多协议无线SoC为Mesh组网带来便利

(文/周凯扬)在智能家居和可穿戴等低功耗物联网场景中，一个多协议的无线SoC可以起到弥足轻重的作用。多协议无线SoC提供的不仅是更高的兼容性，也为Mesh组网带来了便利。如今的多协议无线SoC已经不再满足于蓝牙和专有2.4GHz协议，也看向了兴起的Thread。

Nordic nRF52840和nRF5340

nRF52840是Nordic Semiconductor推出的一款低功耗多协议蓝牙5.3 SoC，不仅支持BLE、蓝牙Mesh、NFC、Thtead和Zigbee，还支持2.4GHz专有协议，比如主要用于佳明智能设备中的ANT。nRF52840与nRF52系列其他SoC一样，均采用了Cortex-M4处理器，主频达到64MHz并附带FPU。

nRF52840具备可编程的发射功率，范围在+8dBm到-20dBm之间，+8dBm下的电流功耗只有16.4mA，1Mbps蓝牙传输下的灵敏度为-95dBm，如果搭配Nordic nRF21540射频前端模块的话，更是可以将灵敏度提升至-100dBm。nRF52840也给足了硬件资源，1MB的闪存和256KB的RAM，在多协议无线SoC的应用场景中已经足够用了。

在安全性上，Nordic更是为nRF52840内置了一个片上Arm CryptoCell 310加密硬件加速器，与软件安全算法相比，CryptoCell可以提供更高的安全等级，而且硬件加速器可以显著降低运算时间和功耗。

除了可穿戴设备外，2.4GHz专有协议还有一类常见消费场景，那就是互动娱乐设备，比如鼠标键盘等游戏外设，而这些设备主要看重更低的延迟。游狼的Hati ACE鼠标就用到了nRF52840 SoC，Nordic表示该系列鼠标采用了其专有的低延迟数据包模式(LLPM)，可以将报告速率加快至1ms，即便在复杂的射频环境下也能提供低功耗和出色的无线连接性能。

nRF5340则是Nordic推出的一款面向高端的多协议无线SoC，在性能上全面升级，配备了两个Arm Cortex-M33处理器，一个作为高性能应用处理器，一个作为网络处理器，前者最高可在128MHz的主频下运行，具备1MB闪存和512KB RAM，并实现514CoreMark的性能。后者则更注重效率，其主频为64MHz，能效比进一步提高，与应用处理器在64MHz下73CoreMark/mA相比，网络处理器在同样主频下可达到101 CoreMark/mA的能效比。

在发射功率上，nRF5340的范围为+3dBm到-20dBm，更是可以以1dB的幅度进行编程，与nRF52840 4dB的幅度相比更加灵活。安全性上，nRF5340将nRF52840中的CryptoCell 310加密硬件加速器升级为CryptoCell 312，在与Arm TrustZone和安全密钥存储的结合下，这块多协议无线SoC的安全性可以说拉到了顶级。

Silicon Labs MG24和BG24

EFR32MG24和EFR32BG24作为Silicon Labs新推出的无线SoC系列，同样也是多协议无线SoC的佼佼者，其中MG24则是一款主打Matter和Thread的产品。两者均采用了ARM Cortex M33处理器并集成了DSP扩展的设计，78MHz的主频加上1536kB的Flash与256kB的RAM，应对当下不少物联网应用已经是绰绰有余了，甚至硬件资源还有余裕。

BG24和MG24 / Silicon Labs

当然了无线SoC最为重要的还是它的射频性能，MG24和BG24的发射功率最高可达+19.5dBm，满功耗下的发射电流也只有155mA。两者均支持蓝牙5.3协议传输，1Mbit/s BLE传输下两者的接收灵敏度可以达到-97.5dBm，而MG24在802.15.4(Thread、Zigbee)下的接收灵敏度可以达到-104.5dBM，这让产品开发者用更少的部件数就能做到优异的无线连接性能。

更重要的是，Silicon Labs在这两款无线SoC中加入了AL/ML硬件加速器，不少人可能会纳闷，无线SoC要AL和ML有什么用?其实不然，AL/ML硬件加速器的加速在用于一些安全和交互上的功能时，可以显著降低功耗，比如预测性维护、破窗检测以及唤醒词检测等等。

20位的ADC也是MG24和BG24的特色之一，这为两款无线SoC解锁了一些额外的市场。BG24就可以用于某些便携医疗设备中，比如血糖仪、脉搏血氧仪等。至于MG24的话，因为Matter尚未准备好进军医疗市场，未来待到标准完善后说不定也能更充分地利用这一性能。

小结

固然在这些多协议无线SoC中，连接性能以及支持的协议数才是重中之重，但同样不可小觑抗干扰和性能与其他协议的共存表现。比如BLE和多数Wi-Fi用到的都是2.4GHz，如何处理好这些串扰也是考量无线SoC表现的重点。这个问题其实早就已经被提出，几家厂商也都有各自成熟的方案，但在协议愈发复杂的情况下，尤其是智能家居场景之中，如何更好地控制协议共存，也可以说是一大挑战。

原文标题：拥抱Thread，多协议无线SoC包罗万象的连接性

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审核编辑：汤梓红

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