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　　型号:SI4010-C2-GSR            品牌：SILICON LABS

　　Thank you for your interest in Silicon Laboratories Si4010 RF SoC transmitter development kit. This developmentkit contains everything you need to develop your software with the Si4010 embedded Si8051 MCU. The kit has three versions: one for the 434 MHz band (P/N 4010-KFOBDEV-434), one for the 868 MHz band (P/N 4010-KFOBDEV-868) and one for the 915 MHz band (P/N 4010-KFOBDEV-915). The key features of the development platform are as follows:

　　The key fob development board has five push buttons and one LED. The key fob development board has a battery to enable disconnect from the programming interface board and SMA antenna output to allow wired measurements.　Uses Silicon Laboratories Integrated Development Environment (IDE) for software debugging and can also use Keil C compiler, assembler, and linker.　Interfaces with Silicon Laboratories USB Debug Adapter or Toolstick.　Contains a socketed key fob development board for burning the OTP NVM memory. Contains Si4355 receiver board for link testing.Contains three blank NVM Si4010 chips and key fob demo boards without IC for burning and testing user code on an actual key fob PCB.

　　2015年对于中国的可穿戴市场来说是意义重大的一年，这一年出现了所谓“爆品”，即单品销量超过百万的智能手环。从处理器到显示器，可穿戴供应链也在飞速成熟，越来越多的供应商开始针对可穿戴设备单独开发产品线。

　　可穿戴设备细分化，医疗健康成最主要应用

　　据Berg Insights预测，可穿戴设备市场年均出货量将在2019年前达到1.7亿。随着物联网(IoT)的持续发展，可穿戴电子产品所能提供的价值也逐步增加。在可穿戴设备发展初期，智能手表是其代表性产品。此类产品不仅能够显示时间，还可以与用户周围的环境进行交互。医疗、健康领域成为可穿戴设备瞄准的首批市场，通过加速度和生物传感器，这些设备能够分析用户的运动和健康状况。

　　苹果的Apple watch成为代表性产品，这类产品通常能够运行操作系统，但需要强大的处理能力和电池续航能力，并且每天都需要充电。然而可穿戴厂商逐渐发现，消费者需要的是根据不同的差异化需求提供定制化的产品和服务。因此不带显示屏的运动跟踪器或腕带开始成为主流产品，此类产品的优点在于成本低、易于使用，并且电池续航时间非常长。

　　Silicon Labs物联网无线产品营销总监Greg Fyke表示，伴随着在固态传感器、低功耗微控制器和无线SoC领域内的持续创新，尽管可穿戴设备的外形和大小没有发生太多变化，但是其计算能力和网络连接能力正在大大加强。“穿戴式装置应用还是局限于个人自身的使用，因此使用者的新鲜感易于衰退，以致有些言论担忧穿戴式装置未来的发展性。”Greg Fyke表示，未来穿戴式装置的需求功能只会有增无减，他认为未来的重点发展方向将是医疗监控领域，以及安全、移动支付和社交网络领域。“以往患者的身体检查数据只能短暂采集，但是穿戴式装置将可长时间采集更具参考性的数据来供医疗人员做出更有利的判断分析。”

　　针对这些领域，Silicon Labs提供超低功耗MCU、生物计量传感器、光学和环境传感器以及无线连接解决方案，可应用于诸如Fitbit和Misfit等公司生产的健康跟踪器，以及像麦哲伦(Magellan)智能运动手表和英特尔(Intel)的Basis Peak手表等智能手表中。

　　Greg Fyke认为，一款成功的产品必须在价格、性能、功能、电池寿命以及吸引人的外观、感觉和表现等方面提供完美的组合，一项成功的可穿戴设计需要聚焦在它要产生的“用户体验”上，这些体验包括外观、感觉和与最终用户的交互。

　　MCU如何适应可穿戴设备的低功耗需求?

　　Greg Fyke表示，在可穿戴产品设计中，工程师必须考虑三个关键因素：各种操作模式下的功耗(节能)、从匹配电路到天线之间的适当RF设计，以及设计中器件的集成度。

　　Greg Fyke表示，MCU是任何嵌入式设计中的一个关键器件。对于可穿戴应用来说，选择低功耗、性能卓越的微控制器是关键。“ARM Cortex-M系列已跃居为一种领先的低功耗处理平台。Cortex-M0+是一种两级流水线架构，通过平衡一些性能效率来实现更低的工作模式电流消耗。Cortex-M3和M4则提供一种三级流水线架构，以及功耗和性能之间的良好平衡。M4处理器的单精度浮点单元和数字信号处理器(DSP)扩展可以极大地为软件算法缩短完成时间并降低能耗，如卡尔曼滤波这种用来从嘈杂的传感器数据中提取信息的算法。而智能手表则需要更先进的处理器，如M7或专用内核，它们通过平衡一些功效来实现更高的处理能力和更高带宽的内存接口。”

　　Greg Fyke表示，市场上可用的MCU可为长电池续航时间提供许多种低功耗优化措施。Silicon Labs为其基于ARM架构的EFM32 MCU定义了5种能耗模式：EM0(活动/运行)、EM1(休眠)、EM2(深度休眠)、EM3(停止)和EM4(关闭)。这5种模式使得设计人员能够灵活地决策和优化系统的整体功耗。

　　据介绍，Silicon Labs的节能型32位EFM32 Gecko MCU 已被广泛地部署于可穿戴应用中。“我们也为可穿戴设备提供领先同侪的光学和生物计量传感器。随着我们最近收购了芬兰Bluetooth创新厂商Bluegiga，我们现在可以为很多需要Bluetooth连接的可穿戴应用提供理想的低功耗Bluetooth Smart模组、无线SoC和软件协议栈。”

　　微控制单元(Microcontroller Unit;MCU) ，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer )或者单片机，是把中央处理器(Central Process Unit;CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。诸如手机、PC外围、遥控器，至汽车电子、工业上的步进马达、机器手臂的控制等，都可见到MCU的身影。

　　按用途分类：

　　通用型：将可开发的资源(ROM、RAM、I/O、 EPROM)等全部提供给用户。

　　专用型：其硬件及指令是按照某种特定用途而设计，例如录音机机芯控制器、打印机控制器、电机控制器等。

　　按其基本操作处理的数据位数分类：

　　根据总线或数据暂存器的宽度，单片机又分为1位、4位、8位、16位、32位甚至64位单片机。4位MCU大部份应用在计算器、车用仪表、车用防盗装置、呼叫器、无线电话、CD播放器、LCD驱动控制器、LCD游戏机、儿童玩具、磅秤、充电器、胎压计、温湿度计、遥控器及傻瓜相机等;8位MCU大部份应用在电表、马达控制器、电动玩具机、变频式冷气机、呼叫器、传真机、来电辨识器(CallerID)、电话录音机、CRT显示器、键盘及USB等;8位、16位单片机主要用于一般的控制领域，一般不使用操作系统， 16位MCU大部份应用在行动电话、数字相机及摄录放影机等;32位MCU大部份应用在Modem、GPS、PDA、HPC、STB、Hub、Bridge、Router、工作站、ISDN电话、激光打印机与彩色传真机; 32位用于网络操作、多媒体处理等复杂处理的场合，一般要使用嵌入式操作系统。64位MCU大部份应用在高阶工作站、多媒体互动系统、高级电视游乐器(如SEGA的Dreamcast及Nintendo的GameBoy)及高级终端机等。

　　8位MCU工作频率在16~50MHz之间，强调简单效能、低成本应用，在目前MCU市场总值仍有一定地位，而不少MCU业者也持续为8bit MCU开发频率调节的节能设计，以因应绿色时代的产品开发需求。

　　16位MCU，则以16位运算、16/24位寻址能力及频率在24~100MHz为主流规格，部分16bit MCU额外提供32位加/减/乘/除的特殊指令。由于32bit MCU出现并持续降价及8bit MCU简单耐用又便宜的低价优势下，夹在中间的16bit MCU市场不断被挤压，成为出货比例中最低的产品。

　　32位MCU可说是MCU市场主流，单颗报价在1.5~4美元之间，工作频率大多在100~350MHz之间，执行效能更佳，应用类型也相当多元。但32位MCU会因为操作数与内存长度的增加，相同功能的程序代码长度较8/16bit MCU增加30~40%，这导致内嵌OTP/FlashROM内存容量不能太小，而芯片对外脚位数量暴增，进一步局限32bit MCU的成本缩减能力。

　　内嵌程序存储器类型

　　下面以51单片机为例(MCS-51系列MCU是我国使用最多的单片机)，根据其内部存储器的类型不同可以分为以下几个基本型：

　　1.无ROM型 ：8031

　　2.ROM型：8051

　　3.EPROM型：8751

　　4.EEPROM 型：8951

　　5.增强型：8032/8052/8752/8952/C8051F

　　MCU按其存储器类型可分为无片内ROM型和带片内ROM型两种。对于无片内ROM型的芯片，必须外接EPROM才能应用(典型芯片为8031)。带片内ROM型的芯片又分为片内EPROM型(典型芯片为87C51)、MASK片内掩模ROM型(典型芯片为8051)、片内FLASH型(典型芯片为89C51)等类型，一些公司还推出带有片内一次性可编程ROM(One Time Programming, OTP)的芯片(典型芯片为97C51)。MASKROM的MCU价格便宜，但程序在出厂时已经固化，适合程序固定不变的应用场合;FLASH ROM的MCU程序可以反复擦写，灵活性很强，但价格较高，适合对价格不敏感的应用场合或做开发用途;OTPROM的MCU价格介于前两者之间，同时又拥有一次性可编程能力，适合既要求一定灵活性，又要求低成本的应用场合，尤其是功能不断翻新、需要迅速量产的电子产品。

　　由于MCU强调是最大密集度与最小芯片面积，以有限的程序代码达成控制功能，因此当今MCU多半使用内建的MaskROM、OTP ROM、EEPROM或Flash内存来储存韧体码，MCU内建Flash内存容量从低阶4~64KB到最高阶512KB~2MB不等。

　　存储器结构

　　MCU根据其存储器结构可分为哈佛(Harvard)结构和冯▪诺依曼(Von Neumann)结构。现在的单片机绝大多数都是基于冯·诺伊曼结构的，这种结构清楚地定义了嵌入式系统所必需的四个基本部分：一个中央处理器核心，程序存储器(只读存储器或者闪存)、数据存储器(随机存储器)、一个或者更多的定时/计时器，还有用来与外围设备以及扩展资源进行通信的输入/输出端口，所有这些都被集成在单个集成电路芯片上。

　　指令结构

　　MCU根据指令结构又可分为CISC(Complex Instruction Set Computer,复杂指令集计算机)和RISC(Reduced Instruction Set Comuter,精简指令集计算机微控制器)

　　MCU同温度传感器之间通过I2C总线连接。I2C总线占用2条MCU输入输出口线，二者之间的通信完全依靠软件完成。温度传感器的地址可以通过2根地址引脚设定，这使得一根I2C总线上可以同时连接8个这样的传感器。本方案中，传感器的7位地址已经设定为1001000。MCU需要访问传感器时，先要发出一个8位的寄存器指针，然后再发出传感器的地址(7位地址，低位是WR信号)。传感器中有3个寄存器可供MCU使用，8位寄存器指针就是用来确定MCU究竟要使用哪个寄存器的。本方案中，主程序会不断更新传感器的配置寄存器，这会使传感器工作于单步模式，每更新一次就会测量一次温度。

　　要读取传感器测量值寄存器的内容，MCU必须首先发送传感器地址和寄存器指针。MCU发出一个启动信号，接着发出传感器地址，然后将RD/WR管脚设为高电平，就可以读取测量值寄存器。

　　为了读出传感器测量值寄存器中的16位数据，MCU必须与传感器进行两次8位数据通信。当传感器上电工作时，默认的测量精度为9位，分辨力为0.5 C/LSB(量程为-128.5 C至128.5 C)。本方案采用默认测量精度，根据需要，可以重新设置传感器，将测量精度提高到12位。如果只要求作一般的温度指示，比如自动调温器，那么分辨力达到1 C就可以满足要求了。这种情况下，传感器的低8位数据可以忽略，只用高8位数据就可以达到分辨力1 C的设计要求。由于读取寄存器时是按先高8位后低8位的顺序，所以低8位数据既可以读，也可以不读。只读取高8位数据的好处有二，第一是可以缩短MCU和传感器的工作时间，降低功耗;第二是不影响分辨力指标。

　　MCU读取传感器的测量值后，接下来就要进行换算并将结果显示在LCD上。整个处理过程包括：判断显示结果的正负号，进行二进制码到BCD码的转换，将数据传到LCD的相关寄存器中。

　　数据处理完毕并显示结果之后，MCU会向传感器发出一个单步指令。单步指令会让传感器启动一次温度测试，然后自动进入等待模式，直到模数转换完毕。MCU发出单步指令后，就进入LPM3模式，这时MCU系统时钟继续工作，产生定时中断唤醒CPU。定时的长短可以通过编程调整，以便适应具体应用的需要。

　　主要区别

　　在20世纪最值得人们称道的成就中，就有集成电路和电子计算机的发展。20世纪70年代出现的微型计算机，在科学技术界引起了影响深远的变革。在70年代中期，微型计算机家族中又分裂出一个小小的派系--单片机。随着4位单片机出现之后，又推出了8位的单片机。MCS48系列，特别是MCS51系列单片机的出现，确立了单片机作为微控制器(MCU)的地位，引起了微型计算机领域新的变革。在当今世界上，微处理器(MPU)和微控制器(MCU)形成了各具特色的两个分支。它们互相区别，但又互相融合、互相促进。与微处理器(MPU)以运算性能和速度为特征的飞速发展不同，微控制器(MCU)则是以其控制功能的不断完善为发展标志的。

　　CPU(Central Processing Unit，中央处理器)发展出来三个分枝，一个是DSP(Digital Signal Processing/Processor，数字信号处理)，另外两个是MCU(Micro Control Unit，微控制器单元)和MPU(Micro Processor Unit，微处理器单元)。

　　MCU集成了片上外围器件;MPU不带外围器件(例如存储器阵列)，是高度集成的通用结构的处理器，是去除了集成外设的MCU;DSP运算能力强，擅长很多的重复数据运算，而MCU则适合不同信息源的多种数据的处理诊断和运算，侧重于控制，速度并不如DSP。MCU区别于DSP的最大特点在于它的通用性，反应在指令集和寻址模式中。DSP与MCU的结合是DSC，它终将取代这两种芯片。

　　1.对密集的乘法运算的支持

　　GPP不是设计来做密集乘法任务的，即使是一些现代的GPP，也要求多个指令周期来做一次乘法。而DSP处理器使用专门的硬件来实现单周期乘 法。DSP处理器还增加了累加器寄存器来处理多个乘积的和。累加器寄存器通常比其他寄存器宽，增加称为结果bits的额外bits来避免溢出。同时，为了 充分体现专门的乘法-累加硬件的好处，几乎所有的DSP的指令集都包含有显式的MAC指令。

　　2. 存储器结构

　　传统上，GPP使用冯.诺依曼存储器结构。这种结构中，只有一个存储器空间通过一组总线(一个地址总线和一个数据总线)连接到处理器核。通常，做一次乘法会发生4次存储器访问，用掉至少四个指令周期。

　　大多数DSP采用了哈佛结构，将存储器空间划分成两个，分别存储程序和数据。它们有两组总线连接到处理器核，允许同时对它们进行访问。这种安排将处理器存储器的带宽加倍，更重要的是同时为处理器核提供数据与指令。在这种布局下，DSP得以实现单周期的MAC指令。

　　典型的高性能GPP实际上已包含两个片内高速缓存，一个是数据，一个是指令，它们直接连接到处理器核，以加快运行时的访问速度。从物理上说，这种片内的双存储器和总线的结构几乎与哈佛结构的一样了。然而从逻辑上说，两者还是有重要的区别。

　　GPP使用控制逻辑来决定哪些数据和指令字存储在片内的高速缓存里，其程序员并不加以指定(也可能根本不知道)。与此相反，DSP使用多个片内 存储器和多组总线来保证每个指令周期内存储器的多次访问。在使用DSP时，程序员要明确地控制哪些数据和指令要存储在片内存储器中。程序员在写程序时，必 须保证处理器能够有效地使用其双总线。

　　此外，DSP处理器几乎都不具备数据高速缓存。这是因为DSP的典型数据是数据流。也就是说，DSP处理器对每个数据样本做计算后，就丢弃了，几乎不再重复使用。

　　3.零开销循环

　　如果了解到DSP算法的一个共同的特点，即大多数的处理时间是花在执行较小的循环上，也就容易理解，为什么大多数的DSP都有专门的硬件，用于 零开销循环。所谓零开销循环是指处理器在执行循环时，不用花时间去检查循环计数器的值、条件转移到循环的顶部、将循环计数器减1。

　　与此相反，GPP的循环使用软件来实现。某些高性能的GPP使用转移预报硬件，几乎达到与硬件支持的零开销循环同样的效果。

　　4.定点计算

　　大多数DSP使用定点计算，而不是使用浮点。虽然DSP的应用必须十分注意数字的精确，用浮点来做应该容易的多，但是对DSP来说，廉价也是非 常重要的。定点机器比起相应的浮点机器来要便宜(而且更快)。为了不使用浮点机器而又保证数字的准确，DSP处理器在指令集和硬件方面都支持饱和计算、舍 入和移位。

　　5.专门的寻址方式

　　DSP处理器往往都支持专门的寻址模式，它们对通常的信号处理操作和算法是很有用的。例如，模块(循环)寻址(对实现数字滤波器延时线很有用)、位倒序寻址(对FFT很有用)。这些非常专门的寻址模式在GPP中是不常使用的，只有用软件来实现。

　　6.执行时间的预测

　　大多数的DSP应用(如蜂窝电话和调制解调器)都是严格的实时应用，所有的处理必须在指定的时间内完成。这就要求程序员准确地确定每个样本需要多少处理时间，或者，至少要知道，在最坏的情况下，需要多少时间。如果打算用低成本的GPP去完成实时信号处理的任务，执行时间的预测大概不会成为什么问题，应为低成本GPP具有相对直接的结构，比较容易预测执行时间。然而，大多数实时DSP应用所要求的处理能力是低成本GPP所不能提供的。 这时候，DSP对高性能GPP的优势在于，即便是使用了高速缓存的DSP，哪些指令会放进去也是由程序员(而不是处理器)来决定的，因此很容易判断指令是从高速缓存还是从存储器中读取。DSP一般不使用动态特性，如转移预测和推理执行等。因此，由一段给定的代码来预测所要求的执行时间是完全直截了当的。从而使程序员得以确定芯片的性能限制。

　　7.定点DSP指令集

　　定点DSP指令集是按两个目标来设计的：使处理器能够在每个指令周期内完成多个操作，从而提高每个指令周期的计算效率。将存贮DSP程序的存储器空间减到最小(由于存储器对整个系统的成本影响甚大，该问题在对成本敏感的DSP应用中尤为重要)。为了实现这些目标，DSP处理器的指令集通常都允许程序员在一个指令内说明若干个并行的操作。例如，在一条指令包含了MAC操作，即同时的一个或两个数据移动。在典型的例子里，一条指令就包含了计算FIR滤波器的一节所需要的所有操作。这种高效率付出的代价是，其指令集既不直观，也不容易使用(与GPP的指令集相比)。 GPP的程序通常并不在意处理器的指令集是否容易使用，因为他们一般使用象C或C++等高级语言。而对于DSP的程序员来说，不幸的是主要的DSP应用程序都是用汇编语言写的(至少部分是汇编语言优化的)。这里有两个理由：首先，大多数广泛使用的高级语言，例如C，并不适合于描述典型的DSP算法。其次， DSP结构的复杂性，如多存储器空间、多总线、不规则的指令集、高度专门化的硬件等，使得难于为其编写高效率的编译器。 即便用编译器将C源代码编译成为DSP的汇编代码，优化的任务仍然很重。典型的DSP应用都具有大量计算的要求，并有严格的开销限制，使得程序的优化必不可少(至少是对程序的最关键部分)。因此，考虑选用DSP的一个关键因素是，是否存在足够的能够较好地适应DSP处理器指令集的程序员。

　　8.开发工具的要求

　　因为DSP应用要求高度优化的代码，大多数DSP厂商都提供一些开发工具，以帮助程序员完成其优化工作。例如，大多数厂商都提供处理器的仿真工具，以准确地仿真每个指令周期内处理器的活动。无论对于确保实时操作还是代码的优化，这些都是很有用的工具。 GPP厂商通常并不提供这样的工具，主要是因为GPP程序员通常并不需要详细到这一层的信息。GPP缺乏精确到指令周期的仿真工具，是DSP应用开发者所面临的的大问题：由于几乎不可能预测高性能GPP对于给定任务所需要的周期数，从而无法说明如何去改善代码的性能。