiorczy EZRadio jest tanim elementem odpowiednim do większości bezprzewodowych systemów wbudowanych. W zastosowaniach wymagających lepszej jakości połączenia radiowego sprawdzi się natomiast moduł  EZRadioPRO. Oferuje on wyższą czułość (do -126 dBm) i wyższą moc sygnału wyjściowego (+20 dBm) istotną na większych odległościach transmisji. Różnica w sile sygnału 146 dB oznacza daleki zasięg, a tłumienie sąsiednich kanałów rzędu 60 dB oraz odległość między częstotliwościami kanałów równa 12,5 kHz pozwala na niezawodną pracę w obecności zakłóceń radiowych. EZRadioPRO został zaprojektowany tak, aby spełnić wymagania najbardziej restrykcyjnych standardów bezprzewodowych, w tym FCC, ETSI oraz ARIB. Pozwala przy tym na pracę we wszystkich istotnych pasmach w zakresie do 1050 MHz i transmisję z szybkością od 100 bps do 1 Mbps.

Zdaniem producenta rodzina Si160x/8x wyróżnia się najmniejszym zużyciem mocy spośród mikrokontrolerów pracujących w paśmie radiowym do 1 GHz. W trybie bardzo niskiego poboru mocy (ultra-low) z włączonym radiem układ pobiera 18 mA prądu podczas nadawania z mocą +10 dBm. Z kolei w trybie niskiego poboru mocy podczas odbioru jest to 10,7 mA. Gdy radio jest wyłączone, całkowity pobór mocy znacznie się obniża: w trybie wyłączenia jest to 30 nA, w trybie oczekiwania 50 nA, w trybie uśpienia – 60 nA. Wbudowana przetwornica DC-DC pozwala na pracę z napięciem wejściowym od 0,9 V, dzięki czemu do zasilania wystarczy jedno ogniwo bateryjne. Obniża to koszty całego urządzenia oraz wydłuża czas pracy na baterii.

W skład rodziny Si106x/8x wchodzi wiele modeli mikrokontrolerów. Do wyboru są układy z modułem nadawczo-odbiorcze EZRadio (niski koszt) lub EZRadioPRO (wysoka wydajność), różne opcje pojemności pamięci (od 8 do 64 kB Flash oraz od 768 bajtów do 4 kB RAM). Mikrokontrolery różnią się też maksymalną mocą sygnału radiowego – 13 lub 20 dBm.

Firma Silicon Labs oferuje dwa zestawy ewaluacyjne pozwalające przyspieszyć tworzenie projektów z wykorzystaniem bezprzewodowych mikrokrokontrolerów Si106x/8x. Są to: Si1060/62 Wireless MCU Development Kit oraz Si1064 Wireless MCU Development Kit.

Mikrokontrolery Si106x/8x są już dostępne w postaci próbek oraz w ilościach hurtowych. Ceny układów zaczynają się od 2,25 USD za sztukę przy zamówieniach 10 000 sztuk.