跨平臺，跨生態的無線連接方案成為物聯網世界的唯一選擇

曾經“井水不犯河水”的無線技術開始萬眾一“芯”。在物聯網世界中，各種無線互連技術相互之間的競爭互有攻守，各成其就，不過時至今日，在碎片化的IoT市場“一家通吃”是一個不可完成的任務，“共存”成為一個可行的選擇。通過通用無線標準，將不同平臺的應用連接在一起，是發展IoT世界的核心任務。

低功耗藍牙作為消費電子市場中最廉價的通用無線技術，因為海量的手機市場的生態完善，成為滲透率最高的無線技術。根據2018《藍牙市場最新資訊》的預測，到2022年，97%出貨的藍牙芯片將會採用低功耗藍牙技術。這份報告同樣指出，僅今年的藍牙點對點數據傳輸設備出貨量就將超過5.5億件。

同時，物聯網、工業4.0、AI、智能駕駛等新興應用對MCU提出了更多新的要求，包括處理能力提升、數據採集速度與精度、通信協議接口、可靠性和穩定性等，相應地需要高性能、低功耗、高可靠性、超大容量Flash和RAM，支持多種網絡接口、無線技術和OTA（空中升級），以及嚴格的功能安全和網絡安全。這些新技術將引領新一代MCU的技術升級。“隨著無線技術的成熟，無線功能作為MCU的標準外設遲早都要到來。”一直做MCU研究的業界專家唐曉泉總結說。

然而，當以低功耗藍牙技術作為通用無線技術來連接不同MCU物聯網平臺並面向應用時，面臨許多問題：如何配置芯片的硬件資源，支持不同的應用需求；如何在芯片複雜性增加的前提下，依然保持高可靠低成本特性；如何提高無線應用的可靠、易用的開發工具等。。。

通用MCU面臨的無線技術鴻溝

多年來，對於通用MCU芯片廠商，面臨的最大挑戰就是在激烈的市場競爭中保持差異化，高品質，方案解決能力和完善配套開發軟件。差異化意味著MCU芯片的定義需要面對市場需求快速收斂。通常一顆MCU產品從定義到面向市場，大約3~6個月時間。

然後，以藍牙為代表的射頻技術，與MCU的設計製造應用流程有諸多不同：

1. 開發一款射頻SOC芯片的週期遠遠長於開發一款MCU芯片。在設計上，射頻技術的工作頻率通常在1GHz以上，處理的是在時間和強度上連續分佈的模擬信號。而MCU技術通常在100MHz,處理的是在時間離散的“0”和“1”的邏輯信號。這兩種芯片設計的數學物理模型和實現方法有巨大差異，需要完全不同的知識背景的設計人才，他們的工作經驗，設計流程和思維方式也截然不同。通常一顆全新的射頻芯片，在有5年以上設計經驗的設計者的工作下，開發週期在2~5年左右。在生產製造上，射頻芯片通常需要用到諸如片上電感，介質電容等射頻技術特有的工藝流程。而MCU製造通常會用到諸如Flash工藝等。這兩類製造工藝幾乎不能完全複用，因而，在晶圓製造成本上是疊加的。同時，在芯片的封裝，測試和品控標準上，射頻芯片的設備造價和流程複雜度遠高於MCU。

2. 在芯片的應用開發上，射頻芯片的開發者需要更多的射頻經驗來解決信號干擾，反饋和匹配等問題，所需要的調試儀器，如頻譜分析儀，網絡分析儀等，都是與MCU生態中的儀器不一樣。MCU方案的調試，主要是解決功能問題，而射頻方案的開發更多的工作是解決PCB上的信號完整性問題。因而對開發者提出更高的要求。

綜上，MCU芯片和射頻芯片，在開發技術，知識積累，應用開發上，設計週期上和流程上將會遇到極大的差異。這就是我們看到MCU公司的無線部門很難發展壯大的重要原因。這些問題，不僅僅在國際大牌MCU公司中存在，在國內的MCU公司，這一問題應該更加嚴重。

用通用BLE射頻前端作為跨越的橋樑

一顆價廉物美品質有保證的BLE射頻前端芯片通過簡單接口，與通用MCU芯片通信，是一個優化的無線MCU的解決方案。在這個解決方案中，射頻芯片的設計，製造和質量管控遵循模擬射頻芯片電路的流程來完成，而通用MCU芯片按照傳統邏輯芯片電路的流程來完成。這樣，整體的性價比和Time-to-Market的時間將大大縮短。而MCU芯片可以將主要的設計力量投放在與應用相關的開發上。這樣，讓整個設計流程和投入變得簡單而有效。

兩顆芯片通過PCB模組或合封的方式來完成功能組合。這一工作，可以通過MCU或射頻芯片原廠來完成，也可以通過方案商來完成。射頻芯片廠家通過提供芯片驅動和軟件協議棧來支持無線功能的實現。

這樣，通過通用BLE射頻芯片和多樣化的MCU芯片組合，廠家可以快速組合出多樣化的靈活的BLE單芯片或模塊化解決方案，來適應不同的生態需求和市場需求。

通用無線射頻的功能和特點

射頻芯片與MCU之間的接口要非常簡單和通用。SPI接口是MCU行業最常用的兼容性最好的接口。這種接口不限於兩顆芯片之間的時鐘異步，對信號的傳輸成功率有很好的保證。

射頻芯片結構簡單，性價比高。射頻芯片的結構要足夠簡單，成本低，封裝或晶圓面積要足夠小，以便於模塊和合封方案的設計。

射頻芯片對應的協議棧設計精簡。協議棧如果用軟件來實現，並運行在MCU上的情況下，代碼和程序所佔用的空間和運算量會影響MCU的應用程序的開發能力，也會是MCU生態最大的考量。代碼精簡的協議棧將是降低MCU接入門檻的最大因素。

射頻芯片供應商要提供完整的兼容性保障。藍牙兼容性是所有藍牙芯片供應商面臨的最棘手也是最開放的問題。快速，及時，有效的解決客戶產品的兼容性問題，是通用藍牙射頻芯片供應商所提供的最重要的技術保障。

射頻芯片供應商不僅能夠提供封裝片，還能提供晶圓合封生產中的封裝測試的專業支持。提供小體積的封裝片不僅僅能夠滿足系統驗證和早期調試的要求，還能夠滿足一部分小批量的方案商的需求。同時，芯片供應商需要提供完整的射頻測試的流程支持。這部分的專業技能，是MCU公司所不具備的。

業界性價比最高的通用BLE射頻前端芯片：MG126

如何可以給現有MCU快速增加BLE功能，提供BLE協議棧集成和SIP方案，可以使MCU廠商經濟、快速的集成BLE，更好的適應物聯網市場。在行業中能夠提供通用BLE無線前端芯片的公司鳳毛麟角。這種芯片硬件設計非常精簡，但是其配合的協議棧和軟件支持上需要長期對藍牙和手機生態的經驗，同時，需要設計者對各類MCU生態有深刻的瞭解。這種解決方案在技術跨度上非常大。上海巨微集成電路有限公司的提供的MG126就是其中的佼佼者。

MG126面向MCU芯片生態，根據應用和功能需求的不同，搭配合適資源的MCU芯片，節省成本，提供高性價比的解決方案，靈活適應物聯網的碎片化應用。

MG126使用獨創的創新架構設計，採用常見的SPI通信接口，芯片本身不需要額外的喚醒信號已節省MCU IO資源。前端芯片包含RF和BLE數字基帶，完成BLE廣播和數據的接收/發送和調製/解調以及基帶數據轉換。BLE協議棧運行在MCU上，複用MCU強大的處理和控制能力，提高了MCU的資源利用率。該芯片採用QFN16封裝，體積只有3mmX3mm。

MG126創新的架構設計

在BLE協議棧設計上，上層協議嚴格按照分層設計和模塊劃分以增加設計獨立性和代碼可讀性。Host協議棧包括L2CAP、ATT/GATT、GAP、SM，以及常用的profile，巨微協議棧符合BLE規範並通過了藍牙SIG BQB認證測試。

巨微BLE協議棧劃分

同時巨微BLE協議棧充分優化和減少了對MCU的資源需求。以ARM Cortex-M0為例，實現BLE連接應用需要的系統資源如下：

經過4年的不斷打磨，同時結合15年在藍牙領域的浸淫。巨微的藍牙專家們設計出的獨特的低功耗藍牙協議棧解決方案，其代碼量和運行消耗資源都遠遠優於國際主流相應IP的供應商。

巨微提供基於客戶MCU平臺的BLE協議棧移植服務和常用BLE應用開發示例源碼，對於SIP提供封裝支持和BLE RF射頻FT測試支持，幫助MCU廠商/客戶跨越BLE射頻芯片和協議棧的漫長開發，實現BLE產品快速Time To Market，達成合作共贏。

• 基於客戶MCU平臺的協議棧移植服務，並提供數據透傳的基帶/協議棧庫和代碼

• 其他HID等Profile，包括軟件AES

• 巨微RF芯片驅動

• MG126藍牙射頻芯片

• MG126晶粒供合封

• 協議棧維護和支持

• 射頻FT測試解決方案

值得一提的是，巨微所提供的通用射頻前端芯片解決方案，不僅僅能夠解決通用MCU公司的無RF芯之痛，省掉MCU公司大量的研發，IP和流片投入。同時，對於其他領域的芯片公司，比如傳感器芯片，WiFi芯片，都可以快速組合，迅速產生對市場有價值的組合芯片和方案。

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關鍵字: 軟件 網絡安全 通信