無線連接是像智能燈泡、遙控裝置、智能建筑傳感器和執行器、智能電表、可穿戴設備（含健身設備）、安全報警和信號燈這樣的各類智能連接設備的關鍵一環。

由于有多種適用的標準，市場和最終用戶的喜好也不斷變化，因此選擇正確的無線技術并不總是那么簡單。 開發團隊為了趕上預期發布日期必須提前開展工作，但在這么早的階段確定無線技術可能并非理想的做法。 另一方面，有些類型的產品可以通過推出采用不同無線電標準的變型來獲得靈活性，從而獲得在不同地區或市場的銷售優勢。

但是，無線電是智能傳感應用的核心組件，傳統方式要求盡早確定采用哪種標準。 以一個為應用選擇 ZigBee? 技術的制造商為例。 在實踐中，這一決定固化了設計的多個方面，如收發器技術、PCB 布局、軟件堆棧以及接入無線電的 API。

假設在設計過程中出現了新的市場數據，表明使用智能藍牙? 技術能夠大幅擴大最終產品的目標市場。 這時就要更改無線電，應用需要改用智能藍牙堆棧和新的 API，圍繞現有無線電設計展開的大量工作將付諸東流。 這實際相當于在項目的后期階段全盤開始重新設計，難度可想而知。 事實上團隊必須選擇是用錯誤的產品實現預期的上市時間，還是大幅推遲發布正確的產品。 此外還需要考慮增加的工程設計成本。

可擴展的嵌入式無線平臺

為了給制造商在選擇無線技術方面提供更大的靈活性，Texas Instruments (TI) 開發了 SimpleLink? 超低功耗無線微控制器 (MCU) 平臺。 該架構基于 ARM? Cortex?-M3，目前可提供 32 KB 到 128 KB 閃存的存儲器配置。 它能為各種智能傳感應用提供足夠的處理能力，可充當獨立的 MCU。

設計 SimpleLink 的目的是實現無線技術的可擴展性。 該器件系列采用引腳兼容型封裝方案，支持多種不同的無線電技術，包括智能藍牙、次 1 GHz、ZigBee、6LoWPAN、IEEE 802.15.4、RF4CE? 以及工作速度高達 5 Mbps 的專有模式。

從硬件角度而言，更改為采用不同集成式無線電的器件非常簡單。 所有 2.4 GHz 技術和所有次 1 GHz 技術都能直接兼容引腳。 不僅如此，不同 SimpleLink 器件的所有其他外設都是相同的。 這為制造商提供了極大的靈活性，使其能夠將無線電技術的最終選定推遲到設計流程的晚期。

該平臺還能在所支持的各種標準之間兼容代碼。 不過，改變無線電確實會對應用軟件設計產生一定的影響。 這種影響源于應用必須考慮的無線電堆棧差異。 例如，與 6LoWPAN 協議棧的對接是使用 IP 消息實現的。 而使用智能藍牙時，應用將會讀取或修改多種屬性。 這些差異已經反應到 TI 隨其每個 SimpleLink 無線 MCU 提供的 API 中。

作為最佳實踐，制造商可采用模塊化方式設計無線電接口。 讓應用向無線電函數發送數據，而不是讓應用直接訪問無線電，從而將無線 API 抽象出來。 然后，該函數可根據需要，使用相應的 API 處理待發送或待接收的數據。 最終的效果是，如果需要在設計流程的后期更改無線電，只需移植該無線電函數即可。

相同的器件，不同的無線電

該平臺由用于智能藍牙的 CC2640 無線 MCU、支持 6LoWPAN 和 ZigBee 的 CC2630、用于次 1 GHz 的 CC1310 以及支持 ZigBee RF4CE 的 CC2620 構成。 如圖 1 所示，這些器件提供多種封裝樣式。

圖 1：SimpleLink 策略消除了無線再分配難題造成的硬件問題。

TI 還將發布 CC2650 多標準器件。 這種“超集”器件可以在硬件和軟件中動態配置，以支持多種不同的 2.4 GHz 無線電中的一種。 采用 CC2650 搭建的設計在進入生產時也可以不鎖定選擇，并可在現場安裝時進行配置。 這樣，制造商完全可以等到最后一刻才決定采用哪種無線電，且無需更改天線設計。

由于允許改變支持的無線電，CC2650 還使應用能夠使用單一芯片支持多種無線電。 因此，通過在現場對 CC2650 進行重新編程，系統可以與基于 ZigBee 和基于藍牙的設備進行通信。

多處理器架構

如圖 2 所示，SimpleLink 平臺集成了多個處理器，可提供智能傳感應用執行各種任務所需的不同級別的計算能力。 通過為手頭的任務選擇正確的處理器，可以讓器件以最可能低的功耗運行。

圖 2：SimpleLink 架構將感測、處理和通信操作的能耗降至最低。

應用處理器為 ARM? Cortex?-M3，是 SimpleLink 超低功耗平臺的主處理器。 它能提供作為能夠智能管理傳感器型系統的獨立 MCU 所需的必要性能。 Cortex-M3 具有足夠的處理能力來應對應用和高級堆棧任務處理，并且非常節能。

該無線電處理器是一款集成式 Cortex-M0，專用于管理系統的各種低級無線電任務。 這樣就減輕了主 CPU 的時序關鍵型任務負荷。

第三個處理器是一種超低功耗集成 MCU，專用于快速、高效地監控傳感器。 此傳感器控制器的作用旨在精確提供合適的處理水平，以便進行數據采樣并簡化傳感器決策。 此外，它的存儲器容量有限，沒有無關的外設。 對于像定期輪詢傳感器輸出、確定是否發生閾值事件之類任務，這款控制器非常節能，而且能夠避免在不必要時無謂地喚醒主 CPU。

TI 采用 SimpleLink 無線 MCU，通過提供操作無線電和與之對接所需的軟件簡化了設計。 這也使無線電設計得到了簡化，開發人員只需置入相應的 SimpleLink 器件便可快速使用無線電，而無需進行大量的配置和調節。 為此，無線電控制器附帶了經優化的生產代碼，可實現最高效的無線電操作。

高能效感測

由于傳感器控制器需要監控傳感器，做出決策，并根據特定應用采取行動，因此開發人員需要能夠配置其操作。 TI 提供軟件開發工具 Sensor Controller Studio，供用戶配置傳感器控制器。 該工具可輸出傳感器控制器接口驅動程序，其中包含生成的傳感器控制器機器代碼和相關的定義。 可以配置傳感器控制器執行常見任務，而無需寫入任何代碼，另一方面，對于需要自定義代碼的應用，將通過類似 C 語言的腳本語言提供支持。 通過使用傳感器控制器的測試和調試功能，Sensor Controller Studio 可加速開發過程。 這樣可實現傳感器數據和算法驗證的實時可視化。

傳感器控制器的另一個主要優勢在于它與主 CPU 的集成。 傳統上，任何附加的傳感器控制器都是通過另一個不那么強大的 MCU 來實現的，用以減少主應用處理器的負荷。 這樣，在低功耗傳感器控制器監控和管理傳感器時，應用處理器可保持休眠模式，從而實現節能。 另一方面，由于輔助 MCU 位于應用處理器的外部，開發人員必須設計并管理兩個處理器之間的通信，還需要實現中斷功能，以便控制器能夠喚醒應用處理器。

在 SimpleLink 平臺中，傳感器控制器的實現方式不僅具備所有能效優勢，而且不會產生復雜的設計。 由于傳感器控制器、無線電 MCU 和應用傳感器全部集成在同一硅晶上，因而極大地簡化了硬件和軟件設計。

SimpleLink 平臺提供了一個易于編程的無線 MCU，并避免了嘗試集成 PHY 和堆棧帶來的難題。 應用代碼在許多設計人員已非常熟悉的標準 MCU — ARM Cortex-M3 上運行。 TI 為其每種無線電技術提供了 API，最大限度地減輕了開發人員的學習負擔。 射頻和天線設計已經過簡化，并且不會影響可靠性或性能。 內置強大的安全性功能，并且協議棧已做好生產準備。

使用 SimpleLink 進行設計

要使用 SimpleLink 器件進行設計，開發人員可以選擇多種全功能設計環境，如 Code Composer Studio? 集成開發環境 (IDE) 或 IAR 嵌入式工作臺。

提供的評估套件也可用于快速啟動設計。 其中，SimpleLink CC2650 開發套件包含兩個 CC2650 評估模塊和兩塊 SmartRF06 主板，可用于支持軟件開發和運行無線電性能測試。 由于 CC2650 能夠支持多種 2.4 GHz 無線電標準，因此該平臺也可用于 CC2640 智能藍牙和 CC2630 ZigBee?/6LoWPAN 無線 MCU 的應用開發。 套件中的微控制器已使用軟件進行過預編程，可用于范圍測試。 在 TI-RTOS 之上還構建了低功耗藍牙和 ZigBee 堆棧，其中集成了設備驅動程序和電源管理功能。

CC2650 無線 MCU 也是 TI 的 SensorTag IoT 套件的核心組件。 SensorTag 可連接到云，無需任何編程經驗即可使用。 它含有十個傳感器，包括光、濕度和壓力傳感器，一個數字麥克風、磁性傳感器、加速計、陀螺儀、磁力儀、物體溫度傳感器、環境溫度傳感器，以及內置的 iBeacon 技術。 利用相關的移動應用，用戶可查看啟動時的傳感器瞬時讀數，并根據 SensorTag 數據和物理位置定制內容。

結論

TI 的 SimpleLink 超低功耗無線 MCU 平臺可簡化智能無線設備的開發，為開發團隊帶來了靈活性。如有必要，即使在設計周期的晚期也能更改為不同的無線標準。 這樣可以讓項目盡早開始，并將最終決策留到后期做出，從而使 OEM 廠商能在正確的時間向市場交付優化的產品。 能耗敏感的多處理器架構可幫助開發人員更輕松地滿足許多智能檢測應用嚴格的功耗和性能要求。