česky english Vítejte, dnes je čtvrtek 25. červenec 2024

Novinky Silicon Labs sází na komunikaci, ale i rozměry. Zkousnete to?

DPS 5/2023 | Články
Autor: Ing. Jan Robenek
01_b.jpg

Věci bývají nejen velké, ale i natolik malé, že o nich prakticky ani nevíme. Aby však mohly spolehlivě vykonávat svou funkci, potřebují součástkovou základnu podobných rozměrů. Ať již musí bezdrátově komunikovat, nebo se bez takového rozhraní klidně obejdou.

Něco na zub

V obou případech mají nyní co nabídnout i v Silicon Labs. V březnu zde totiž představili dvě nové rodiny integrovaných obvodů navržených speciálně pro potřeby těch nejmenších zařízení internetu věcí [1]. Konkrétně se bude jednat o skupinu SoC (systems on chip) xG27 s podporou rozhraní Bluetooth®, doplněnou o mikrokontroléry BB50. S takovými miniaturami pak mají vývojáři k dispozici nejen dostatek výkonu, který nebude vykoupen obrovskou spotřebou energie, ale také potřebné zabezpečení a v případě rodiny xG27 třeba i bezdrátovou propojitelnost. Cílová skupina zařízení je tedy jasná: nepatrné systémy typu propojených aplikací v medicíně, nositelné elektroniky, chytrých visaček pro účely monitorování, smart senzorů, ale i obyčejné spotřební elektroniky, jako jsou zubní kartáčky nebo např. hračky, a mnoha dalšího s optimalizací právě pro bateriové napájení.

Nová rodina SoC xG27 navržená pro teploty od -40 °C až do +125 °C zde bude zahrnovat BG27 (EFR32BG27, [2]) s rozhraním Bluetooth® a MG27 (EFR32MG27, [3]), kdy zase podporujeme Zigbee a další proprietární protokoly. Systém vystavěný okolo procesoru ARM® Cortex®-M33 se může kupříkladu pokaždé pochlubit provedením ve stylu „Wafer-level Chip Scale Packaging“ s rozměry po zaokrouhlení pouze 2,3 × 2,6 mm, kdy je stále k dispozici devatenáct univerzálních vstupů či výstupů GPIO, což nahrává nejen kompaktnímu, ale i decentnímu řešení, třeba u náplastí nebo i dalších systémů zajišťujících nepřetržité monitorování, a to nejen v medicíně. K tomu si ještě přičtěte vestavěný DC/DC měnič, se kterým lze ve zvyšujícím režimu vše napájet již od 0,8 V. Vstupní rozsah poté poplatně stejnému módu zasahuje až k 1,7 V, a pokud nám v případě jednoduchého napájení stačí jen snižovat, dostaneme k tomu další prostor, nyní až do 3,8 V. S tím se rovněž pojí vlastní počítání coulombů za účelem sledování stavu baterie, která se tak nemusí vybít v tu nejméně vhodnou chvíli a ještě přitom nějak ohrožovat uživatele. Výrobce rovněž dbá na ochranu před útoky, které mohou být vedeny na dálku nebo mít i lokální povahu [Secure Vault s VSE (Virtual Security Engine)] a nezapomíná ani na přepravní/skladovací mód, ve kterém odběr proudu klesá na méně než dvacet nanoampér, takže se zákazník prakticky vždy setkává s plnou kapacitou baterie.

Vývojáři se opravdu nemusí nijak omezovat. Lura Health, výrobce, který je v případě prvků BG27 zapojen do programu alfa, si již takové SoC např. zvolil jako základ pro svůj nově vyvíjený chytrý nositelný systém. Nepůjde však o nic, co by se, jak bývá ostatně zvykem, připevnilo kolem zápěstí nebo někde jinde na kůži. Novinka totiž patří do úst! Vždyť je také natolik drobná, že vám ji můžou přilepit dokonce k zubu. Dentista nebo i další lékaři mají proto přístup k důležitým „datům“ nacházejícím se právě ve slinách. Pole působnosti je u nových obvodů skutečně široké a může proto zahrnovat i nepoměrně větší zařízení, třeba jako ruční elektrické nářadí. Vedle již zmiňovaného nejmenšího provedení WLCSP by pak mohlo v takovém případě bohatě stačit i pouzdro typu QFN40 o velikosti 5 × 5 × 0,85 mm, resp. QFN32, které na svém půdorysu ještě pokaždé ušetří další milimetr. Tak či onak, zmíněné obvody xG27 budou vývodově kompatibilní s rodinou xG22, takže se vývojářům, kteří již používají prvky BG22 či MG22, otevírá cesta k ještě větší paměti nebo i lepšímu zabezpečení.

Když věci raději mlčí

Svět internetu věcí sice stojí a padá na vzájemné propojitelnosti, ale přesto zde stále máme spoustu zařízení, která se nikam připojovat ani nechtějí, příp. se též může jednat o paralelní „nekomunikující“ varianty původně bezdrátových řešení. Svítidlům např. stačí pouze jednoduché řízení s ohledem na množství dopadajícího světla či přítomnost osob v místnosti. Nebo znovu taková péče o zuby. Kolik lidí bude doopravdy potřebovat laskavé upomínky společně s hlubší analýzou nějakých vzorců chování, když původně ve skutečnosti chtěli jenom elektrický kartáček?

Podobných případů by se určitě našlo mnohem více. Jenže věci nejsou zase tak černobílé a právě proto zde Silicon Labs ještě přichází s novými mikrokontroléry BB50, včetně dalších prvků v rámci širší rodiny MCU BB5x [4]. Osmibitové řešení staví na jádru C8051 s maximální taktovací frekvencí 50 MHz a nabízí 5V vstupy/výstupy, přesné analogové obvody nebo i rozšířené možnosti pulzně-šířkové modulace, takže se podobně velké prvky skupiny EFM8BB5 uplatní nejen v drobné elektronice, ale i tradičních vestavných aplikacích.

Odkazy:

[1] Tisková zpráva, https://news.silabs.com/2023-03-14-Silicon-Labs-Announces-New-Bluetooth-SoC-and-MCU-Ideal-for-Small-Form-Factor-Devices

[2] Obvody BG27, https://www.silabs.com/wireless/bluetooth/efr32bg27-series-2-socs

[3] Obvody MG27, https://www.silabs.com/wireless/zigbee/efr32mg27-series-2-socs

[4] Mikrokontroléry BB50 a BB5x, https://www.silabs.com/mcu/8-bit-microcontrollers/efm8-bb5