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ZigBee 芯片AT86RF233与EFR32MG21的横向对比

    早在2014年以前,ATMEL(Microchip)就做出了在当时功耗水平极低的AT86RF233芯片,直到如果这个芯片仍然在许多体积和功耗要求比较高的设备作为设计方案之一,一般是配合MSP430完成整个方案。不过5年后,新产品的出现,让这个优势已经不复存在。本文以Silicon labs于2019年Q1发布的EFR32MG21芯片作为例子,介绍产品的设计可供选择的其他方案,这也许可以让各位读者的项目得到进一步的提升。
      应该先要说明一点, AT86RF233仅仅是射频单元(Radio Transceiver ), 如果要运行zigbee协议它至少还需要搭配一个单片机,比如(MSP430/AVR)。EFR32MG21(下文称为MG21)则是一个完整的ZigBee芯片(System On Chip),可直接运行ZigBee/Thread协议栈。

MCU参数对比
MCU参数对比

     AT86RF233是没有MCU,所以它的MCU参数是不存在的,可以搭用任意的MCU,原则上来说,从8051到电脑处理器都可以。这里给出MG21的MCU参数,主要是为了方便各位读者了解当前ZigBee SOC的技术现状。

射频参数对比
射频参数对比

    射频指标是评估通信质量的重要参数,从接收到来,MG21将会是AT86RF233的两倍,3dB的差别在技术是非常大的。发射功率现在可以做到单片直接输出20dBm(即100mW),AT86RF233的输出是4dBm(即2.5mW)。这也代表了在相同环境中,通信距离会有明显不同,除非干扰极其严重,ZigBee 16个信息都被占用。不过这让MG21的功耗有所增加。

功耗对比 
功耗对比

    正如此前所说,由于MG21的射频指标较高,功耗方面也会受到影响,不过在与AT86RF233的对比上(事实上还要考虑AT86RF233还要接一个单片机),两者的功耗水平各有高低。在接收方面,MG21的表现更好,相对低了2.4ma,在发送时,同样为0dBm,则电流要高了大致5ma。由于MG21已经采用40nm工艺,因此总体来看,性能的提升没有带了功耗的大幅上升。另外还要考虑到,在Mesh网络中,设备有绝大部分时间(也许超过90%)都是在接收状态。

外设功能对比
外设功能对比

    这一项的比较不太重要,因为AT86RF233仅有的一个SPI口,也必将用于和主控进行通信,没有其他功能,不过这里还是列出了MG21常用外设的数量和功能,比如常用的ADC, 串口,看门狗等等,都已经集成。不过在zigbee协议当中,最重要的外设应该是硬件加密,这个关系到产品的安全,功耗和执行速度。在ZigBee 3.0当中,将安全提高了相当重要的地位。

体积与封装
体积与封装

    两者都是QFN32,不过在面积上有所不同,MG21采用了更小面积4x4的封装,并且还提供了20个GPIO可以使用,目前在PCB板设计方面,MG21一般采用4层。

开发环境与工具
开发环境与工具

      两者都可以买到原厂的开发工具,不过若想在中国购买中国,并获得本土支持,则不太一样,模块方面原厂也都有模组提供,开发者可以直接购买评估深圳市新一信息技术有限公司是MG21在国内的代理商和方案公司,对产品的设计和开发均有支持。也有相应的方案公司设计尺寸比较小的模组,以方便国内用户。
       Silicon Labs带来全新的EFR32MG21A系列多协议芯片,支持ZigBee, BLE, Thread,采用40nm工艺,-104.5dBm超高接收灵敏度,直接输出20dBm信号无需PA, 4mmx4mm的小封装,工业级温度标准,最大1M flash, 96K ram, 1.71V ~ 3.8V宽电压工作范围,集成硬件加密单元,支持ADC和PWM,是智能照明的首选无线连接方案。


深圳市新一信息技术有限公司(Newbit Info)专业生产蓝牙模块、wifi模块、ZigBee模块等物联网模块,是一家以技术为核心,专注物联网射频通信领域,集合射频核心器件供应以及整体解决方案的高新技术企业。与国内外多家知名半导体厂商(Ti、SI、NORDIC、MAXSCEND)保持紧密合作。公司汇聚了一批在半导体和射频行业拥有多年经验的资深人士,技术领先、积累深厚,可为客户提供无线通信协议、无线通信模块、智能硬件解决方案、智能应用软件APP、云平台灯软硬件产品、产品设计和服务。特色的一站式服务方式可以帮助客户在最短时间内完成产品研制、生产,成就客户价值。