整合无线通讯的MCU相关产品与市场应用
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微控制器(MCU)已广泛应用在各种电子产品，而MCU搭配RF(射频元件)来设计出可透过无线通讯方式的应用产品，在市场上也很普遍。随着穿戴式装置与物联网的兴起，无线通讯元件的需求激增，在低功耗、超小体积的市场需求的驱使之下，使得整合RF功能的MCU也纷纷被开发出来，以一颗抵两颗的诉求，进军多功能的微控制器市场…
智能移动设备的流行，推动了多屏一云的市场应用方向。如今智能装置的应用亦深入到一般的家庭、工业、商业、公共等领域，以发展更多元的智能产品，使得M2M(机器对机器)的互连需求激增，掀起物联网(IoT)的风潮。
由于物联网的应用极为广泛，例如车用电子、医疗电子、穿戴式电子、家电、传感网络(WSN)等领域。其中，穿戴式(Wearable)产品因为是On Body(佩戴在人体上)的特性，必须注重低发热、低功耗、产品体积小、低电磁波等需求，使得MCU产品在设计上，不仅要注重上述需求，而在RF元件搭配上，也最好使用同一家的产品，以达到功耗最佳化设计的目的。
为提升系统整体表现，除了两颗(MCU和RF) IC的产品设计之外，厂商也积极开发出单颗MCU+RF的Wireless MCU产品或模块，这类整合通讯功能的MCU产品，以体积更小、功耗更低、效能更高，能减少BOM Cost(物料成本)等诉求，来吸引系统厂商的导入使用。
刻「话」入微的RF MCU产品介绍
这些Wireless MCU，有搭配初阶(8位元)或中、高端(16/32位元)的MCU产品，并搭配Sub 1GHz频段(主打单纯单次无线遥控？感应？简易监测)或2.4GHz频段(主打遥控控制？传感？监控？WSN？数据传输)的设计。应用在家庭自动化、各式遥控器、灯控、工控、玩具、消费电子产品、胎压监测系统(TPMS)、低功耗WSN等领域。
Atmel(爱特梅尔)推出的ATA874x AVR微控制器家族，就是整合自家ATtiny24/44/84低功耗8位元MCU，以及自家RF元件的产品，MCU具备1MIPs (每秒百万指令)的效能，搭配128/256/512 Bytes的EEPROM，与128/256/512 Bytes的SRAM。在RF方面则采用Sub 1GHz (315/433/868？915MHz)频段，搭配ASK(幅移键控)？FSK(频移键控)的调变技术。适合简单的无线遥控应用。
另外，Atmel也提供ATmegaxxxRFx的Wireless AVR微控制器系列，以ATmega256RFR2、ATmega128RFR2、ATmega64RFR2产品为例，便采用先进RISC架构的8位元MCU 16MHz，具备256K/128K/64K的Flash，8K/4K/2K的EEPROM，32K/16K/8K的RAM。
其RF架构采IEEE 802.15.4的规范，可支持ZigBee、RF4CE、SP100、WirelessHART以及6LoWPAN等网络协定。在产品应用部分，如Pinoccio的WSN Start Kit套件，就包括两个开发模块，采用Atmel RF MCU，并搭配锂电池组、与各式传感器，与WiFi Backpack，售价197美元。
Microchip nanoWatt LXP系列的无线芯片，包含：PIC12F529T48A/T39A和PIC12LF1840T48A/T39A等产品。其MCU端采8bit架构，支持7K的Flash、256Bytes的RAM与256Bytes的EEPROM，其整合RF发射器端采310？928MHz (Sub 1GHz)的频段，支持FSK运作达100Kbps与OOK(开？关键控)运作达10Kbps的传送速度。
ST(意法半导体)的STM32W Wireless MCU家族，以STM32W108产品为例，便是采用ARM Cortex-M3 24MHz处理器，内建64~256KB Flash与8/16K SRAM。RF部分采用2.4GHz频段，支持IEEE 802.15.4、ZigBee与6LoWPAN协定，并具备AES-128硬件加密功能，以保障数据传输安全。
Freescale(飞思卡尔)Kinetis W系列，如Kinetis KW2x无线MCU，采用ARM Cortex-M4的CPU核心，具备512KB的快闪存储器、64KB的RAM与高达64KB的自家专利FlexMemory，并整合了2.4GHz RF收发器，提供安全且低功耗的IEEE 802.15.4无线通讯解决方案，能够支持双Zigbee PAN(个人区网)，以抑制空气中过多的无线信号。
另外低端的KW01则是采Cortex M0+ 48MHz微处理器核心，具备128KB Flash、16KB RAM，搭配Sub 1GHz的RF收发器，可支持GFSK/MSK/GMSK/OOK调变技术，达到600Kbps传输速度。加上拥有自家完整的软硬件开发平台，适合用来开发WSN(无线传感网络)的相关产品。
NXP(恩智浦)的JN516x系列，具备低功耗、高效能的特性。整合了32bit RISC CPU架构，提供1~32MHz的运算处理速度，并整合了128-bie AES编码处理器。主要针对802.15.4架构的无线通讯而设计，提供JenNet-IP、ZigBee SE/Light Link与RF4CE等网络通讯协定
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TI(德仪)的SimpleLink系列，也是强调性价比高、功耗低的Wireless MCU产品，例如CC430系列，就是整合自家MSP430的MCU和CC1101的低功耗RF核心的无线MCU产品，采16位元RISC微控制器20MHz，内建8/16/32KB Flash、2/4KB RAM、并整合Sub-1GHz的FSK/GFSK/MSK/ASK/OOK RF收发器，支持AES128编解码功能与通讯方式，速率达1.2？500Kbps，可应用在低运算需求的无线产品。
而CC2538内建ARM Cortex-M3 32MHz CPU，最高512KB Flash、32KB RAM、4KB ROM，提供AES 128/256、ECC RSA-284等安全设计，并整合802.15.4的无线通讯功能，支持ZigBee Pro/IP Mesh、RF4CE、6LoWPAN等通讯协定。
另外，CC3000平台，则是支持802.11的Wi-Fi标准、CC2540为支持低耗电蓝牙(BLE)无线标准、CC2570/CC2571则是支持ANT通讯协定标准，提供各式无线通讯解决方案。
Infineon (英飞凌)的SmartLEWIS MCU系列，包含PMA 71xx/51xx产品，主打初阶无线控制传输市场。内建8051微控制器，具备6KB Flash与10的GPIO埠，RF采用315/434/868/915MHz等频段，支持ASK/FSK等无线调变技术，可应用在无线控制？感应？监测等领域。
Silicon Labs (芯科实验室)推出的Si10xx系列，则号称是最低功耗的Wireless MCU产品，采25MHz，Single-cycle的8051兼容性CPU，搭配128/64/32/16KB Flash，同时整合自家EZRadioPRO的<1GHz(240？960MHz) FSK/GFSK/OOK RF收发器，可支持到最低0.9V的电压运作。可应用在RFID标签、水表？瓦斯表、感应界面、警铃系统、烟幕？火灾侦测器、可携式健康照护产品等。
另外，Silicon Labs推出高端Ember套件，则采用EM35x系列SoC。以EM351/EM357高效能SoC为例，其内建32-bit ARM Cortex-M3 CPU 6？24MHz，含128？192KB Flash，搭配12KB RAM备读取保护、具AES-128硬件加密功能。可以应用在家庭自动化、安全监测、建筑控制、能源采集和WSN等领域。
「芯」内有「话」的高速RF MCU、SoC模块介绍
相较于上述低耗电、低频段、低传输率的无线应用产品来说，蓝牙、IEEE 802.11 Wi-Fi仍是当今最被广泛应用的无线通讯标准，在需要传输大量数据、与云端做连结的物联网应用中，使用蓝牙或Wi-Fi来设计产品仍有不小的需求。厂商也推出各式整合MCU功能的蓝牙或Wi-Fi的SoC或模块，来进军物联网市场。
以TI的CC3000 Wi-Fi家族，便克服了上述困难，其CC3200就是业界首颗Wi-Fi单芯片，整合了ARM Cortex-M4 MCU与Wi-Fi 802.11b/g/n无线传输功能，具备低功耗、高效率的设计，是针对物联网应用所量身打造的产品，而CC2540则是MCU整合低耗电蓝牙(BLE)无线标准。上述这些产品可以应用在家庭自动化、家电、安全监控产品、智能能源等领域。
若要应用在其他嵌入式系统，也只要另外搭配任何一款低成本、低功耗的MCU，即可实现。TI也提供对应的开发模块与设计参考平台，让系统设计业者选购。
Qualcomm (高通)推出的高端QCA4002/4004低功耗Wi-Fi单芯片，采用内建CPU与Wi-Fi 802.11n (2.4GHz和5GHz频段)收发器的设计，提供40Mbps的传输速度，可应用在各式家电、消费性电子、家庭自动化、照明、感应器网络，甚至及智能插座等应用。像是海尔(Haier)便在自家洗衣乾衣机与空调产品中内建QCA4004，让用户透过Wi-Fi来控制家电。
Broadcom (博通)的BCM20732 WICED Smart低耗电蓝牙模块，则是整合了Cortex-M4 MCU、RF收发器、蓝牙BLE的堆叠层于单颗芯片上，能够应用在玩具、家庭自动化、健康监测、运动仪器等产品，若另外搭配MCU，则可应用在穿戴式产品。
至于其他未整合的物联网无线处理器解决方案部分，有Marvell (美满)的88MC200 (MCU 200MHz) + 88W8801 (Wi-Fi 802.11n)双颗SoC的模块产品，其应用产品有海华(Azurewave)的AW-CU282A，采用Marvell 88MC200 + 88W8782 (802.11bgn)，搭配天线而成的一个模块解决方案。
而其他像是Microchip的PIC32 (MCU) + Wi-Fi 802.11b/g的RF与MRF的模块家族、NXP的MCU + GS1xxx系列Wi-Fi 模块，以及Redpine Signals的Wi-Fi家族开发套件 (采Renesas瑞萨电子的MCU + Wi-Fi模块)都还是采用两颗的方案，来满足物联网的无线连接需求。
