【行家观点】BGM220蓝牙模块主打灵活与安全,夯实IoT无线网络基础

SiliconLabs 2020-10-26


无线正成为物联网(IoT)的新热点。IoT无线解决方案需要先进的RF技术,快速的数据传输,低功耗、高精度、安全,同时还要易于开发。基于这些诉求,市场上有多种无线标准/协议的解决方案,其中,蓝牙是短距离无线通信中增长最快的协议之一。
 
无线芯片有何特点?为何很多公司关注蓝牙市场?如何才能算好的蓝牙解决方案?Silicon Labs(芯科科技)中国区总经理周巍先生和亚太区物联网营销高级经理陈雄基先生近期在媒体说明会中对上述问题进行了解答,并介绍了其蓝牙5.2芯片和模块、Xpress项目等解决方案。
 
无线芯片的特殊性
首先,无线芯片与其他产品不同,需要芯片厂商和客户、生态链厂商一起打造生态链,是个渐进积累的过程。
 
另外,作为芯片厂商,除了硬件,软件的稳定性和安全性很重要。例如,为了打造一体化的无线平台,Silicon Labs十几年来收购了很多公司,以提供不同标准/协议的解决方案,包括Wi-Fi、Zigbee,Thread、Sub-GHz、Z-Wave、蓝牙/蓝牙mesh及私有协议等。而且很重要的一点,在软硬件方面,Silicon Labs搭建了软、硬件互通共享的平台。
 
例如蓝牙方面,2015年,Silicon Labs收购了芬兰Bluegiga公司,从而拥有了自己的蓝牙产品线。在此基础上,Silicon Labs在2016年推出了第一款基于蓝牙的芯片BG13;之后发布了适合电源供电的BG21芯片;2020年1月,推出第二代蓝牙家族的成员BG22,工艺40 nm。相比第一代平台,第二代平台更重视分类市场,例如在低功耗方面,包括电流控制、电压控制;而且非常重视安全性,因为随着智能家居的发展,安全性也变得更重要,Silicon Labs推出了锁中锁技术,大大提高了从芯片到系统的整个安全性。
 
由于Silicon Labs提供了广泛的无线平台,因而在无线市场,每年有20%~30%的高增长率。
 
为何看好蓝牙?
据蓝牙技术联盟预测,从2019—2024年的5年间,用于数据传输的蓝牙的年均增长率13%,年出货量从8亿将增长到15亿个。2017年,蓝牙技术联盟宣布蓝牙技术开始全面支持Mesh网状网络,蓝牙Mesh市场正式启动,预计从2019—2024年将达年均增长26%。随着2019年蓝牙定位服务(蓝牙5.1)的推出,也迎来了明显的成长,从2019年—2024年,预计年均增长率超过30%,出货量从1.32亿增长到5.38亿。
 
由于Silicon Labs在不同无线标准上有丰富的经验,因此希望把这些经验带到高成长的蓝牙领域。
 
何为完整的蓝牙方案?
1 )丰富的硬件即SoC芯片、模组等,满足不同开发者的需求。

SoC
模块
Xpress 选项
最大灵活性
完全的蓝牙协议栈访问
较长的设计周期
( 含射频设计、认证、编程 )
占板面积和尺寸较大
射频设计和认证不再复杂
可专注于更快软件开发项目
( 具有完全协议栈访问权限 )
具有模块的硬件优势
为不想使用协议栈开发的用户提供了预编程 API 驱动
开发人员仅专注应用,但却需要无线选项
 
2 )协议栈例如Silicon Labs通过收购Bluegiga,获得了芯片和协议栈技术。因此蓝牙协议栈是Silicon Labs内部开发的,这也表明了该公司对于蓝牙的承诺:把内部的资源,包括人力资源投放在蓝牙软件部分。
 
3 )蓝牙 APP
首先,Silicon Labs不是APP的专业开发者,但是希望通过蓝牙手机APP,让用户有一个参考平台,即提供低层的通讯部分,让开发者作为起步点。
 
4 )开发工具
包括功耗优化的工具、网络的更新工具等,这些工具对于开发无线产品非常重要,帮助用户把功耗做到极致。还有就是用在网状网络的工具,能让客户了解无线网络的实时情况,然后去做相关的开发。
 
多样性的蓝牙方案
Silicon Labs优化的低功耗蓝牙产品包括EFR32BG22SoC、全新的BGM220P/S模块和Xpress项目,它们均支持蓝牙5.2、蓝牙测向和蓝牙Mesh,且全部获得了蓝牙认证。

具体地,今年1月,Silicon Labs就出炉了EFR32BG22(简称BG22)SoC,特点是助力纽扣电池供电产品工作可达10年。今年9月,公司又发布基于BG22的SiP(系统封装)的BGM220S,以及BGM220P模组,还有Xpress项目。主要特性如下。
 
1 )高性能
Silicon Labs提供了高性能且安全的低功耗蓝牙SoC和模块。SoC具有高度可定制的软件和RF设计选项,是要求物联网设备开发具有高度灵活性的物联网设备制造商的理想选择。SiP模块相当适合需要超小尺寸和预先认证的低功耗蓝牙设备制造商,几乎不需要RF设计或工程;而PCB模块具有SiP模块的许多优点,且成本较低。
 
Silicon Labs的芯片和模块解决方案还支持多协议连接,适用于要求严苛的应用,包括网关、集线器和智能照明。Silicon Labs数十年来一直是无线网状网络的领导者,并且公司正在向其高性能的低功耗蓝牙系列产品导入被称为 Secure Vault 的先进安全功能套件。Secure Vault是当前可用于物联网设备的先进硬件和软件安全保护套件,可使设备制造商更好地保护其品牌、产品设计和消费者数据。
 
2 )高安全
9月初,内置SecureVault的Silicon Labs新型 EFR32MG21B 多协议无线SoC获得了 Arm PSA 2级认证 ,该认证基于全面的保证框架,可帮助实现IoT安全标准化,并消除安全障碍以利产品上市。EFR32MG21B是首款获得Arm PSA 2级认证的射频芯片。
 
2020年8月, EFR32xG22 Wireless Gecko Series 2 开发套件获得了ioXt联盟颁发的ioXt SmartCert安全认证。作为致力于提高物联网安全性的联盟,ioXt联盟认证计划根据 8项ioXt承诺原则 来评估设备,只有达到或超过相应安全等级的设备才能获得ioXt SmartCert认证。
 
3 )优化功效和成本
Silicon Labs还提供一系列优化的低功耗蓝牙解决方案,这些解决方案具有低成本、低功耗和高存储效率等特性以及强大的RF性能和安全功能,其中包括具有信任根(Rootof Trust)和安全加载程序(Secure Loader)的安全启动(Secure Boot)功能。例如,9月发布的BGM220模块就是一个很好的例子,它超紧凑、低成本,可以支持单个纽扣电池实现5至10年的电池寿命,同时可以轻松地添加交钥匙的预认证,包括CE和FCC的法规认证以及蓝牙认证,从而实现快速上市。
 
4 NCP 实现完整低功耗蓝牙方案,助力产品迅速上市
Silicon Labs的NCP(网络协处理器)非常适合IoT制造商,因为其消除了工程和开发周期,使产品得以迅速上市(如下图)。Silicon Labs的NCP使设备制造商能够轻松地将交钥匙安全性和预认证蓝牙功能添加至其现有的微控制器(MCU),以具有包括信任根在内的嵌入式安全功能。


Silicon Labs正在通过新的Bluetooth Xpress BGX220预认证PCB和SiP模块来扩展其NCP(网络协处理器)产品系列。BGX220 UART转低功耗蓝牙桥接模块计划于9月底之前推出,有望为将安全的低功耗蓝牙连接产品推向市场提供快速的途径。与BGM220一样,Bluetooth Xpress BGX220通过为客户提供经过认证的硬件平台来简化设计,该平台通过将协议栈转化为可与外部微控制器一起使用的简单API,来简化代码开发。

Silicon Labs 的蓝牙 SoC 、模块与 Xpress 模块的对应关系

 
完善生态圈
近几年,智能家居是物联网的一个爆发点。为此,Silicon Labs在今年9月首度主办了“Works With”全球盛会,聚焦智能家居开发者。但这并不是按照一家半导体公司主导会议的思路来办的,Silicon Labs还邀请了美国的产品、生态链的大鳄,例如亚马逊、Comcast、谷歌等做线上讲演,共同探讨如何设计和交付可与任何智能家居生态系统和无线协议配合使用且经过认证的物联网解决方案。
 
Silicon Labs在Works With上展示全面的物联网硬件、软件及开发工具和平台,这些产品拥有领先的低功耗无线功能和最先进的安全性,并且可以轻松扩展到包括Amazon Alexa、Apple HomeKit、GoogleHome、Samsung SmartThings、Tuya Smart在内的任何智能家居生态系统,以及可横跨多个无线协议,例如蓝牙、Project Connected Home over IP(Project CHIP,IP互联家庭项目)、Thread、Wi-Fi、Zigbee、Z-Wave和专有协议(Proprietary)。
 
值得一提的是,Silicon Labs十分看好Project CHIP,预计不远的将来,所有的通讯频率都可以互联互通,都用同一连接,这对整个生态链非常好,尤其中国客户想出海,是一个很好的发展点。
 
看好中国市场
中国市场占Silicon Labs的26%-27%业务,且中国市场将越来越重要。因为中国正在兴起新基建/5G;且正在进行智能家居、智慧城市等与智能化建设;尤其这两三年2B市场活跃,诸如房地产,以及在运营商、生态链大咖的主导下,物联网飞速发展。
 
Silicon Labs将一如既往地加大在中国的投入,加快消费类电子等领域的业务。因为中国是手机大国,因此蓝牙在中国的前景亮丽。相信随着此次蓝牙模组、Xpress项目的推出,会助力国内蓝牙的应用普及。
 
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原文链接:http://www.eepw.com.cn/article/202009/418458.htm
 
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