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從追隨到引領(lǐng),泰凌微電子RISC-V內(nèi)核多協(xié)議無線連接 SoC TLSR9探秘

章鷹觀察 ? 來源:電子發(fā)燒友原創(chuàng) ? 作者:章鷹 ? 2022-12-08 13:43 ? 次閱讀
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(電子發(fā)燒網(wǎng)報道 文/章鷹)2022年,中國物聯(lián)網(wǎng)市場一枝獨秀,根據(jù)IC Insight機(jī)構(gòu)統(tǒng)計,全球2020年物聯(lián)網(wǎng)芯片市場規(guī)模約為311億美元,同比增長10%。中國物聯(lián)網(wǎng)芯片市場2022年預(yù)計規(guī)模將達(dá)到857億元,同比增長率達(dá)到了16.9%?;?a href="http://www.wenjunhu.com/v/tag/663/" target="_blank">智能家居、智能可穿戴、工業(yè)自動化和智慧醫(yī)療等熱點物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的帶動,物聯(lián)網(wǎng)SoC芯片市場正在蓬勃興起。泰凌微電子最新推出的一款基于RISC-V內(nèi)核的多協(xié)議IoT SoC引起了業(yè)界的關(guān)注。

12月2日,在Matter中國區(qū)開發(fā)者大會上,泰凌微電子應(yīng)用開發(fā)工程師紀(jì)瀛灝表示,TLSR9系列SoC是泰凌微電子擁抱RISC-V架構(gòu)后,推出的全新一代高性能、多模、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。其中,最主要的兩個子系列為TLSR95系列和TLSR92系列。

該芯片內(nèi)置32位RISC-V MCU,集成DSP和浮點運(yùn)算擴(kuò)展指令,并搭載了獨立的低功耗AI引擎對傳感器和語音信號進(jìn)行實時處理。支持多種先進(jìn)的IoT連接技術(shù)規(guī)范,包括經(jīng)典藍(lán)牙、藍(lán)牙低功耗、藍(lán)牙Mesh、Zigbee、Apple HomeKit、Apple Find My、Thread、Matter、2.4GHz專有協(xié)議及各類RTOS,并且能夠?qū)崿F(xiàn)部分多協(xié)議并行操作。

TLSR9是全球首顆獲得PSA安全認(rèn)證的RISC-V內(nèi)核芯片。該款芯片的設(shè)計思路是怎樣的?支持的Matter認(rèn)證需要面臨哪些挑戰(zhàn)?其在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的典型應(yīng)用有哪些擴(kuò)展?電子發(fā)燒友專訪了泰凌微電子(上海)股份有限公司首席軟件工程師劉杰,他給大家?guī)砹司实姆治龊徒庾x。

圖:泰凌微電子(上海)有限公司 首席軟件工程師劉杰

TLSR9首獲Thread認(rèn)證,具有里程碑意義

記者在Matter中國開發(fā)者大會上,看到了Telink基于TLSR9的開發(fā)板展示。這款開發(fā)板與芯科科技、海曼科技、NXP、ST等多家廠商的展品一起陳列在Matter認(rèn)證產(chǎn)品墻上,來往的工程師對這款開發(fā)板表示濃烈的興趣。

據(jù)介紹,TLSR9系列中最高配置的TLSR9518 SoC,集成了32位RISC-V MCU內(nèi)核,運(yùn)算速度最高可達(dá)96MHz,性能與 Cortex-M4相比也毫不遜色,外部閃存高達(dá) 16 MB,SRAM高達(dá) 256 KB,還包括高達(dá) 64 KB 的保留 SRAM。多功能應(yīng)用程序的I/O 和接口集,具備豐富的數(shù)字和模擬接口:ADC、SWS、USB、I2C等和外設(shè)模板。

TLSR9采用的32位RISC-V MCU,是泰凌微電子和晶心科技(Andes)合作的產(chǎn)物,采用Andes內(nèi)核,支持浮點運(yùn)算和DSP,支持需要復(fù)雜算法的應(yīng)用場景。此外TLSR9內(nèi)部包含AI模塊,可以運(yùn)行AI算法。此外,TLSR9內(nèi)部集成高性能電源管理模塊,可以在各種低功耗模式下有效切換,使整個系統(tǒng)功耗保持在很低的水平,延長物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行時間。

劉杰表示:“TLSR9獲得了首個國內(nèi)Thread認(rèn)證,泰凌微電子也是中國大陸地區(qū)第一家完成Thread認(rèn)證的公司,今年,泰凌微電子會完成Thread 1.3認(rèn)證,Thread認(rèn)證我們的投入是持久的。這款芯片支持Matter連接標(biāo)準(zhǔn),TLSR9是泰凌微電子專為Matter標(biāo)準(zhǔn)而打造的?!睋?jù)悉,TLSR95系列是目前應(yīng)用于 Matter應(yīng)用開發(fā)和驗證的芯片子系列,TLSR92系列因為其成本的優(yōu)化可以用于量產(chǎn)Matter設(shè)備。

針對芯片成本優(yōu)化和高性能之間的平衡難題如何破解?劉杰指出,泰凌微電子積累了豐富的低功耗、低成本方案經(jīng)驗,采用開源的RiSC-V內(nèi)核,生態(tài)廣泛,有利于眾多的開發(fā)者很快用上TLSR9系列來做產(chǎn)品的開發(fā)。芯片設(shè)計進(jìn)行了優(yōu)化,集成度很高,MCU性能比較上一代做了顯著的升級,又沿用了經(jīng)過市場檢驗后的軟件協(xié)議棧和IP,實現(xiàn)了低成本和高性能。

開發(fā)基于Matter的物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)涉及很多復(fù)雜性——選擇正確的無線協(xié)議并對其進(jìn)行擴(kuò)展以連接多個設(shè)備。為何泰凌微電子選擇Thread認(rèn)證?劉杰說,Thread是2.4 GHz IPv6無線mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù),適合在家庭和建筑物中連接產(chǎn)品。谷歌推出Thread協(xié)議時,重要的特征是這個協(xié)議和互聯(lián)網(wǎng)有很大的親和力。底層都是802.15.4,上層協(xié)議有一些適配的東西,同時,谷歌推出了Open Thread的開源協(xié)議棧,對軟件的開發(fā)上做了一個適配。

Thread最大的機(jī)遇是在Matter上的應(yīng)用,Matter 1.0標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證推出后,國內(nèi)和國際大廠迅速跟進(jìn),也是因為Matter對多樣性的認(rèn)可,包括國外三大巨頭,還有WiFi聯(lián)盟、藍(lán)牙聯(lián)盟和Thread Group都加入,連接的方式呈現(xiàn)多樣性。

通過Matter認(rèn)證,TLS9系列成功解決兩大挑戰(zhàn)

從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上來看,Matter立足于IP網(wǎng)絡(luò),除了原生的Matter over Wi-Fi和Matter over Thread之外,Thread設(shè)備也可以通過邊界路由器(Thread Border Router)和橋接器,引入Zigbee或Z-Wave等其他協(xié)議。目前,Matter 1.0率先支持的協(xié)議分別是以太網(wǎng)、Wi-Fi、低能耗藍(lán)牙和Thread。設(shè)備可以通過藍(lán)牙加入到Matter網(wǎng)絡(luò)中,通過Wi-Fi組成星型網(wǎng)絡(luò)(或Thread組成Mesh網(wǎng)絡(luò))實現(xiàn)互聯(lián)。芯片如何成功通過Matter認(rèn)證呢?

劉杰指出,芯片通過Matter認(rèn)證難度大,主要體現(xiàn)是以往一款芯片的開發(fā)是單協(xié)議居多,藍(lán)牙低功耗產(chǎn)品對應(yīng)的是藍(lán)牙低功耗協(xié)議棧,做一些應(yīng)用開發(fā)就可以。在Matter上面,特別是Matter over Thread上面,涉及到兩大協(xié)議棧,一是藍(lán)牙BLE,二是Thread,芯片要對應(yīng)兩大協(xié)議棧,還可以無縫的工作在一起。

為了讓物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接Matter應(yīng)用,TLSR9系列芯片組需要依賴足夠靈活的操作系統(tǒng),泰凌微電子TLSR9創(chuàng)新地采用了Zephyr實時操作系統(tǒng),可以和Matter進(jìn)行適配?!癦ephyr系統(tǒng)是一個合適的操作系統(tǒng),它基于開源的小尺寸的操作系統(tǒng)內(nèi)核,它注重小的占用空間和可擴(kuò)展性,它應(yīng)用了兩個應(yīng)用編程接口,非常容易的去擴(kuò)展到不同的處理系統(tǒng),考慮到對藍(lán)牙BLE和Thread協(xié)議棧的適配,泰凌微電子物聯(lián)網(wǎng)SoC最近的所有芯片在Thread1.3認(rèn)證的時候,直接是綁上了操作系統(tǒng)去做認(rèn)證了?!眲⒔鼙硎?。

TLSR9的優(yōu)勢體現(xiàn)在實現(xiàn)對于多協(xié)議的支持。TLSR9系列芯片支持領(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范,包括藍(lán)牙5.2,藍(lán)牙低功耗Mesh、Zigbee3.0、Homekit ADK over Bluetooth LE 和 Thread,還支持定制化協(xié)議,包括2.4 GHz定制協(xié)議,支持多種實時操作系統(tǒng) (RTOS) Zephyr, FreeRTOS, Nuttx, Vela, AliOS, HarmonyOS, LiteOS等。

泰凌微電子還為開發(fā)者提供了B91 通用入門套件,這是一個硬件平臺,可用于驗證 TLSR9x 系列芯片組,并開發(fā)多種 2.4 GHz 空中接口標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序,包括藍(lán)牙 5.2(基本數(shù)據(jù)速率(BR)、增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率(EDR)、LE、室內(nèi)定位和藍(lán)牙網(wǎng)格)、Zigbee 3.0、Homekit、6LoWPAN、Thread和2.4GHz專有。

針對Matter設(shè)備安全性考量,劉杰透露,TLSR9系列未來會有一個演進(jìn)的版本,在軟件層和硬件層把安全性增強(qiáng),未來我們在Matter over Thread和Matter over WiFi的產(chǎn)品都會有所布局。

行業(yè)專家表示,未來如果Matter設(shè)備市場發(fā)育良好,眾多廠商會陸續(xù)切入這個市場,現(xiàn)在,我們看到全球頭部的廠商,包括平臺廠商、芯片廠商、設(shè)備廠商,都在積極的擁抱Matter。中國芯片廠商也在持續(xù)地貢獻(xiàn)自己的力量,泰凌微電子TLSR9系列SoC就是一次成功的試水,相信他們的努力為通過Matter認(rèn)證的智能家居設(shè)備、藍(lán)牙低功耗設(shè)備、照明設(shè)備等應(yīng)用終端提供了豐富的芯片選擇。

本文由電子發(fā)燒友原創(chuàng),轉(zhuǎn)載請注明以上來源。微信號zy1052625525。需入群交流,請?zhí)砑游⑿舉lecfans999,投稿爆料采訪需求,請發(fā)郵箱zhangying@elecfans.com。

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