【产品】芯科科技物联网开发板Thunderboard EFR32BG22,实现物联网快速开发新标竿

2020-12-11 Silicon Labs
物联网开发板,小型单芯片理想蓝牙物联网开发平台,Thunderboard EFR32BG22,EFR32BG22C224F512IM40

Silicon Labs多年来专注于性能、节能、连接性和简便性的产品,为实现更智能、更互联的世界提供芯片、软件和解决方案,近期推出了一款物联网开发板Thunderboard EFR32BG22,它是一个小型单芯片理想蓝牙物联网开发平台,具有丰富的功能可以当作产品原型机来演示,也可以当作开发平台测试调试和验证。


实物展示

Thunderboard EFR32BG22物联网板装在一个比信用卡还小的彩色纸盒里面,包装盒背面条码标签标识着产品的型号,物料号,串号,日期信息。Thunderboard EFR32BG22物联网板非常小巧,板上元器件排列也很紧凑。包装盒内仅有产品本体,和一张快速上手卡片。

核心芯片

Thunderboard EFR32BG22物联网板核心芯片采用了Silicon Labs公司自家的单芯片蓝牙无线芯片,型号是EFR32BG22C224F512IM40,是该系列芯片中的顶级配置。

此芯片基于ARM Cortex®-M33核心,最大运行频率可达76.8MHz;拥有512kB flash闪存和32kB运行内存;集成PA,在2.4GHz频段发射功率高达6 dBm;支持低功耗蓝牙5.2,支持蓝牙5.2测向功能,支持蓝牙mesh。 此芯片是ARM新一代v8M架构,在安全方面有所增强,安全特性如下:支持Secure Boot with Root of Trust and Secure Loader (RTSL)Hardware Cryptographic Acceleration for AES128/256, SHA-1, SHA-2 (up to 256-bit), ECC (up to 256-bit), ECDSA,and ECDHTrue Random Number Generator (TRNG) compliant with NIST SP800-90 and AIS-31ARM TrustZoneSecure Debug with lock/unlock 此芯片集成高能效射频模块,拥有极低的功耗和睡眠电流,蓝牙收发数据时,工作电流分别是3.8/8.4mA,在 EM0 模式,工作电流是28μA/MHz,在EM2深度睡眠模式,消耗电流1.40 μA/ 1.75 μA,在EM4模式下,仅仅消耗0.17 μA电流。

传感器外设

Thunderboard EFR32BG22物联网板板载丰富的外设:

相对湿度和温度传感器

紫外线和环境光传感器

磁性、霍尔效应传感器

6 轴惯性传感器


Thunderboard EFR32BG22物联网板体积小巧迷你只有30.4mm X 45.4mm ,却是一个完整的硬件开发平台,作为开发板该有的功能一点也不少,比如:

带有led指示灯和按键能于用户交互;

开发板引出20-pin 2.54 mm breakout pads用户能自己扩展功能;

板载SEGGER J-Link on-board debugger 不需要额外debuger就可以下载调试;

具备虚拟串口功能;

开发板板载2.4 GHz 陶瓷 chip 天线;带有功率控制器件控制开发板功耗;板上预置8Mbit OTA flash存储可用做在线升级或者数据登录;

硬件系统框架

开发板系统框架如下图,整个开发板基于EFR32BF22蓝牙单芯片,添加必要的2.4GHz天线、flash Memory,增加开发调试模块Debugger 和用户IO,增加各种sensors,构成Thunderboard EFR32BG22物联网板系统。


低功耗设计

电源输入端可以三选一,方便用户使用。

板载4个sensor 和1个flash,共5个器件只用了核心芯片的2个接口,I2C 接口和SPI接口

开发板为每个sensor都设计了一组电源器件,如下图白色框,精细化管理外围器件的电源消耗,从硬件设计上达到极致的节电低功耗目标。

软件开发环境

SILICON LABS 产品的软件开发环境是 Simplicity Studio 全家桶,一个软件搞定一切开发环境,现在更新到了Simplicity Studio v5,不过也不用担心,两个版本都能用,官网明确表示可以在同一台电脑上同时安装 v4 和 v5 两个版本,打消用户的顾虑。

Simplicity Studio v4 安装过程一切顺利,Simplicity Studio v5 更新SDK组件时有点问题,需要手动处理,其他一切正常。

笔者建议也强烈推荐使用v5 版本,原因有三:

v4 目前是维护状态,v5 是活跃状态,v5的支持更好

v4 的 Gecko SDK 版本是2.7,v5 的 Gecko SDK 版本是3.0 更新一些

v4 不支持安全库技术,v5 是支持安全库技术的,可以和SILICON LABS蓝牙无线芯片EFR32BG22 芯片完美结合,软件硬件协同大大提升物联网应用的安全性。

Simplicity Studio v5 开发软件界面在使用方式和界面上和V4 稍稍有些差异,对 v4 熟悉的话轻松无缝切换到v5 使用。

Simplicity Studio v5 很方便安装管理sdk各种组件、查阅芯片资料帮助文档等:

Simplicity Studio v5功能还是一如既往的大而全:

代码编辑界面:

预装demo演示

Thunderboard EFR32BG22物联网板配合手机端移动应用,可以把数据实时推送到手机中显示。

先在手机上安装 Silicon Labs 的 Thunderboard app应用后打开,给 Thunderboard EFR32BG22 物联网板上电,手机app能搜索到Thunderboard EFR32BG22 设备,点击Thunderboard EFR32BG22 #51069 设备自动链接打开dashboard界面,显示有三个模块 Motion、Environment、IO。

Motion 模块实时获取Thunderboard EFR32BG22 物理网板6 轴惯性传感器的数据,3轴方位角和3轴重力加速度,转动开发板的同时,手机上的3D模型实时和实物同步转动。

Environment 模块实时获取开发板相对湿度和温度传感器、紫外线和环境光传感器、磁性霍尔效应传感器的数据。

IO模块,可以通过手机的开关,控制开发板led,可以通过开发板的button按键,更新手机上switch 开关的状态,实现用户和系统的交互;

项目代码分析

Simplicity Studio v5 内含有多个官方项目,笔者来稍稍解析一下本开发板出厂预装的项目Bluetooth - SoC Thunderboard EFR32BG22:

从项目代码main函数开始,main函数中先对Thunderboard EFR32BG22系统做初始化sl_system_init,再对应用做初始化app_init,最后一个 while(1)循环,循环中不停的处理系统事件sl_system_process_action,应用事件app_process_action,然后运行 sl_power_manager_sleep让系统休眠省电,如此循环,代码如下

Main函数中的几个函数逐个分析:

1.  系统初始化sl_system_init 函数中,前两个是平台、驱动初始化, mcu 开发很常见,跳过去不看,看服务初始化sl_service_init() 。

服务初始化 sl_service_init中有:

1.1  休眠时钟初始化sl_sleeptimer_init(),主要是设置频率,初始化。功能大概是在系统休眠后这个时钟还是要工作的,来定时唤醒系统,处理事件。

1.2  IO初始化sl_iostream_init_instances(),初始化uart。可以通过Virtual COM port 端口输出信息。

1.3  sl_mbedtls_init 是空的,没有什么东西。

1.4  mpu 初始化 sl_mpu_disable_execute_from_ram,做一些节能相关的初始化工作。

2.  系统初始化sl_system_init 中的sl_stack_init()是蓝牙协议栈初始化,蓝牙初始化全都在这里。

3.  系统初始化sl_system_init 中的sl_internal_app_init() 是空的。

4.  app_init(); 是空的。

5.  sl_system_process_action() 用来处理 platform,service,stack,internel_app 事件,蓝牙事件也是在这里处理。

6.  app_process_action(); 读取uart命令后处理,相当于shell 的交互服务。

7.    sl_power_manager_sleep() 找到最节省电能的模式休眠,有事件就唤醒开始处理,处理完了还来这里休眠省电。

更详细的代码可以自行深入阅读分析。

整个项目,先初始化平台、初始化外设、初始化低功耗电源管理,再初始化蓝牙协议栈、设置uart交互,最后进入死循环,不停的处理uart交互,蓝牙协议栈事件,休眠唤醒。
整体项目代码逻辑比较简单,模块化代码,命名清晰明了,对开发者很友好,参考学习意义极其重大,对开发也很重要。


评测总结

Thunderboard EFR32BG22 物联网板,是一款单芯片低功耗蓝牙开发平台,也是一款多种功能demo展示板,还是一个完整的硬件开发系统平台,板子体型小巧功能却很全,具备一款开发板的所有功能,开箱即用。

Thunderboard EFR32BG22 物联网板软件开发环境,提供全家桶服务,SDK下载管理,图形化配置,代码编辑编译下载调试等等,附带多达21个官方项目,代码优美,很轻松帮开发者理清项目结构和代码运行流程。

Thunderboard EFR32BG22 物联网板软件硬件开发环境相互融合,代码资料文档都比较开放,可以帮助公司加快产品开发,减少工程师的工作,对公司和员工都是极大的福利。蓝牙芯片级硬件安全特性和Simplicity Studio v5开发软件安全库相结合,把物联网应用安全提升一个水平。

Thunderboard EFR32BG22 物联网板的低功耗做到了极致,硬件上有功率管理模块,软件有低功耗休眠模式,软件结合使用,看得出多年专注于节能领域的 SILICON LABS 确实有自己的特点。

Thunderboard EFR32BG22 物联网板上大大小小芯片一共有15多颗,简直是堆料狂魔,开发环境软件方面也极尽堆料,外观普通平常小小不起眼的Thunderboard EFR32BG22板子天生带有低调奢华的气质,迷你+极致低功耗+多功能+软硬件安全+集成开发环境+开放的官方例程+丰富的手册文档,这么多特性集于一身,称Thunderboard EFR32BG22是物联网开发板的标杆也不为过。


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本文由惟精惟一转载自Silicon Labs,原文标题为:开箱评测-Thunderboard BG22实现物联网快速开发的新标竿,本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。

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  • 大虫子 Lv3. 高级工程师 2021-01-15
    学习了
  • 冷若冰 Lv7. 资深专家 2020-12-31
    好产品
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