對(duì)于物聯(lián)網(wǎng) （IoT）、可穿戴設(shè)備、互聯(lián)家居和樓宇自動(dòng)化應(yīng)用，藍(lán)牙連接和低功耗性能是大規(guī)模產(chǎn)品中電池供電設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要求。在構(gòu)建這些設(shè)計(jì)時(shí)，開(kāi)發(fā)人員很難在緊張的功耗預(yù)算內(nèi)，找到能夠提供高性能功能的低成本藍(lán)牙片上系統(tǒng) （SoC） 器件。為了滿足低成本、低功耗設(shè)計(jì)解決方案的需求，開(kāi)發(fā)人員常常不得不在性能方面做出妥協(xié)，甚至犧牲安全性等日益重要的功能。

　　為了降低所需的妥協(xié)程度，藍(lán)牙 5.2 規(guī)格包含了一些節(jié)能特性，如 LE 功率控制、周期性廣播同步傳輸 （PAST），以及先進(jìn)的低功耗網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和位置跟蹤功能?，F(xiàn)在需要的是支持這些功能的單一集成 IC，以及支持該 IC 的相關(guān)開(kāi)發(fā)套件和軟件，以便允許開(kāi)發(fā)人員使用藍(lán)牙 5.2 的低功耗增強(qiáng)功能快速高效地啟動(dòng)和運(yùn)行。

　　本文介紹了 Silicon Labs 的 EFR32BG22 藍(lán)牙低功耗 5.2 SoC 系列如何能滿足電池供電產(chǎn)品的各種功耗和性能要求。通過(guò)使用 EFR32BG22 SoC 系列及其關(guān)聯(lián)的開(kāi)發(fā)生態(tài)系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)人員可以構(gòu)建 IoT 設(shè)備和其他電池供電的產(chǎn)品，讓其能夠借助單個(gè) CR2032 鈕扣電池持續(xù)運(yùn)行超過(guò) 5 年，或者借助 CR2354 電池持續(xù)運(yùn)行 10 年以上。

　　利用高級(jí) BLE 功能優(yōu)化功率

　　藍(lán)牙連接已成為大眾市場(chǎng)消費(fèi)產(chǎn)品中的一項(xiàng)常見(jiàn)功能，但更高級(jí)的低功耗藍(lán)牙 （BLE） 功能的出現(xiàn)，有望帶來(lái)一系列更先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品、可穿戴設(shè)備和其他移動(dòng)產(chǎn)品。不過(guò)，在提供這些功能的同時(shí)，開(kāi)發(fā)人員也面臨著延長(zhǎng)電池壽命和增強(qiáng)產(chǎn)品安全性的潛在期望。

　　在任何藍(lán)牙數(shù)據(jù)交換、網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)交易或定位服務(wù)操作底層，發(fā)射器功率設(shè)置的選擇對(duì)于實(shí)現(xiàn)高信噪比 （SNR） 至關(guān)重要。如果發(fā)射器功率設(shè)置過(guò)低，降低的 SNR 會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤率升高。如果設(shè)置過(guò)高，發(fā)射器件不僅會(huì)浪費(fèi)功率，而且其高功率信號(hào)會(huì)由于增加多節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中的干擾，或使附近的接收器飽和，而導(dǎo)致通信故障。

　　功率控制：在藍(lán)牙 5.2 中引入 LE 功率控制功能后，即可解決這些問(wèn)題，其中使用協(xié)議讓 BLE 器件與其接收器交互，以實(shí)現(xiàn)最佳的發(fā)射器功率設(shè)置。而接收器件可以使用 LE 功率控制協(xié)議來(lái)請(qǐng)求兼容的發(fā)射器更改發(fā)射功率水平，以改善接收器的 SNR。同樣，發(fā)射器可以根據(jù)需要使用 LE 功率控制數(shù)據(jù)，將發(fā)射功率降至仍可用于接收器的水平。其中，發(fā)射器可以利用接收器提供的接收信號(hào)強(qiáng)度指示器 （RSSI） 來(lái)獨(dú)立調(diào)整發(fā)射功率輸出。

　　在某些應(yīng)用中，開(kāi)發(fā)人員更關(guān)心的是確保他們的設(shè)備有足夠的發(fā)射功率來(lái)到達(dá)某個(gè)遠(yuǎn)程主機(jī)或通信中心，而不是優(yōu)化發(fā)射功率。傳統(tǒng)上，確保遠(yuǎn)距離有效無(wú)線連接的需求一直與功耗和安全性背道而馳，尤其是在處于電池供電產(chǎn)品核心的資源受限設(shè)計(jì)中。

　　網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)：使用 BLE 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，將無(wú)需通過(guò)高發(fā)射功率到達(dá)遠(yuǎn)程主機(jī)。此時(shí)，電池供電的設(shè)備使用低功耗通信方式與附近的線路供電節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。由于消息是從一個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，因此甚至在使用設(shè)備最大發(fā)射功率和接收器最高靈敏度都無(wú)法達(dá)到的遠(yuǎn)距離上，低功率設(shè)備也可以進(jìn)行通信。在家庭或樓宇自動(dòng)化等應(yīng)用中，開(kāi)發(fā)人員可以進(jìn)一步利用藍(lán)牙的廣播功能，讓多個(gè)設(shè)備響應(yīng)單個(gè)命令進(jìn)行操作，例如調(diào)整區(qū)域照明。這些網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)協(xié)議使用低功耗藍(lán)牙技術(shù)后，有助于滿足擴(kuò)展工作范圍和低功耗運(yùn)行這對(duì)相互矛盾的需求。

　　定位服務(wù)：藍(lán)牙定位服務(wù)需要有效的信號(hào)處理能力，這就更難實(shí)現(xiàn)高效的無(wú)線電操作。藍(lán)牙中無(wú)線電測(cè)向功能的推出，讓開(kāi)發(fā)人員可以實(shí)施用于資產(chǎn)跟蹤的實(shí)時(shí)定位系統(tǒng) （RTLS），或用于在建筑物內(nèi)導(dǎo)航的室內(nèi)定位系統(tǒng) （IPS）。隨著藍(lán)牙 5.1 中引入到達(dá)角 （AoA） 和出發(fā)角 （AoD） 的測(cè)向支持，RTLS 和 IPS 應(yīng)用可以達(dá)到早期基于 RSSI 的方法所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的定位精度。

　　AoA 和 AoD 方法本質(zhì)上提供了互補(bǔ)功能。多天線接收器可使用 AoA 計(jì)算來(lái)跟蹤移動(dòng)資產(chǎn)的位置，而該資產(chǎn)會(huì)廣播來(lái)自單天線的測(cè)向信號(hào)。相反，多天線發(fā)射器可使可穿戴設(shè)備等設(shè)備使用 AoD 計(jì)算來(lái)確定其位置（圖 1）。

圖 1：藍(lán)牙的 AoA 方法允許接收器使用天線陣列來(lái)精確確定發(fā)射資產(chǎn)的位置，而 AoD 方法允許接收設(shè)備（例如可穿戴設(shè)備）找到自身相對(duì)于天線陣列的位置。（圖片來(lái)源：Bluetooth SIG）

　　在每種方法中，AoA 接收器或 AoD 設(shè)備都使用正交信號(hào)處理功能，分別確定與多天線陣列接收或廣播信號(hào)相關(guān)的相移。反過(guò)來(lái)，對(duì)于使用 AoA 方法跟蹤的資產(chǎn)，或使用 AoD 方法確定其位置的設(shè)備，設(shè)備要求也有所不同。跟蹤的資產(chǎn)需要盡可能低的功耗，以確保在發(fā)射信號(hào)的同時(shí)延長(zhǎng)電池壽命。相比之下，定位設(shè)備需要足夠的處理能力，以使用發(fā)射的同相 （I） 和正交 （Q） 分量來(lái)處理相移計(jì)算，這些分量與在移動(dòng)時(shí)保持精確位置信息所需的 IQ 采樣相關(guān)聯(lián)。

　　附加的藍(lán)牙功能使開(kāi)發(fā)人員可以降低功耗，而不會(huì)損失定位精度。例如，為了在可穿戴設(shè)備中實(shí)現(xiàn) AoD，藍(lán)牙協(xié)議允許發(fā)射器和接收器同步各自的活動(dòng)，以便兩者可同時(shí)喚醒以完成位置掃描。借助這種方法，設(shè)備便不必浪費(fèi)能量來(lái)隨機(jī)發(fā)送或偵聽(tīng)廣播數(shù)據(jù)包。無(wú)線處理器只需在低功耗模式下休眠，直到內(nèi)置的定時(shí)器在需要的時(shí)間喚醒它們。在使用這種同步方法時(shí)，若大量發(fā)射器和接收器彼此鄰近工作，則也會(huì)緩解可能發(fā)生的沖突和效率損失問(wèn)題。

　　藍(lán)牙的周期性廣播同步傳輸 （PAST） 提供了一種方法，能進(jìn)一步降低配對(duì)設(shè)備（如可穿戴設(shè)備和智能手機(jī)）的功耗（圖 2）。

圖 2：可穿戴設(shè)備不需要消耗功率來(lái)維持與發(fā)射器的同步連接（左），而是可以使用藍(lán)牙的 PAST 機(jī)制，通過(guò)依靠配對(duì)的智能手機(jī)來(lái)提供所需的同步數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)功耗降低（右）。（圖片來(lái)源：Bluetooth SIG）

　　借助 PAST，可穿戴設(shè)備依賴于智能手機(jī)與發(fā)射器的周期性廣播同步。因此，功耗受限的可穿戴設(shè)備可避免與喚醒并執(zhí)行與發(fā)射器的同步廣播交易相關(guān)的功率成本。如果在電池電量不足的情況下有需求，可穿戴設(shè)備還可以進(jìn)一步降低與智能手機(jī)更新定位數(shù)據(jù)的速率，以犧牲定位精度為代價(jià)換取更長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間。

　　不過(guò)，要充分利用 BLE 的高級(jí)功能，開(kāi)發(fā)人員需要藍(lán)牙 SoC 能夠滿足相關(guān)的沖突要求：既要降低功耗，又要提供高性能計(jì)算能力。Silicon Labs 的 EFR32BG22 低功耗藍(lán)牙 5.2 SoC 系列經(jīng)過(guò)特別設(shè)計(jì)，可在大批量的電池供電產(chǎn)品中支持這些要求。

　　滿足功耗和性能要求

　　Silicon Labs 的 EFR32BG22 低功耗藍(lán)牙 5.2 SoC 系列架構(gòu)基于 Arm? Cortex?-M33 內(nèi)核構(gòu)建而成，集成了電池供電 IoT 設(shè)備、可穿戴設(shè)備和其他移動(dòng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中所需的全套特性和功能（圖 3）。

圖 3：Silicon Labs 的 EFR32BG22 SoC 架構(gòu)結(jié)合使用 Arm Cortex-M33 內(nèi)核和一整套外設(shè)，產(chǎn)品功能可用于在低功耗設(shè)計(jì)中優(yōu)化 BLE 通信、增強(qiáng)安全性并最小化功耗。（圖片來(lái)源：Silicon Labs）

　　除了 Arm Cortex-M33 內(nèi)核和關(guān)聯(lián)內(nèi)存外，基本 EFR32BG22 SoC 架構(gòu)還組合了各種串行接口、GPIO 通道、時(shí)鐘和計(jì)時(shí)器。集成的 12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC） 支持單端或差分輸入處理，采樣速率高達(dá) 1 兆樣本/秒 （MSPS），其新穎的架構(gòu)還將逐次逼近寄存器 （SAR） 和三角積分轉(zhuǎn)換器的元素組合在一起。

　　在 EFR32BG22 系列中，不同系列產(chǎn)品可用于滿足特定的處理和藍(lán)牙運(yùn)行要求。例如，對(duì)于有更多計(jì)算密集型需求的設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)人員可以選擇 EFR32BG22C222 SoC，它提供了更高速度的內(nèi)核、更多 GPIO 和更高的發(fā)射 （TX） 功率。而對(duì)于為 RTLS 或 IPS 應(yīng)用而構(gòu)建的設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)人員可以轉(zhuǎn)向 EFR32BG22C224 SoC，它具有內(nèi)置 IQ 采樣支持和增強(qiáng)的接收器 （RX） 靈敏度。

　　在 EFR32BG22 系列中，每個(gè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)元素包括完整的無(wú)線電子系統(tǒng)、安全模塊和能源管理單元，這些能提供安全的低功耗藍(lán)牙通信所需的各種服務(wù)。

　　低功耗藍(lán)牙無(wú)線電子系統(tǒng)

　　EFR32BG22 系列無(wú)線電子系統(tǒng)通過(guò)獨(dú)立的 TX 和 RX 信號(hào)路徑來(lái)支持低功耗藍(lán)牙 5.2，而這些路徑由專用超低功耗 Arm Cortex-M0+ 處理器內(nèi)核進(jìn)行控制。該無(wú)線電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了專用的模塊來(lái)補(bǔ)充此內(nèi)核的處理能力，其中包括幀控制器 （FRC）、循環(huán)冗余校驗(yàn) （CRC） 模塊，以及可管理 RAM 緩沖區(qū)的專用無(wú)線電緩沖區(qū)控制器 （BUFC）（圖 4）。

圖 4：EFR32BG22 SoC 集成了由專用 Arm Cortex-M0+ 處理器內(nèi)核所控制的完整 BLE 無(wú)線電子系統(tǒng)。（圖片來(lái)源：Silicon Labs）

　　在直接轉(zhuǎn)換發(fā)射器架構(gòu)的基礎(chǔ)之上，TX 路徑組合了片上功率放大器 （PA）、調(diào)制器 （MOD） 和頻率合成器。在執(zhí)行任何所需的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)及沖突檢測(cè) （CSMA/CA） 或先聽(tīng)后說(shuō) （LBT） 協(xié)議時(shí)，Arm Cortex-M0+ 無(wú)線電控制器會(huì)自動(dòng)管理必要的幀傳輸時(shí)序。

　　RX 路徑使用低中頻 （IF） 接收器架構(gòu)，其中集成了低噪聲放大器 （LNA）、自動(dòng)增益控制 （AGC） 和 IF ADC，后者使該設(shè)備能夠數(shù)字化執(zhí)行解調(diào) （DEMOD） 并進(jìn)行抽取和濾波（可配置為支持 0.1 至 2530 千赫 （kHz） 的接收器帶寬）。最后，RX 信號(hào)鏈生成用于各種服務(wù)的接收器 RSSI 值，這些服務(wù)包括功耗優(yōu)化、信號(hào)質(zhì)量控制和接近檢測(cè)等。

　　Silicon Labs 的 RFSENSE 模塊與 RX 信號(hào)路徑并行運(yùn)行，可監(jiān)視輸入信號(hào)，并在檢測(cè)到射頻能量超過(guò)定義的閾值時(shí)喚醒設(shè)備。為了幫助減少在電噪聲環(huán)境中工作時(shí)的假警報(bào)，RFSENSE 模塊還提供了一種選擇性模式，僅在檢測(cè)到某種能量模式而不是某些隨機(jī)射頻能量猝發(fā)時(shí)才生成喚醒信號(hào)。在這種情況下，該能量模式對(duì)應(yīng)于發(fā)射數(shù)據(jù)包中的開(kāi)關(guān)鍵控 （OOK） 前導(dǎo)碼，因此 RFSENSE 模塊檢測(cè)到的能量更有可能發(fā)出實(shí)際的通信事務(wù)信號(hào)。

　　構(gòu)建安全系統(tǒng)的硬件支持

　　要確保電池供電互聯(lián)設(shè)備的安全，解決方案必須與早期設(shè)計(jì)中所用傳統(tǒng)處理器的特性和功能有所不同。傳統(tǒng)處理器是針對(duì)不易受攻擊的環(huán)境下運(yùn)行而設(shè)計(jì)，因此缺乏一些必需的物理和功能性能力，無(wú)法保護(hù)如今的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和可穿戴設(shè)備。例如，物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴設(shè)計(jì)具有現(xiàn)成可用的特點(diǎn)，這使得黑客可以輕松通過(guò)差分功率分析 （DPA） 等邊信道方法來(lái)攻擊這些設(shè)計(jì)，從而會(huì)暴露機(jī)密數(shù)據(jù)和私鑰。使用這些密鑰，黑客可以利用各種方法來(lái)欺騙實(shí)際設(shè)備，并獲得對(duì)安全網(wǎng)絡(luò)和本該受保護(hù)資源的訪問(wèn)權(quán)限。更容易的是，黑客們已例行性地滲透到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，接觸到安全性較差的連接設(shè)備，以此拉開(kāi)類似攻擊的序幕。

　　面對(duì)盡量減少 BOM 和延長(zhǎng)電池壽命的要求，設(shè)計(jì)人員常常不得不采用基于軟件的安全方法?？上У氖?，這些方法仍然像應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)一樣脆弱。也許更糟的是，從用戶的角度來(lái)看，純粹以軟件實(shí)現(xiàn)的安全機(jī)制在通信和應(yīng)用的感知響應(yīng)能力方面帶來(lái)了明顯的滯后。為了在不犧牲性能的情況下增強(qiáng)安全性，互聯(lián)設(shè)計(jì)依賴于基于硬件的安全機(jī)制。

　　EFR32BG22 系列結(jié)合使用基于硬件的安全機(jī)制，有助于開(kāi)發(fā)人員保護(hù)設(shè)備設(shè)計(jì)。這些機(jī)制的核心是加密加速器，該器件使用各種高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn) （AES） 密鑰長(zhǎng)度和模式來(lái)加快數(shù)據(jù)加密和解密。對(duì)于身份驗(yàn)證和簽名操作，該加速器支持常用的橢圓曲線加密 （ECC） 曲線和哈希值。

　　在較低級(jí)別，真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器 （TRNG） 提供了所需的非確定性數(shù)字模式，可減輕因使用已知會(huì)重復(fù)數(shù)字模式的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器而帶來(lái)的威脅。一種更低級(jí)別的機(jī)制可以保護(hù)加速器免受前文提到的邊信道 DPA 攻擊。

　　對(duì)于任何互聯(lián)產(chǎn)品而言，使用這些機(jī)制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全性只是成功的一半。事實(shí)上，在已部署的系統(tǒng)中減少威脅是一項(xiàng)持續(xù)的艱巨任務(wù)，而在復(fù)雜的電池供電設(shè)計(jì)中，這變得更加困難。在部署一項(xiàng)原本安全的設(shè)計(jì)后，開(kāi)發(fā)人員過(guò)去會(huì)讓設(shè)計(jì)暴露在惡意軟件注入攻擊中，或甚至通過(guò)開(kāi)放式調(diào)試接口遭到滲透。EFR32BG22 系列可解決這兩個(gè)問(wèn)題，它們通過(guò)專門功能設(shè)計(jì)來(lái)減少惡意固件和調(diào)試接口滲透。

　　這些 SoC 提供了一種安全功能，即使用信任根和安全加載程序 （RTSL） 的安全啟動(dòng)。該加載程序使用二級(jí)引導(dǎo)程序，可確保基于 EFR32BG22 的系統(tǒng)只能使用經(jīng)過(guò)身份驗(yàn)證的固件進(jìn)行啟動(dòng)（圖 5）。

圖 5：Silicon Labs 的 EFR32BG22 SoC 系列支持使用 RTSL 的安全啟動(dòng)，該功能會(huì)在從 ROM 啟動(dòng)的受信任固件上建立信任根。（圖片來(lái)源：Silicon Labs）

　　從概念上講，使用 RTSL 的安全啟動(dòng)解決了舊單級(jí)引導(dǎo)程序系統(tǒng)中的一個(gè)弱點(diǎn)，該弱點(diǎn)使黑客可以通過(guò)使用受損固件進(jìn)行引導(dǎo)，來(lái)完全控制所連接的系統(tǒng)。使用簽名固件似乎可以解決此問(wèn)題。但是，實(shí)際上，若不法分子利用偽造的證書來(lái)對(duì)固件簽名或使用由其通過(guò)欺詐獲得的合法證書，即使經(jīng)過(guò)簽名的引導(dǎo)方法也會(huì)暴露于攻擊中。

　　相比之下，基于 EFR32BG22 的系統(tǒng)所構(gòu)建的信任根，是在第一級(jí)引導(dǎo)程序上打造而成，該引導(dǎo)程序從 ROM 中提取受信任的固件。接下來(lái)，此受信任的軟件使用嚴(yán)格的身份驗(yàn)證方法來(lái)驗(yàn)證第二級(jí)引導(dǎo)程序代碼的來(lái)源和完整性，進(jìn)而驗(yàn)證并加載應(yīng)用程序代碼。

　　由于能夠在信任根上構(gòu)建系統(tǒng)解決方案，開(kāi)發(fā)人員在交付產(chǎn)品時(shí)可確保軟件完整性高度可信，即使通過(guò)空中 （OTA） 固件更新周期，軟件也持續(xù)保持完好無(wú)損。但是，有時(shí)開(kāi)發(fā)人員需要對(duì)系統(tǒng)調(diào)試端口級(jí)別提供的那些系統(tǒng)進(jìn)行更深入的訪問(wèn)。

　　當(dāng)然，部署具有開(kāi)放調(diào)試端口的系統(tǒng)解決方案將會(huì)帶來(lái)災(zāi)難。有些復(fù)雜軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員需要能夠在不損害整個(gè)系統(tǒng)安全性的情況下跟蹤故障，而 EFR32BG22 系列的安全調(diào)試功能可為他們提供一種實(shí)用的解決方案。通過(guò)安全調(diào)試，開(kāi)發(fā)人員可以使用安全身份驗(yàn)證機(jī)制來(lái)解鎖調(diào)試端口，并能獲得故障分析所需的可見(jiàn)性，而不會(huì)損害已部署系統(tǒng)中用戶數(shù)據(jù)的機(jī)密性。

　　優(yōu)化功耗

　　如果無(wú)法延長(zhǎng)電池壽命，最有效的藍(lán)牙通信和安全機(jī)制仍會(huì)使電池供電設(shè)備處于不利地位。實(shí)際上，在 EFR32BG22 SoC 架構(gòu)的基礎(chǔ)之上內(nèi)置了能源管理和功耗優(yōu)化功能。這些 SoC 充分利用了低功耗 Arm Cortex-M33 內(nèi)核，在禁用所有外設(shè)的完全活動(dòng)模式下以最高頻率 （76.8 MHz） 運(yùn)行時(shí)，每兆赫茲下僅消耗 27 微安 （μA/MHz）。

　　在空閑期間，開(kāi)發(fā)人員可以將 SoC 置于幾種低功耗模式之一，包括睡眠 （EM1）、深度睡眠 （EM2）、停止 （EM3） 和關(guān)閉 （EM4） 模式。隨著 SoC 轉(zhuǎn)換到低功耗模式，集成能源管理單元 （EMU） 會(huì)關(guān)閉越來(lái)越多的功能模塊，直到只有喚醒 SoC 所需的最少模塊組保持供電（同樣參見(jiàn)圖 3）。此外，在切換到低功耗模式時(shí)，EMU 會(huì)自動(dòng)降低電壓調(diào)節(jié)級(jí)別。因此，在使用內(nèi)部 DC-DC 轉(zhuǎn)換器并禁用所有外設(shè)的 3.0 V 系統(tǒng)中，功耗在睡眠模式下會(huì)大幅下降至 17 μA/MHz（運(yùn)行頻率 76.8 MHz），在深度睡眠模式下功耗為 1.4 μA 且保留 RAM 全部數(shù)據(jù)，在停止模式下為 1.05 μA，在關(guān)閉模式下為 0.17 μA。

　　在早期的處理器中，由于喚醒這些處理器所需的時(shí)間較長(zhǎng)，因此開(kāi)發(fā)人員在選擇低功耗模式時(shí)面臨著艱難的決定。較長(zhǎng)的喚醒時(shí)間不僅會(huì)迫使系統(tǒng)在喚醒期間保持無(wú)響應(yīng)狀態(tài)，還會(huì)因執(zhí)行與喚醒進(jìn)程相關(guān)的“非生產(chǎn)性”操作而導(dǎo)致能源浪費(fèi)。通常，開(kāi)發(fā)人員不得不選擇本來(lái)不需要的較高功耗模式，以確保處理器能夠及時(shí)喚醒。相比之下，基于 EFR32BG22 的系統(tǒng)若從 RAM 運(yùn)行，則從 EM1 睡眠模式喚醒僅需 1.42 微秒 （μs），從 EM2 深度睡眠或 EM3 停止模式喚醒也只要 5.15 μs。即使從關(guān)閉模式喚醒也僅需 8.81 毫秒 （ms），這通常低于許多電池供電可穿戴設(shè)備或物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的最小更新周期。

　　能否充分利用這些相對(duì)較快的喚醒時(shí)間，取決于是否存在一些機(jī)制，即使在 SoC 處于 EM3 停止功耗模式下也能夠保持一定程度的活動(dòng)。除了前文介紹的 RFSENSE 等功能，其他功能塊（如 SoC 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘 （RTC））使設(shè)備能夠在睡眠時(shí)保持真實(shí)時(shí)間，而低能耗計(jì)時(shí)器 （LETIMER） 使設(shè)備能夠產(chǎn)生不同的波形或?yàn)槠渌庠O(shè)提供計(jì)數(shù)器。實(shí)際上，憑借 SoC 的外設(shè)反射系統(tǒng) （PRS），片上外設(shè)可以繼續(xù)運(yùn)行，該系統(tǒng)可在不同的片上外設(shè)之間路由信號(hào)并執(zhí)行基本的邏輯操作——所有這些操作都不需要任何 CPU 介入。

　　高效系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

　　為了幫助加速實(shí)施基于 EFR32BG22 的解決方案，開(kāi)發(fā)人員可以利用圍繞 Silicon Labs 的 Simplicity Studio 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 （IDE） 構(gòu)建的一整套開(kāi)發(fā)工具和庫(kù)。在其低功耗藍(lán)牙軟件開(kāi)發(fā)套件 （SDK） 中，Silicon Labs 為一些高級(jí)功能提供了支持，包括藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)、AoA 和 AoD 處理，以及安全空中固件更新。除全套藍(lán)牙配置文件外，該 SDK 還包括用于實(shí)現(xiàn)自定義軟件的樣例應(yīng)用程序和源代碼。

　　總結(jié)

　　電池供電移動(dòng)產(chǎn)品對(duì)高級(jí) BLE 功能的需求快速增長(zhǎng)，這給開(kāi)發(fā)人員帶來(lái)越來(lái)越大的壓力，需要解決所需性能與可用功率之間的矛盾。在過(guò)去，這些相互沖突的要求往往會(huì)導(dǎo)致在系統(tǒng)性能、規(guī)模和成本方面做出妥協(xié)。不過(guò)，使用先進(jìn)的藍(lán)牙 SoC，開(kāi)發(fā)人員可以構(gòu)建大批量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和其他電池供電的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品能夠支持下一代功能（例如室內(nèi)導(dǎo)航和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)），同時(shí)使用一粒鈕扣電池就可運(yùn)行數(shù)年。