低功耗藍(lán)牙在未來的互聯(lián)世界中將發(fā)揮重要作用。藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（SIG）在今年4月份發(fā)布的報(bào)告《2022藍(lán)牙市場最新資訊》中顯示，藍(lán)牙技術(shù)采用量不斷成長，預(yù)計(jì)未來5年藍(lán)牙出貨量將增長50%，到2026年達(dá)到70億臺(tái)。藍(lán)牙市場的蓬勃發(fā)展反映出在藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟會(huì)員公司的協(xié)力推進(jìn)下，持續(xù)開拓創(chuàng)新，創(chuàng)造一個(gè)更互聯(lián)的世界。
藍(lán)牙出貨量增長預(yù)測（圖源：TI公司）
作為SIG的首批成員企業(yè)，德州儀器（TI）在低功耗藍(lán)牙領(lǐng)域已經(jīng)有二十年的歷史，近日在其連接產(chǎn)品組合中推出了全新的無線微控制器 (MCU)系列新品CC2340，可實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)、低功耗的藍(lán)牙連接功能，而價(jià)格只需競爭器件的一半。
兼顧出色的射頻、功耗表現(xiàn)與低成本
早在2010年，TI便推出了第一代藍(lán)牙低功耗產(chǎn)品——CC254X系列，這也是業(yè)內(nèi)首批低功耗藍(lán)牙SoC，產(chǎn)品至今仍然被廣泛使用，累計(jì)出貨量超過5億片；2015年推出第二代產(chǎn)品——CC2640X系列，相比第一代有兩大技術(shù)更新（一是SoC內(nèi)部CPU內(nèi)核從8051內(nèi)核更新過渡到了Arm內(nèi)核，二是成為市場上首批藍(lán)牙5標(biāo)準(zhǔn)的SoC產(chǎn)品）；2019年推出的第三代產(chǎn)品26x1、2、4則是在內(nèi)存、封裝、模塊上進(jìn)行擴(kuò)展，同時(shí)可以支持精確的室內(nèi)定位和個(gè)人設(shè)備定位，網(wǎng)絡(luò)上也開始支持網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和多協(xié)議運(yùn)行。
CC2340是其第四代產(chǎn)品，有兩大突出優(yōu)勢(shì)：第一是更高質(zhì)量的射頻性能和更好的低功耗性能，第二，高性價(jià)比，TI官網(wǎng)起售價(jià)格低至0.79美元。可以輕松支持BLE、BLE5.0或兼容BLE4.2所有低功耗藍(lán)牙的應(yīng)用，加速客戶的產(chǎn)品創(chuàng)新和上市時(shí)間。
德州儀器(TI) 網(wǎng)絡(luò)連接部門副總裁兼總經(jīng)理Marian Kost表示低功耗的秘訣源于TI的積累和經(jīng)驗(yàn)：“TI在射頻設(shè)計(jì)和制造方面有二十多年的經(jīng)驗(yàn)，在全新一代CC2340產(chǎn)品上，我們把整個(gè)射頻的部分重新優(yōu)化設(shè)計(jì)，將原來一直放在外面的Balum集成到芯片里，提供了非常高的集成度。這些優(yōu)化設(shè)計(jì)讓我們?cè)谔嵘漕l性能的前提下，同時(shí)能夠降低射頻電路的接收和發(fā)送的功耗。同時(shí)，我們可以通過這個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)額外提供非常好的射頻連接的穩(wěn)定性，在各種復(fù)雜和惡劣的工作環(huán)境下，我們的產(chǎn)品都可以提供穩(wěn)定的高可靠的無線互聯(lián)。”
CC2340R2、CC2340R5主要特性（圖源：TI公司）
德州儀器(TI) 中國區(qū)嵌入式與數(shù)字光處理應(yīng)用技術(shù)總監(jiān)師英介紹了TI率先推出的兩個(gè)型號(hào)：CC2340R2、CC2340R5，最大的區(qū)別在內(nèi)存，前者是256KB 閃存，后者是512KB閃存。新產(chǎn)品有一個(gè)Cortex M0 Arm內(nèi)核，最快可以跑到48MHz，可以做到運(yùn)行期間的功耗低至55 uA/MHz，待機(jī)狀態(tài)的電流僅有大約0.83 uA；還有一個(gè)2.4 GHz 射頻收發(fā)器，可以支持BLE和802.15.4，集成內(nèi)部天線適配Balun，內(nèi)部自身天線發(fā)射功率達(dá)8dBm，還可以與TI其他單獨(dú)的功放器件無縫連接，擴(kuò)展到更大的發(fā)射功率。
外設(shè)方面，新產(chǎn)品內(nèi)部帶有DC/DC，可以直接連接電池，具有1.71V~3.8V的寬工作電壓；工作溫度范圍是-40~125℃；內(nèi)存最大有512KB的閃存和36KB SRAM；整合真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，可以實(shí)現(xiàn)AES-128加解密。
常見應(yīng)用場景
借助更大的內(nèi)存、更長的電池壽命、更寬的溫度范圍，工程師可以以實(shí)惠的價(jià)格實(shí)現(xiàn)更多日常連接應(yīng)用，如樓宇自動(dòng)化、零售終端、醫(yī)療、個(gè)人護(hù)理、游戲和遙控器等應(yīng)用。
適用于各類產(chǎn)品（圖源：TI公司）
醫(yī)療應(yīng)用如人體血糖儀，使用CC2340可使得貼在身上的貼片式血糖監(jiān)測裝置與手機(jī)APP實(shí)時(shí)連接，將一天的血糖數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到健康軟件里。CC2340可以完成系統(tǒng)的核心功能，外面可以配合TPS6108升壓轉(zhuǎn)換器來為系統(tǒng)提供更穩(wěn)定的供電，可以用最新的自然光傳感器OPT3006作為喚醒開關(guān)，再配合為了電池側(cè)血糖血氧應(yīng)用所設(shè)計(jì)的傳感器的模擬前端AFE產(chǎn)品，可以做到體積非常小巧，功耗超低，單獨(dú)依靠一個(gè)鈕扣電池就可以運(yùn)行兩周以上，而且可以通過手機(jī)APP實(shí)時(shí)同步和更新管理數(shù)據(jù)。
智能家居應(yīng)用中，CC2340 器件系列可以適應(yīng)集線器類型如恒溫器或集線器，終端設(shè)備如傳感器和執(zhí)行器。集線器可以連接到單獨(dú)的 MCU 或 MPU，傳感器類產(chǎn)品可以是獨(dú)立的無線 SoC，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)低功耗藍(lán)牙和固件更新。隨著智能家居領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，越來越多的用例可以體驗(yàn)到該器件的高性價(jià)比和功能。預(yù)計(jì)到2027年全球智能家居市場將會(huì)達(dá)到3000億美元以上，給各種創(chuàng)新和高效的設(shè)計(jì)帶來巨大的機(jī)遇。
個(gè)人護(hù)理應(yīng)用如電動(dòng)牙刷，除了LED顯示的之外，TI通過DRV8850馬達(dá)震動(dòng)芯片配合加速度傳感器，用來檢測牙刷本身的震動(dòng)和姿態(tài)，以及刷毛在牙齒上的壓力，再加上電源管理芯片，核心還是CC2340R5。CC2340R5使得個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品變得更加智能，一方面更新很多不同的刷動(dòng)模式，另一方面可以把個(gè)人護(hù)理習(xí)慣數(shù)據(jù)收集起來上傳到手機(jī)上，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)很多定制化操作。由于CC2340的睡眠功耗極低，芯片不到1 uA的待機(jī)電流可以讓整個(gè)設(shè)備一次充電后使用很長的時(shí)間；而且體積超小，可以方便地塞到牙刷的本體之中。
師英認(rèn)為，CC2340可以適配到無數(shù)種需要藍(lán)牙低功耗連接的智能電子設(shè)備中。
降低開發(fā)者的門檻
為簡化部署，TI全球的E2E工程師支持論壇和中國本地的FAE團(tuán)隊(duì)都會(huì)提供支持。TI自有的、成熟的低功耗藍(lán)牙堆棧，以及工具和第三方網(wǎng)絡(luò)等也將為設(shè)計(jì)項(xiàng)目中的每個(gè)步驟都提供工具和支持。
Marian Kost指出，TI的SDK在產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初就同步去做，而且TI的所有SDK都是在TI內(nèi)部由自己的軟件團(tuán)隊(duì)來和芯片同步開發(fā)的。TI每個(gè)季度都會(huì)更新SDK版本來解決以往的問題，或是提升它的易用性與功能。客戶的反饋和需求也都會(huì)被體現(xiàn)在每個(gè)季度的軟件版本的更新中。因此，TI的SDK能讓成千上萬的用戶擁有不錯(cuò)的用戶體驗(yàn)感受，而且真正能夠幫到他們快速完成產(chǎn)品的開發(fā)，加速上市時(shí)間。
師英指出，CC2340以及其他CC系列的產(chǎn)品都是統(tǒng)一的SDK，可以向前、向后兼容不同的芯片產(chǎn)品。同時(shí)，在這個(gè)SDK里集成了非常強(qiáng)大、靈活、可裁剪的功能，能夠讓開發(fā)者在同樣的使用習(xí)慣和操作界面下完成不同產(chǎn)品的開發(fā)，這也是很重要的一點(diǎn)。此外，TI的SDK都是完全開放和完全免費(fèi)的。
TI投入了六家新晶圓廠將為今后 10-15 年的增長提供支持。TI的強(qiáng)大支持除了來源于外部制造布局，還包括所投資的300mm 晶圓廠在內(nèi)的不斷擴(kuò)大的TI制造布局。這六家廠包括位于德克薩斯州理查森的新RFAB2（規(guī)模比 RFAB1 大 30% 以上，2022 年下半年開始投產(chǎn)）、收購的位于猶他州李海的 LFAB（這是第 4 家 300mm 晶圓廠，2023 年初開始投產(chǎn)），還有TI計(jì)劃在德克薩斯州謝爾曼建造的第 5 ~ 8 家 300mm 晶圓廠（4倍于 RFAB2 的規(guī)模，晶圓廠 1 將于 2025 年開始投產(chǎn)）。隨著市場需求的擴(kuò)大，CC2340 無線 MCU 將由這些工廠來提供支持。
目前已經(jīng)可以在TI網(wǎng)站上申請(qǐng)CC2340樣品和開發(fā)板，CC2340正式量產(chǎn)時(shí)間在2023年上半年。TI此次低功耗藍(lán)牙MCU有助于其在持續(xù)增長的藍(lán)牙設(shè)備市場中進(jìn)一步搶占市場份額，保持長期競爭優(yōu)勢(shì)。
