物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用原型開發(fā)新體驗(yàn) —— Silicon Labs xG24-EK2703A 評(píng)測(cè)

隨著科技的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)給我們的生活帶了巨大的變革，從智慧校園到智慧農(nóng)業(yè)再到智慧城市，各個(gè)角落都可以看到越來越多融合了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能設(shè)備，并且這種趨勢(shì)正在逐漸加快。為了滿足市場(chǎng)的需求，各大芯片廠商相繼推出了不少用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用原型系統(tǒng)開發(fā)的評(píng)估套件，今天我們就為大家?guī)硪豢钣蒘ilicon Labs公司（芯科科技）最新推出的用于快速開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品原型應(yīng)用的評(píng)估套件xG24 Explorer Kit（xG24-EK2703A）。

圖1 xG24 Explorer Kit套件外觀

整個(gè)套件依然延續(xù)Silicon Labs公司的傳統(tǒng)，采用硬紙板包裝盒，盒子的正面印有公司的Logo及評(píng)估工具的網(wǎng)址。打開包裝盒，里面的內(nèi)容非常簡(jiǎn)潔，一塊包裝在防靜電袋中的開發(fā)板以及聲明文件。打開防靜電袋，黑色的開發(fā)板展現(xiàn)在我們的面前，配以金色的焊盤,給人以強(qiáng)烈的視覺震撼。

圖2 xG24 Explorer Kit套件內(nèi)部

整個(gè)開發(fā)板的大小約為36mm*56mm，所有的元器件都在開發(fā)板的正面，包括EFR32MG24無線SoC芯片、用于無線數(shù)據(jù)傳輸的陶瓷天線、2個(gè)LED指示燈和2個(gè)功能按鍵、1個(gè)復(fù)位按鈕、qwiic連接插座、mikroBUS插座、用于擴(kuò)展的焊盤、J-Link調(diào)試器以及集成供電、串口、調(diào)試三合一功能的USB Type-C接口。而在開發(fā)板的背面則留有一個(gè)Mini Simplicity接口的焊盤用于擴(kuò)展，這些都為我們進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)原型應(yīng)用的準(zhǔn)確評(píng)估提供了基礎(chǔ)。特別是開發(fā)板上預(yù)留的qwiic接口、mikroBUS接口，使得我們可以很輕松地利用各種標(biāo)準(zhǔn)的開源板卡對(duì)xG24 Explorer套件的功能進(jìn)行極大地?cái)U(kuò)展。圖3為開發(fā)板正面所有資源接口的分布位置，圖4為開發(fā)板資源的結(jié)構(gòu)框圖。

圖3 開發(fā)板正面

圖4 開發(fā)板結(jié)構(gòu)框圖

整個(gè)評(píng)估套件最核心部分就是EFR32MG24無線SoC芯片了，該芯片是一個(gè)SoC家族系列，目前包含有25款器件（可參考如下網(wǎng)址https://www.silabs.com/wireless/zigbee/efr32mg24-series-2-socs），在該家族中，所有器件都是以ARM Cortex-M33為核心、主頻都為78MHz且都支持2.4GHz無線通信，而內(nèi)部的閃存程序存儲(chǔ)器和RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器則可以根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目的需求最高選擇1536KB和256KB，另外，該家族中的所有器件都還具有以下特點(diǎn)：

而我們的評(píng)估套件所搭載的這塊SoC芯片的完整型號(hào)為EFR32MG24B210F1536IM48更是整個(gè)系列的中高端型號(hào)，其閃存程序存儲(chǔ)器空間為1536KB，RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間為256KB，并且還帶有AI/ML加速功能，能夠勝任在嵌入式應(yīng)用終端中部署輕量級(jí)AI應(yīng)用。

圖5 EFR32MG24B210芯片及特性

除了具有強(qiáng)大的性能以外，SoC芯片功耗的高低也是至關(guān)重要的。EFR32MG24系列芯片共支持五種不同的低功耗模式，為了便于工程師們?cè)趯?shí)際項(xiàng)目中對(duì)各種模塊的快速、準(zhǔn)確選擇，下圖給出了整個(gè)EFR32MG24系列芯片的內(nèi)部功能模塊結(jié)構(gòu)圖，其中不同的顏色表示在不同的低功耗模式下芯片內(nèi)部各個(gè)模塊的工作情況：

圖6 EFR32M24芯片內(nèi)部功能模塊圖

為了便于用戶快速上手xG24 Explorer Kit，Silicon Labs公司還提供了簡(jiǎn)單易用的Simplicity Studio Version 5軟件（下載地址：https://www.silabs.com/documents/login/software/SimplicityStudio-5.iso），這是一個(gè)綜合性的IDE, 里面包含了Silicon Labs公司推出的各種評(píng)估套件的驅(qū)動(dòng)、文檔等，工程師們只需要簡(jiǎn)單地安裝即可開始進(jìn)行開發(fā)了。

圖7 Simplicity Studio 5開發(fā)工具

在安裝完成后啟動(dòng)Simplicity Studio Version 5，然后將xG24 Explorer Kit開發(fā)板通過Type-C電纜與電腦連接。在系統(tǒng)自動(dòng)安裝所需的驅(qū)動(dòng)后會(huì)在主界面上顯示已經(jīng)找到的板卡和所識(shí)別出MCU的型號(hào)，如下圖所示。同時(shí)，我們也可以在這個(gè)界面中對(duì)開發(fā)板的固件進(jìn)行更新。

圖8 自動(dòng)識(shí)別出固件版本及開發(fā)套件型號(hào)

雖然已經(jīng)識(shí)別出了xG24 Explorer Kit開發(fā)板和對(duì)應(yīng)的SoC芯片，但是SDK開發(fā)包還是需要用戶根據(jù)需求自行下載的，在SDK開發(fā)包中包含了各種例程及資料。下載SDK開發(fā)包有兩種方法，一種是通過Simplicity Studio Version 5軟件的Installation manager在線下載來實(shí)現(xiàn)，如下圖9中

圖9 Installation manager界面

而另外一種方法則需要我們到GitHub下載SDK后通過點(diǎn)擊下圖中的Manage SDKs按鈕導(dǎo)入來完成（下載網(wǎng)址為：https://github.com/SiliconLabs/gecko_sdk），正確安裝SDK后的界面如下圖所示：

圖10 正確安裝SDK后的界面

不管用哪種方法，只要正確導(dǎo)入SDK后就能開始使用xG24 Explorer Kit評(píng)估套件了。切換到EXAMPLE PROJECTS & DEMOS界面，可以看到SDK中還是提供了非常多的例子，為了便于用戶進(jìn)行快速篩選，界面的左側(cè)還給出了不同類別。對(duì)于嵌入式系統(tǒng)來說我們通常是從點(diǎn)亮LED開始，當(dāng)然SDK開發(fā)包中也為我們提供了最基礎(chǔ)的點(diǎn)亮LED的代碼。選擇下圖中的Platform-Blink Bare-metal例子，選擇右邊的CREATE就可以打開該例子的源碼，然后進(jìn)行編譯下載就可以看到評(píng)估套件上的燈在不停的閃爍了。

圖11 基礎(chǔ)的點(diǎn)燈Demo

除了最基礎(chǔ)的點(diǎn)亮LED燈的操作外，評(píng)估SoC 2.4GHz無線功能的Demo當(dāng)然也不能少，在SDK開發(fā)包中還包含有不少以Bluetooth為前綴的例子，這些都與藍(lán)牙相關(guān)。下面我們來看看Bluetooth - SoC Blinky，通過其名字可以知道這個(gè)Demo與藍(lán)牙相關(guān)，按照前面同樣的方法對(duì)該例子進(jìn)行編譯并下載到開發(fā)板，Demo開始運(yùn)行。這里特別注意的是，由于Bluetooth相關(guān)的Demo依賴于Bootloader，因此在運(yùn)行Bluetooth – xxxx Demo之前我們首先要把Bootloader的例子先下載到套件中，在這里我們選擇打開Bootloader-SoC Bluetooth AppLoader OTA DFU項(xiàng)目，然后將其編譯下載即可（不同的BootLoader的區(qū)別具體可以參考文檔AN1086: Using the Gecko Bootloader with the Silicon Labs Bluetooth? Applications）。

圖12 Bootloader選擇界面

為了使用戶能夠準(zhǔn)確地評(píng)估xG24 Explorer Kit套件的藍(lán)牙狀態(tài)，Silicon Labs公司還為用戶提供了手機(jī)APP（EFR Connect BLE Mobile App）以搭配本套件中Bluetooth相關(guān)的Demo使用，該APP分為iOS版和Android版，都可以從https://www.silabs.com/developers/efr-connect-mobile-app 進(jìn)行下載，而該APP的源碼在GitHub上也進(jìn)行了提供。

圖13 EFR Connect BLE Mobile App下載界面

下載該APP并安裝完成后打開即可。整個(gè)APP相對(duì)前一個(gè)版本功能已經(jīng)豐富了很多，在下方有Demo、Test、Scan等五個(gè)頁面選項(xiàng)，分別對(duì)應(yīng)不同的功能，包括對(duì)SDK開發(fā)包中的示例進(jìn)行評(píng)估、對(duì)環(huán)境中的藍(lán)牙信號(hào)進(jìn)行掃描、配置服務(wù)端等等。

圖14 EFR Connect BLE Mobile App運(yùn)行界面

由于我們的開發(fā)板上當(dāng)前已經(jīng)在運(yùn)行Bluetooth - SoC Blinky代碼，因此我們選擇Demo頁面中的Blinky，可以看到APP已經(jīng)找到了xG24 Explorer Kit套件，并準(zhǔn)備與運(yùn)行的Blinky程序連接。

圖15 與開發(fā)板Blinky Demo通過藍(lán)牙連接

點(diǎn)擊界面上的”Blinky Example”后進(jìn)入下圖所示界面，在這里我們就可以開始通過藍(lán)牙對(duì)xG24 Explorer Kit套件進(jìn)行控制了。

在Bluetooth - SoC Blinky Demo中主要展示了兩個(gè)功能：用手機(jī)發(fā)送命令控制開發(fā)板上的LED燈點(diǎn)亮以及通過開發(fā)板上的按鈕控制手機(jī)界面上的LED燈發(fā)生變化。通過下圖可以看出手機(jī)上APP與開發(fā)板已經(jīng)能夠正常通信了。

總結(jié)：

Silicon Labs xG24 Explorer Kit無線SoC開發(fā)套件（xG24-EK2703A）是一款緊湊、功能豐富的開發(fā)平臺(tái)。該套件為無線物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的開發(fā)和原型設(shè)計(jì)提供了極大地便利。通過評(píng)估，我們可以發(fā)現(xiàn)該套件上手非常簡(jiǎn)單，所有的資料也集成在了SDK開發(fā)包中，輔以配套的Simplicity Studio Version 5工具只需幾步即可開始評(píng)估。另外，該套件還可以作為一種簡(jiǎn)單的工具用于調(diào)試藍(lán)牙設(shè)備。同時(shí)，Silicon Labs公司也為該套件提供了專門的網(wǎng)址和論壇用于資料下載。欲了解更多詳情，可以參考以下網(wǎng)址：https://www.silabs.com/development-tools/wireless/efr32xg24-explorer-kit?tab=overview