本刊早先探討《走在 IoT 之前的無線感測網絡》專題時，曾提及芯科科技 (Silicon Labs) 的 Wireless Gecko 系統單芯片 (SoC) 可支持多重無線通信，并于 2016 年推出首款支持 ZigBee / Thread 的 MGM111 Mighty Gecko 多協議模塊。今年，芯科宣布再為 Wireless Gecko SoC 添加新成員——EFR32xG12，在軟、硬件上皆有所強化，擁有卓越的 2.4GHz 接收靈敏度 (ZigBee / Thread 為 -102.7dBm，BLE 為 -95dBm)。至此，以＂壁虎＂為名的＂Gecko＂無線 SoC 系列，共有 Mighty Gecko (EFR32MG12)、Blue Gecko (EFR32BG12) 和 Flex Gecko (EFR32FG12) 三大家族。
圖1：Silicon Labs 多協議 Wireless Gecko SoC 產品組合
資料來源：Silicon Labs提供
平臺擴充性，為協議轉換與多模共存預留空間
上述產品可全線支持專有 2.4GHz 和 Sub-GHz 頻段，其中，Mighty 另涵蓋 Thread / ZigBee 和 Bluetooth，而 Blue Gecko 顧名思義、重點在 Bluetooth；EFR32BG12 的數據傳輸率可達 2 Mbps，足以支撐 Bluetooth 5 ＂支持 4 倍傳輸范圍、2 倍速率、8 倍廣播容量＂的目標，并具有與其他無線物聯網 (IoT) 協議更強的共存能力。芯科資深策略營銷經理 Jason Rock 指出，＂IoT 是多元并存的環境，在可預見的未來，不太可能出現一統天下的技術規格，不同通信標準共處一室將會是常態＂。那么，IoT 開發者該如何因應？
上述產品可全線支持專有 2.4GHz 和 Sub-GHz 頻段，其中，Mighty 另涵蓋 Thread / ZigBee 和 Bluetooth，而 Blue Gecko 顧名思義、重點在 Bluetooth；EFR32BG12 的數據傳輸率可達 2 Mbps，足以支撐 Bluetooth 5 ＂支持 4 倍傳輸范圍、2 倍速率、8 倍廣播容量＂的目標，并具有與其他無線物聯網 (IoT) 協議更強的共存能力。芯科資深策略營銷經理 Jason Rock 指出，＂IoT 是多元并存的環境，在可預見的未來，不太可能出現一統天下的技術規格，不同通信標準共處一室將會是常態＂。那么，IoT 開發者該如何因應？
照片人物：Silicon Labs資深策略營銷經理 Jason Rock
Rock 認為，安全無虞且＂友善能源＂(energy- friendly) 的連網產品是首要任務。其次，多協議、多頻段連網才能符合真實世界的使用習性，多元無線軟件堆棧是必需。最重要的是，軟件的＂遷移途徑＂(Migration Path)、編碼的重復使用、容易上手的開發工具將大幅簡化產品工程，基于 SoC 的模塊和參考設計更可加速上市。特別一提的是，關于坊間將 ZigBee 與 Thread 視為競爭技術的說法，同時身兼 ZigBee PRO Mesh 軟件堆棧先行者與 Thread 創始成員之一的芯科，對此頗不以為然。
Rock 剖析，ZigBee 歷經十多年發展，對應用情境 (Application Pro) 及堆棧參數 (Stack Pro) 有具體描述，但后起之秀 Thread＂僅規范網絡層協議、未細部定義裝置應用層，兩者未必互為取代的競爭關系、反倒可互補協作＂，Rock 解釋。借助芯科便捷的堆棧遷移，只要使用同款芯片就能開發 ZigBee / Thread 設備，盡可能降低場域中異質芯片的溝通障礙，并為日后協議轉換和＂多模共存＂預留空間，這點對于充斥五花八門應用的消費市場格外重要。芯科 Gecko 模塊和 SoC 具備相似技術特性和應用程序編程接口 (API)；開發者若有擴展需求，不必從零開始全新設計，可最大化先前研發成果——這也是芯片商強調平臺與擴充性的原因。
圖2：Wireless Gecko 模塊一覽
資料來源：Silicon Labs提供
計算、觸控、射頻合體，多面向 IoT 操控更智能
芯科今年初發布的 EFR32xG12 在內存容量與低功耗數字／模擬周邊有優異表現，便于備份韌體、在線更新 (OTA) 和外接傳感器，并備有 65 種的球柵陣列封裝 (BGA) 通用型輸入輸出 (GPIO) 選項，賦予開發者更多微型化設計的自由度。訂價不到 3 美元的 EFR32xG12 已將自主電容觸控的人機接口 (HMI) 整合在內，不需外加觸控芯片即可按壓進入深度睡眠模式，且可擔當數字信號處理器 (DSP) 的 ARM Cortex- M4 MCU 依舊能收集、處理來自多個傳感器的數據——必要時，還可選配浮點計算單元 (FPU) 以提高計算能力。Rock 舉例幾項典型應用如下：
芯科今年初發布的 EFR32xG12 在內存容量與低功耗數字／模擬周邊有優異表現，便于備份韌體、在線更新 (OTA) 和外接傳感器，并備有 65 種的球柵陣列封裝 (BGA) 通用型輸入輸出 (GPIO) 選項，賦予開發者更多微型化設計的自由度。訂價不到 3 美元的 EFR32xG12 已將自主電容觸控的人機接口 (HMI) 整合在內，不需外加觸控芯片即可按壓進入深度睡眠模式，且可擔當數字信號處理器 (DSP) 的 ARM Cortex- M4 MCU 依舊能收集、處理來自多個傳感器的數據——必要時，還可選配浮點計算單元 (FPU) 以提高計算能力。Rock 舉例幾項典型應用如下：
1. 無縫切換：
? 借道 Bluetooth 中轉：Bluetooth 因有手機先占優勢，許多消費型電子產品常會將其作為初始連網設定；藉由 Bluetooth 橋接，可將照明、安防等裝置加入同屬 802.15.4 的 ZigBee / Thread 網狀網絡 (Mesh)，予以統一操控。
? 協定遷移：ZigBee、Thread 或 BLE / Bluetooth 5 部署，可互相轉換。
2. 動態跳轉：
? 以＂時間片段＂(Time- Sliced) 為基礎的營運商，可在兩個堆棧之間執行＂實時操作系統＂(RTOS)，例如，在已被芯科收購的 Micrium 平臺上，依用戶習性控制日夜或尖峰／離峰的使用情境。
? 透過手機做區域控制或診斷。
? 在間隔時間維持必要的 BLE 傳輸。
? 借道 Bluetooth 中轉：Bluetooth 因有手機先占優勢，許多消費型電子產品常會將其作為初始連網設定；藉由 Bluetooth 橋接，可將照明、安防等裝置加入同屬 802.15.4 的 ZigBee / Thread 網狀網絡 (Mesh)，予以統一操控。
? 協定遷移：ZigBee、Thread 或 BLE / Bluetooth 5 部署，可互相轉換。
2. 動態跳轉：
? 以＂時間片段＂(Time- Sliced) 為基礎的營運商，可在兩個堆棧之間執行＂實時操作系統＂(RTOS)，例如，在已被芯科收購的 Micrium 平臺上，依用戶習性控制日夜或尖峰／離峰的使用情境。
? 透過手機做區域控制或診斷。
? 在間隔時間維持必要的 BLE 傳輸。
圖3：EFR32xG12 Wireless Gecko SoC 架構
資料來源：Silicon Labs提供
資料來源：Silicon Labs提供
Rock 總結 Wireless Gecko 的優勢在于：不須外部功率放大器 (PA) 即可達到 +19dBm 的射頻 (RF) 輸出功率，是目前多協議 SoC 市場中最高者。他表示，芯科對于＂連接＂(Connectivity) 有超過二十年經驗，可將 RF 輸出功率與接收靈敏度優化，為智能電表等 IoT 應用提供更佳的無線傳輸范圍、可靠性和電池使用壽命。為確保 IoT 安全性，EFR32xG12 SoC 還內建第二個內部安全加速器，作為用于多重協議無線電和 NIST 認證的真實隨機數生成器 (TRNG)；此加密區塊相較于傳統軟件建置，可實現更高性能和更低功率。
在開發工具方面，支持所有協議的 SLWSTK6000B Mighty Gecko 網狀網絡開發工具包，價格為 499 美元；額外用于 Mighty Gecko、Blue Gecko 和 Flex Gecko 的無線子板價格為 49 美元。此外，開發人員可免費取得完整的 Simplicity Studio，自動檢測所連接的是 8 / 12 位的 MCU 或無線 SoC；圖形用戶界面 (GUI) 的 AppBuilder 軟件可輕松配置無線應用。Eclipse 4.5 集成開發環境 (IDE) 可一鍵取得完成項目所需輔助，包括：能源分析、硬件配置和無線網絡分析，以及相關示例、完整文檔、技術支持和公眾論壇。
