Микроконтроллеры, беспроводные SoC и датчики Silicon Laboratories

Полупроводниковые компоненты Silicon Laboratories (Silicon Labs): беспроводные SoC EFR32, микроконтроллеры EFM32 и EFM8, модули BGM/MGM и датчики Si70xx.

Беспроводные однокристальные микросхемы EFR32 Wireless Gecko

Многопротокольные однокристальные системы Silicon Laboratories серии EFR32 Wireless Gecko объединяют процессорные ядра ARM Cortex-M33 и высокочувствительные радиотракты. Компоненты поддерживают стеки Zigbee, Thread, Bluetooth Low Energy, Matter и Z-Wave в промышленной телеметрии.

Интегрированное процессорное ядро ARM Cortex-M33 с расширением цифровой обработки сигналов
Многопротокольный радиомодуль на диапазоны 2.4 ГГц и субгигагерцевые промышленные частоты
Аппаратная подсистема криптографической защиты ключей и безопасной загрузки прошивки
Сверхнизкий ток потребления в режимах глубокого сна с быстрым пробуждением по радиоканалу

Энергоэффективные 32-битные микроконтроллеры EFM32 Gecko

Линейка 32-битных микроконтроллеров Silicon Laboratories серии EFM32 Gecko спроектирована на архитектуре ARM Cortex-M0+, Cortex-M3 и Cortex-M4 для автономных измерительных приборов. Система периферийных рефлексов PRS позволяет узлам обмениваться данными без участия ядра.

Автономное взаимодействие периферийных блоков через матричную шину рефлексов без пробуждения ЦП
Пять градаций энергопотребления с сохранением данных оперативной памяти в глубоком сне
Встроенные малошумящие аналого-цифровые преобразователи, компараторы и драйверы дисплеев
Широкий диапазон тактовых частот и объемов флеш-памяти для промышленных контроллеров

Индустриальные 8-битные микроконтроллеры EFM8 Bee и C8051

Микроконтроллеры Silicon Laboratories серий EFM8 Bee и C8051 сочетают высокоскоростное конвейерное ядро 8051 с прецизионной аналоговой периферией. Матричный коммутатор выводов Crossbar упрощает трассировку печатных плат в компактных датчиках, приводах и оптических трансиверах.

Конвейерное вычислительное ядро архитектуры 8051 с тактовой частотой до семидесяти двух мегагерц
Прецизионные двенадцати- и четырнадцатибитные АЦП и быстродействующие токовые ЦАП на кристалле
Цифровой матричный коммутатор портов ввода-вывода для гибкого назначения функций контактов
Миниатюрные корпуса QFN и QFP для плотного поверхностного монтажа в промышленной электронике

Экранированные беспроводные радиомодули серий BGM, MGM и WGM

Готовые радиомодули Silicon Laboratories серий BGM, MGM, ZGM и WGM в металлическом защитном экране включают кристалл SoC, кварцевые резонаторы, согласующий ВЧ-контур и встроенную антенну. Модульное исполнение сокращает цикл проектирования радиоканалов промышленной автоматики.

Интегрированная керамическая антенна или разъем под выносную антенну промышленного исполнения
Заводская калибровка радиочастотного тракта и экранирование от электромагнитных помех цеха
Полная программная совместимость со стеками протоколов Bluetooth, Zigbee, Thread и Wi-Fi
Компактный форм-фактор для поверхностного монтажа на платы промышленных шлюзов и терминалов

Цифровые датчики влажности, температуры и освещенности Si70xx / Si11xx

Полупроводниковые датчики Silicon Laboratories серии Si70xx объединяют емкостной чувствительный элемент относительной влажности и кремниевый терморезистор с АЦП на едином кристалле. Оптические сенсоры серии Si11xx измеряют освещенность, инфракрасный спектр и приближение объектов.

Заводская лазерная калибровка с записью корректирующих коэффициентов в энергонезависимую память
Стандартный цифровой последовательный интерфейс I2C для прямого подключения к микроконтроллеру
Защитная гидрофобная мембрана на корпусе датчика против пыли и конденсации влаги в шкафах
Низкий гистерезис и долговременная стабильность показаний в системах вентиляции и климата

Отладочные комплекты Wireless Starter Kit и среда Simplicity Studio

Аппаратные отладочные платформы Silicon Laboratories серий Wireless Starter Kit, Pro Kit и Thunderboard предназначены для макетирования и профилирования радиосетей. Среда Simplicity Studio включает встроенный программатор, анализатор пакетов и монитор энергопотребления.

Встроенный аппаратный отладчик SEGGER J-Link для программирования и пошаговой трассировки кода
Модуль мониторинга тока Advanced Energy Monitor для профилирования потребления в реальном времени
Сменные радиоплаты Radio Boards с различными чипами EFR32 и антенными согласующими цепями
Пакет библиотек Simplicity SDK с эталонными проектами и конфигуратором выводов периферии

История полупроводниковых разработок Silicon Laboratories и архитектура Gecko

Американская корпорация Silicon Laboratories основана в 1996 году в Остине, штат Техас, и специализируется на проектировании смешанных аналого-цифровых микросхем, микроконтроллеров и беспроводных кристаллов для промышленной автоматизации.

В базах данных поставщиков и складских системах с жестким лимитом длины полей бренд часто записывается в сокращенной форме Silicon Laborat.

Инженерный фундамент компании объединяет собственные радиочастотные разработки с технологиями поглощенных команд Energy Micro, Ember и Bluegiga.

Семейства кристаллов серий Series 1 и Series 2 строятся на процессорных ядрах ARM Cortex-M с аппаратными ускорителями криптографии, обеспечивая высокую стабильность связи в условиях индустриальных электромагнитных помех.

Проектирование высокочастотного тракта и согласование антенн для чипов EFR32

Интеграция беспроводных однокристальных систем EFR32 Wireless Gecko на печатную плату требует строгого соблюдения волнового сопротивления пятидесятиомной линии передачи между радиовыводом микросхемы и антенным узлом.

Топология печатной платы выполняется на многослойном текстолите со сплошным экранирующим полигоном заземления непосредственно под высокочастотными проводниками.

Согласующий фильтр гармоник и П-образная цепь импеданса размещаются вплотную к выводу усилителя мощности кристалла для подавления побочных излучений.

Для промышленных контроллеров с повышенными требованиями к компактности целесообразно применять экранированные модули серий BGM и MGM, в которых высокочастотный контур и кварцевый резонатор уже откалиброваны на заводе.

Оптимизация профилей энергопотребления EM0–EM4 и настройка шины рефлексов PRS

Архитектура микроконтроллеров EFM32 и беспроводных систем EFR32 предусматривает пять градуированных режимов энергосбережения от активного рабочего состояния EM0 до глубокого отключения EM4.

В дежурных режимах EM2 и EM3 высокочастотные тактовые генераторы останавливаются, но сохраняется питание оперативной памяти, часов реального времени и малопотребляющих таймеров.

Периферийная рефлекторная система PRS формирует прямые аппаратные каналы передачи управляющих событий между таймерами, аналоговыми компараторами, модулями АЦП и контроллером прямого доступа к памяти без пробуждения центрального ядра.

Такой подход кратно снижает средний ток потребления автономных полевых расходомеров, газоанализаторов и беспроводных датчиков вибрации.

Аппаратная защита прошивки и криптографических ключей в подсистеме Secure Vault

Промышленные узлы телеметрии и диспетчеризации на базе кристаллов EFR32 Series 2 защищаются от несанкционированного чтения программного кода и клонирования при помощи встроенного аппаратного комплекса безопасности Secure Vault.

Физически неклонируемая функция кристалла PUF генерирует уникальный корневой ключ шифрования на основе микроструктурных особенностей кремния.

Механизм безопасной загрузки Root of Trust проверяет цифровую подпись каждого обновления встроенного программного обеспечения перед передачей управления основному коду приложения.

Отладочный интерфейс SWD может быть переведен в режим защищенной блокировки с возможностью временного открытия только по предъявлению криптографического токена авторизованного инженера.

Правила монтажа и тепловой развязки цифровых датчиков влажности серии Si70xx

При размещении цифровых датчиков относительной влажности и температуры серии Si70xx на плате контроллера необходимо исключить паразитный нагрев чувствительного элемента от силовых стабилизаторов питания, дросселей и процессоров.

Вокруг корпуса датчика в стеклотекстолите фрезеруются термоизолирующие сквозные пазы, снижающие теплопередачу по медным слоям.

Окно полимерного емкостного сенсора должно располагаться в зоне свободной конвекции воздуха внутри защитного кожуха прибора.

На этапе пайки оплавлением и последующей отмывки плат следует выбирать модификации датчиков с заводской защитной гидрофобной мембраной из политетрафторэтилена, которая предохраняет диэлектрик от паров флюса, пыли и капель конденсата.

Входной контроль, антистатическая защита ESD и хранение микросхем в корпусах QFN

Полупроводниковые компоненты Silicon Laboratories в бессвинцовых корпусах QFN, TQFP и BGA чувствительны к электростатическим разрядам и впитыванию атмосферной влаги полимерным компаундом по классу MSL3.

Все операции распаковки, комплектации и установки катушек на питатели автоматических установщиков выполняются в антистатических зонах с заземлением персонала.

При нарушении герметичности вакуумного влагозащитного пакета с индикатором влажности и силикагелем микросхемы подлежат регламентной предварительной сушке в низкотемпературном термошкафу перед подачей в печь оплавления припоя.

Идентификация партий при приемке проводится по лазерной маркировке на верхней грани корпуса, коду даты выпуска и этикеткам заводских бобин.

Silicon Laboratories и названия моделей — товарные знаки их правообладателей. Они указаны только для обозначения оборудования, для которого мы подбираем запчасти. Компания SpareX не является официальным дилером, дистрибьютором или представителем Silicon Laboratories и не связана с правообладателем. Происхождение, документы и гарантия указываются по каждой позиции в коммерческом предложении.