低功耗无线唤醒芯片介绍

  低功耗无线唤醒芯片是一种通过无线信号进行唤醒的芯片,相比传统的待机模式可以大大减少设备的能耗,从而延长设备的电池寿命。这类芯片通常具有超低功耗的特点,并且能够实时接收到外部设备发送的信号并唤醒设备,实现实时监测和控制功能。

  例如,广芯微电子(广州)股份有限公司推出的UM2020芯片是一款三通道、超低功耗的低频唤醒接收器,可检测30KHz~300KHz范围的LF载波频率的数据并触发唤醒信号。此外,UM2082F08芯片也是一款基于单周期8051内核的超低功耗8位SOC芯片,具有三通道低频无线唤醒ASK接收功能,同样可以检测30KHz~300KHz范围的LF载波频率。

  RF125芯片则是一款低功耗、远距离、无线空中唤醒和数据收发模块,主要应用于无钥匙门禁和校园门禁等场景。SI3933芯片也是一款三通道的低功耗ASK接收机,可用于检测15KHz-150KHz低频载波频率的数字信号,并产生唤醒信号。

  这些低功耗无线唤醒芯片在物联网、智能家居、智能硬件和工业自动化等领域有着广泛的应用潜力,能够有效降低设备的功耗,提升设备的电池续航能力。

  一、 低功耗无线唤醒芯片的工作原理是什么?

  低功耗无线唤醒芯片的工作原理主要基于空中唤醒功能(Wake on Radio, WOR)。其核心思想是通过减少接收端射频处于接收状态的时间,而在其余时间使设备处于深度睡眠模式,以此来实现设备功耗的显著降低。这种机制确保了设备在不需要接收数据时保持低功耗状态,而在需要接收数据时能够迅速被唤醒至接收状态。

  具体来说,WOR技术通过周期性地工作在RX接收模式和Sleep模式之间,调节RX和Sleep的占空比,从而达到降低功耗的目的。这种方法不仅减少了射频的使用时间,还提高了系统的整体能效。

  二、 广芯微电子(广州)股份有限公司的UM2020和UM2082F08芯片在实际应用中的性能表现

  广芯微电子(广州)股份有限公司的UM2082F08和UM2020芯片在实际应用中表现出色,具有以下特点:

  UM2082F08

  超低功耗:基于单周期8051内核,具有超低功耗特性。

  低频无线唤醒功能:支持三通道低频无线唤醒ASK接收功能,可以检测30KHz~300KHz范围的LF载波频率数据并触发唤醒信号,同时可以调节接收灵敏度,确保在各种应用环境下实现可靠唤醒。

  应用场景:广泛应用于汽车PKE钥匙系统、摩托车免钥匙进入系统等。

  UM2020

  模拟前端芯片:内部集成LC振荡器,方便用户对LC天线的谐振频率进行调节,从而获得最佳性能。支持多种数据率的配置,包括曼彻斯特编码方式。

  应用领域:主要用于光伏新能源、物联网、工业控制和汽车电子产业,提供差异化的微处理器芯片与性能卓越的模拟与射频前端芯片。

  三、 RF125芯片和SI3933芯片在物联网领域的具体应用案例

  RF125芯片和SI3933芯片在物联网领域的具体应用案例如下:

  1. RF125芯片的应用案例:

  汽车无钥匙门禁系统:RF125芯片可以用于实现汽车的无钥匙进入和锁止功能。当车主携带智能车钥匙靠近汽车时,RF125-TX模块通过125kHz的无线信号唤醒处理器,处理器控制短波与汽车上的短波模块通信,从而打开车锁。

  校园门禁系统:RF125芯片也可以应用于校园门禁系统中,通过无线信号实现远距离的门禁控制。

  2. SI3933芯片的应用案例:

  仓储定位系统:SI3933芯片被广泛应用于仓储定位系统中,用于精确跟踪和定位仓库中的物品。

  PKE钥匙系统:SI3933芯片还用于智能汽车的PKE(Passive Keyless Entry)钥匙系统中,通过低频唤醒技术实现无钥匙启动和解锁。

  智能农业:虽然没有直接提到SI3933芯片在智能农业中的应用,但LoRa技术(通常与SI3933兼容)在智能农业中有广泛应用,包括田间监测、作物管理等。

  四、 低功耗无线唤醒芯片与传统待机模式相比,能节省多少电池电量?

  低功耗无线唤醒芯片与传统待机模式相比,能节省大量的电池电量。具体来说,SmartAEC™快启CIS的工作功耗低至60mW以下,相较于业内传统CIS,完成单次CIS快启可节省85%以上的功耗。此外,低功耗无线物联网中的节点在休眠状态下大部分时间处于休眠状态以降低功耗,从而支持电池长时间续航。

  五、 在智能家居和工业自动化领域,低功耗无线唤醒芯片的技术挑战和解决方案有哪些?

  在智能家居和工业自动化领域,低功耗无线唤醒芯片的技术挑战和解决方案主要包括以下几个方面:

  1. 技术挑战

  接收器空闲时的功耗:在无线环境中,传输和接收成本在系统功耗中占主导地位。降低接收器空闲时的功耗是最大的挑战之一,这被称为“空闲侦听成本”。

  协议碎片化:随着Wi-Fi 6和低功耗Wi-Fi的出现,智能家居的协议碎片化问题需要解决。例如,Wi-Fi 6将取代目前在以太网上运行的高带宽应用程序,而新的超低功耗Wi-Fi平台将取代Zigbee和Z-Wave用于低功耗用例。

  系统业务和应用层业务的管理:产品的低功耗休眠唤醒设计存在系统业务和应用层业务两种,管理这些业务是一个难题。

  2. 解决方案

  新唤醒信号(WUS):3GPP第15版规范中规定了新唤醒信号(WUS)特性,可以与之前的节能功能作对比,进一步优化低功耗唤醒技术。

  射频触发唤醒技术:在传统有源RFID标签的基础上增加射频唤醒电路,阅读器首先发送一个唤醒信号,将附近的标签从休眠状态唤醒,然后进行数据通信。这种技术使得有源标签大部分时间处于休眠状态,从而降低了能耗。

  双频解决方案:例如EFR32FG28 SoC是一款理想的双频1 GHz以下+2.4 GHz蓝牙低功耗SoC解决方案,适用于智能家居、安防、照明、楼宇自动化和计量等物联网应用。这款双频解决方案结合了高性能1 GHz以下无线电和蓝牙无线电,提高了设计灵活性。

  空中唤醒功能:LoRa模块支持低功耗、远距离和低成本的无线通信,并且其空中唤醒功能可以实现设备的自动唤醒,从而在没有人工干预的情况下实现设备的远程监控和控制。

原创声明:文章来自技象科技,如欲转载,请注明本文链接: https://www.techphant.cn/blog/94911.html

免费咨询组网方案