Les microcontrôleurs sans fil BG22E, MG22E et FG22E de Silicon Labs ciblent la récupération d’énergie et les appareils IoT sans batterie

BG22E MG22E FG22E energy harvesting wireless microcontroller

Silicon Labs xG22E est une famille de SoC sans fil composée des BG22E, MG22E et FG22E et conçue pour fonctionner dans une enveloppe de puissance ultra-faible requise pour les applications de récupération d’énergie sans batterie telles que les étiquettes électroniques d’étagères, les capteurs Smart Home, les télécommandes. , et ainsi de suite.

Comme les Silicon Labs MG26, BG26 et PG26 récemment annoncés, la nouvelle famille xG22E est dotée d’un cœur Cortex-M33 cadencé jusqu’à 76,8 MHz. En tant qu’évolution du BG22 basse consommation, le BG22E offre une connectivité Bluetooth 5.4 LE avec « Conservation d’énergie » pour améliorer encore la longévité de la batterie et même prendre en charge des conceptions qui éliminent le besoin de batteries. Le MG22E est similaire mais intègre une radio 802.15.4 pour la connectivité Zigbee, et le FG22E fournit une fréquence propriétaire de 2,4 GHz et le Cortex-M33 est cadencé jusqu’à 38,4 MHz.

Microcontrôleur sans fil de récupération d'énergie BG22E MG22E FG22E
Schéma fonctionnel pour BG22E et MG22E. Le FG22E est similaire mais ne prend en charge que le protocole propriétaire 2,4 GHz.

Spécifications des Silicon Labs BG22E, MG22E, FG22E :

  • MCU – Arm Cortex-M33 à 76,8 MHz avec DSP et FPU (38,4 MHz pour FG22E)
  • Mémoire – Jusqu’à 32 Ko de mémoire de données RAM
  • Stockage – Jusqu’à 512 Ko de mémoire de programme flash
  • Sans fil
    • Fonctionnement radio 2,4 GHz
    • Prise en charge du protocole
      • BG22E
        • Bluetooth 5.4 basse consommation
        • Radiogoniométrie utilisant l’angle d’arrivée (AoA) et l’angle de départ (AoD)
        • Maillage Bluetooth
        • 2,4 GHz Propriétaire
      • MG22E
        • Bluetooth 5.2 basse consommation
        • Radiogoniométrie utilisant l’angle d’arrivée (AoA) et l’angle de départ (AoD)
        • Nœud Bluetooth Mesh Low Power (pièces de 512 Ko uniquement)
        • Zigbee PRO/Énergie verte
        • 2,4 GHz Propriétaire
      • FG22E – 2,4 GHz propriétaire
    • Performances radiophoniques
      • Sensibilité
        • -106,7 dBm à 125 kbit/s GFSK
        • -Sensibilité de -102,3 dBm à 250 kbps GFSK (MG22E uniquement)
        • -Sensibilité de -102,3 dBm à 250 kbps O-QPSK DSSS (FG22E uniquement)
        • -98,9 dBm à 1 Mbit/s GFSK
        • -96,2 dBm à 2 Mbit/s GFSK
      • Puissance TX jusqu’à 6 dBm
      • Courant – 2,5 mA Rx ; 3,4 mA en émission à 0 dBm ; 7,5 mA en émission à 6 dBm
  • Périphériques
    • CAN SAR 12 bits à 1 Ms/s
    • Jusqu’à 26 broches GPIO avec conservation de l’état de sortie et interruptions asynchrones
    • Contrôleur DMA 8 canaux
    • Système de réflexe périphérique (PRS) à 12 canaux
    • 4x minuterie/compteur 16 bits avec 3 canaux de comparaison/capture/PWM
    • 1x minuterie/compteur 32 bits avec 3 canaux de comparaison/capture/PWM
    • Compteur en temps réel 32 bits
    • Minuterie basse consommation 24 bits pour la génération de formes d’onde
    • 1x minuterie de surveillance
    • 2x USART (UART/SPI/SmartCard (ISO 7816)/IrDA/I2S)
    • 1x UART amélioré (EUART)
    • 2x interfaces I2C avec prise en charge SMBus
    • Interface de microphone numérique (PDM)
    • Oscillateur RC basse fréquence de précision permettant un fonctionnement monocristallin
    • RFSENSE avec mode OOK sélectif
    • Capteur de température de matrice avec une précision de +/-2 degrés C
  • Sécurité
    • Démarrage sécurisé avec Root of Trust et Secure Loader (RTSL) (Fait partie de la famille xG22, mais pas xG22E)
    • Accélération cryptographique matérielle pour AES128/256, SHA-1, SHA-2 (jusqu’à 256 bits), ECC (jusqu’à 256 bits), ECDSA et ECDH
    • Générateur de nombres aléatoires (TRNG) conforme aux normes NIST SP800-90 et AIS-31
    • Zone de confiance ARM
    • Débogage sécurisé avec verrouillage/déverrouillage (Fait partie de la famille xG22, mais pas xG22E)
  • Tension d’alimentation – Alimentation simple de 1,71 V à 3,8 V
  • Consommation d’énergie
    • Courant Rx 3,6 mA (GFSK 1 Mbit/s)
    • Courant RX 3,9 mA (250 kbps O-QPSK DSSS) – MG22E et FF22E
    • Courant d’émission de 4,1 mA à 0 dBm
    • Courant d’émission de 8,2 mA à 6 dBm
    • 27 μA/MHz en mode actif (EM0) à 76,8 MHz
    • 26 μA/MHz en mode actif (EM0) à 38,4 MHz
    • Courant EM2 DeepSleep de 1,40 μA (rétention de RAM de 32 Ko et RTC exécuté à partir de LFXO)
    • Courant EM2 DeepSleep de 1,75 μA (rétention de RAM de 32 Ko et RTC fonctionnant à partir de Precision LFRCO)
    • Courant EM3 DeepSleep de 1,05 μA (rétention de RAM de 8 Ko et RTC fonctionnant depuis ULFRCO)
    • Courant EM4 de 0,17 µA
  • Plage de température – -40 °C à 125 °C
  • Paquets
    • QFN40 – 5 x 5 x 0,85 mm
    • QFN32 – 4 x 4 x 0,85 mm
    • TQFN32 – 4 x 4 x 0,30 mm
Kit Explorateur SiLabs xG22E
Kit Explorateur SiLabs xG22E

Les BG22E, MG22E et FG22E semblent identiques aux BG22, MG22 et FG22, à l’exception des fonctionnalités de sécurité supprimées et de la fonctionnalité « Puissance ambiante » qui n’est pas clairement documentée au moment de la rédaction. Les points forts des nouvelles pièces « E » comprennent :

  • Démarrage à froid ultra-rapide et à faible consommation d’énergie pour les applications commençant à partir d’un état sans énergie pour transmettre des paquets, puis se remettre rapidement en veille. Un appareil xG22E se réveille en seulement huit millisecondes et utilise seulement 150 microjoules, soit environ 0,003 % de l’énergie nécessaire pour alimenter une ampoule LED équivalente à 60 watts pendant une seconde.
  • Le sommeil profond et le réveil rapide, économes en énergie, réduisent l’énergie de réveil de 78 % par rapport aux autres appareils (sans nom) de Silicon Labs.
  • Transition de mode énergétique économe en énergie pour entrer et sortir des modes énergétiques en atténuant les pics ou les appels de courant, qui peuvent nuire à la capacité de stockage d’énergie.
  • Plusieurs options de réveil en veille profonde, telles que les sources de réveil RFSense, GPIO et RTC à partir du mode de veille EM4 le plus profond, sont idéales pour un stockage étendu.

Les microcontrôleurs sans fil Silicon Labs xG22E fonctionnent avec les circuits intégrés à gestion d’énergie (PMIC) e-peas conçus pour la récupération d’énergie, ce que nous avons déjà vu dans la carte Conexio Stratus (récupération d’énergie solaire) et le kit de développement de récupération d’énergie active WattUp 1W.

Les sociétés ont co-développé deux boucliers de récupération d’énergie pour le kit xG22E Explorer optimisé en énergie de Silicon Labs. L’un des boucliers s’appuie sur le double récolteur AEM13920, qui lui permet d’extraire simultanément de l’énergie de deux sources d’énergie distinctes telles que la lumière intérieure ou extérieure, les gradients thermiques et les ondes électromagnétiques. Le deuxième bouclier est basé sur le bouclier AEM00300 d’e-peas pour récupérer l’énergie de sources d’énergie pulsées aléatoires. Les deux sont conçus pour s’insérer dans le kit Explorer illustré ci-dessus.

Le communiqué de presse ne mentionne pas quand la famille xG22 sera disponible, mais nous pouvons obtenir cette information dans le billet de blog associé, Silicon Labs prévoyant que le xG22E sera généralement disponible en juin. Plus de détails peuvent être trouvés sur les pages produits, et la société organisera une conférence technique sur le déballage le 9 mai présentant le nouveau kit xG22E Explorer.

Retrouvez l’histoire de Raspberry Pi dans cette vidéo :

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