कम-पावर मल्टी प्रोटोकॉल वायरलेस SoC का उपयोग करके सुरक्षित लाइन संचालित बुद्धिमान उपकरणों के डिज़ाइन को सरल बनाएं

इंटेलिजेंट लाइटिंग और बिल्डिंग ऑटोमेशन के लिए उपयोग किए जाने वाले इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT) उपकरण तेजी से विकास के दौर से गुजर रहे हैं, उनकी भूमिकाएं सरल नियंत्रण नोड्स से समृद्ध इंटरकनेक्टेड सिस्टम की ओर स्थानांतरित हो रही हैं। इन प्रणालियों को उच्च कंप्यूटिंग आवश्यकताओं, मजबूत सुरक्षा प्रदर्शन और उच्च रेडियो फ्रीक्वेंसी (आरएफ) प्रदर्शन का समर्थन करने की आवश्यकता है। इस प्रवृत्ति का सामना करते हुए, डिजाइनरों पर मल्टी प्रोटोकॉल कनेक्टिविटी, उन्नत सुरक्षा सुविधाओं और बिजली दक्षता जैसी विविध आवश्यकताओं को संतुलित करने का दबाव बढ़ रहा है, जबकि सामग्री के बिल (बीओएम) की लागत और सिस्टम जटिलता को कम करने का भी प्रयास किया जा रहा है। इन उभरते IoT अनुप्रयोगों की मांगों को संबोधित करने की कुंजी उन्नत वायरलेस सिस्टम ऑन चिप (SoC) उपकरणों को अपनाने में निहित है।

इस लेख का उद्देश्य उभरते IoT उपकरणों और प्रणालियों के डिजाइनरों के सामने आने वाली चुनौतियों के बारे में विस्तार से बताना है, और फिर यह पेश करना है कि सिलिकॉन लैब्स की अगली पीढ़ी के वायरलेस IoT SoC अपने अल्ट्रा-लो पावर आर्किटेक्चर के माध्यम से इन चुनौतियों का समाधान कैसे करते हैं। यह आर्किटेक्चर उच्च-प्रदर्शन प्रोसेसर को कई समर्पित उप-प्रणालियों के साथ जोड़ता है, जो एक व्यवहार्य समाधान प्रदान करता है।

कैसे विविध मांगें उपकरणों के विकास को उच्च एकीकरण की ओर ले जाती हैं
एलईडी लाइटिंग, स्मार्ट सॉकेट और स्विच जैसे अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले लाइन संचालित स्मार्ट उपकरणों से छोटे विकास चक्रों में समृद्ध कार्यक्षमता प्रदान करने की उम्मीद बढ़ रही है। इन उपकरणों के डिजाइनरों को कठोर आवश्यकताओं की एक श्रृंखला का सामना करना पड़ता है: उन्हें बीओएम लागतों को सख्ती से नियंत्रित करते हुए और निरंतर ऑपरेटिंग वातावरण में उपकरणों के पूर्वानुमानित व्यवहार को सुनिश्चित करते हुए उच्च प्रसंस्करण क्षमताओं, कई वायरलेस मानकों और मजबूत सुरक्षा प्रदर्शन को एकीकृत करने की आवश्यकता होती है।

वायरलेस कनेक्शन की जटिलता इन दबावों को बढ़ा देती है। कम ऊर्जा वाले ब्लूटूथ (बीएलई), ज़िगबी, थ्रेड और मैटर प्रोटोकॉल तेजी से सह-अस्तित्व में हैं, जो एकल प्रोटोकॉल या मल्टी चिप आर्किटेक्चर कॉम्प्लेक्स पर आधारित समाधान बना रहे हैं। बाहरी घटकों के माध्यम से कई विषम प्रोटोकॉल का समर्थन करने से विकास की प्रगति धीमी हो सकती है और परिणामस्वरूप कम दक्षता हो सकती है। इसलिए, IoT डिज़ाइन सिंगल-चिप वायरलेस SoCs का उपयोग करने की ओर स्थानांतरित हो गया है, जैसे कि सिलिकॉन लैब्स का SiMG301/SibG301 3-सीरीज़ वायरलेस SoC (चित्र 1)। इस प्रकार की चिप एप्लिकेशन प्रोसेसिंग, सुरक्षा कार्यों और वायरलेस संचालन को एक ही डिवाइस में एकीकृत करती है।

उन्नत वायरलेस IoT SoC संपूर्ण कार्यात्मक स्टैक योजनाबद्ध आरेख को एकीकृत करता है
चित्र 1: उन्नत वायरलेस IoT SoC प्रारंभिक मल्टी चिप समाधानों की तुलना में उच्च डिज़ाइन दक्षता प्राप्त करते हुए, संपूर्ण कार्यात्मक स्टैक को एकीकृत करता है। (छवि स्रोत: सिलिकॉन लैब्स)

ये SoCs, अपने उन्नत आर्किटेक्चर के साथ, उच्च प्रदर्शन, मजबूत सुरक्षा और लचीली कनेक्टिविटी क्षमताएं प्रदान कर सकते हैं, जिससे डिजाइनर स्मार्ट उपकरणों की तेजी से बदलती मांगों का अधिक प्रभावी ढंग से जवाब देने में सक्षम हो सकते हैं।

एकीकृत आर्किटेक्चर उभरते IoT अनुप्रयोगों की विविध आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है
सिक्सजी301 श्रृंखला लाइन संचालित बुद्धिमान उपकरणों के लिए आवश्यक सभी कार्यों को एकीकृत करती है। बढ़ती जटिल कंप्यूटिंग आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, सिक्सजी301 एसओसी डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग (डीएसपी) निर्देशों और फ्लोटिंग-पॉइंट अंकगणितीय इकाइयों (एफपीयू) (चित्र 2) के साथ 150 मेगाहर्ट्ज आर्म कॉर्टेक्स-एम33 प्रोसेसर कोर पर आधारित है। प्रोसेसर सबसिस्टम कोर को ऑन-चिप रैंडम एक्सेस मेमोरी (रैम), सह-पैकेज्ड फ्लैश मेमोरी, डायरेक्ट मेमोरी एक्सेस (डीएमए) कंट्रोलर और डिबगिंग इंटरफ़ेस के साथ जोड़ता है। यह आर्किटेक्चर कनेक्टिविटी, सुरक्षा, ऊर्जा प्रबंधन, घड़ियां, टाइमर और बाह्य उपकरणों (एलईडी प्रकाश व्यवस्था के लिए समर्पित कार्यों सहित) के लिए समर्पित हार्डवेयर मॉड्यूल के माध्यम से स्मार्ट उपकरणों के लिए व्यापक समर्थन भी प्रदान करता है।

सिलिकॉन लैब्स से EFR32BG22 SoC आर्किटेक्चर का योजनाबद्ध आरेख (बड़ा करने के लिए क्लिक करें)
चित्र 2: सिक्सजी301 वायरलेस एसओसी आर्किटेक्चर एप्लिकेशन प्रोसेसिंग, वायरलेस कनेक्टिविटी और सुरक्षा को एकीकृत करता है, स्केलेबल प्रदर्शन प्रदान करता है और लाइन संचालित स्मार्ट उपकरणों के लिए सिस्टम जटिलता को कम करता है। (छवि स्रोत: सिलिकॉन लैब्स)

डिजाइनरों के लिए, सिक्सजी301 श्रृंखला एक स्केलेबल समाधान प्रदान करती है जो आवश्यकताओं की एक विस्तृत श्रृंखला को पूरा कर सकती है। लक्ष्य के रूप में ब्लूटूथ कनेक्टिविटी के साथ स्मार्ट डिवाइस डिज़ाइन प्राप्त करने के लिए, SiBG301 ब्लूटूथ SoC श्रृंखला BLE, ब्लूटूथ जाल नेटवर्क और मालिकाना 2.4 गीगाहर्ट्ज़ (GHz) अनुप्रयोगों का समर्थन करती है। SiMG301 मल्टी प्रोटोकॉल SoC श्रृंखला न केवल समान ब्लूटूथ विकल्पों का समर्थन करती है, बल्कि IEEE 802.15.4 फिजिकल लेयर (PHY) और मीडिया एक्सेस कंट्रोल लेयर (MAC) के लिए समर्थन भी जोड़ती है, जो कम डेटा दर वाले वायरलेस नेटवर्क के लिए उपयुक्त है, जिसमें Zigbee, मैटर ओवर थ्रेड और OpenThread शामिल हैं। प्रत्येक श्रृंखला के भीतर, विभिन्न मॉडल अतिरिक्त कॉन्फ़िगरेशन विकल्प भी प्रदान करते हैं, जो 512 केबी तक रैम और 4 एमबी सुरक्षित ऑन-चिप निष्पादन (XIP) क्वाड चैनल सीरियल पेरिफेरल इंटरफ़ेस (QSPI) फ्लैश मेमोरी प्रदान करते हैं। चुने गए कॉन्फ़िगरेशन के बावजूद, सिक्सजी301 एसओसी श्रृंखला के सभी सदस्यों के पास अगली पीढ़ी के आईओटी उपकरणों के लिए आवश्यक समान मूल क्षमताएं हैं।

उन्नत IoT एप्लिकेशन मजबूत कनेक्टिविटी पर भरोसा करते हैं, और सिक्सजी301 श्रृंखला इन अनुप्रयोगों के विशिष्ट उच्च-घनत्व, हस्तक्षेप-प्रवण वातावरण में भी विश्वसनीय रूप से संचालित करने के लिए डिज़ाइन की गई है। लो-पावर वायरलेस (एलपीडब्ल्यू) रेडियो की यह श्रृंखला (चित्रा 3) एक रेडियो प्रोसेसर कोर, रैम और समर्पित ट्रांसमिट और सिग्नल पथ को एकीकृत करती है, जो एक पूर्ण कनेक्टिविटी सबसिस्टम प्रदान करती है।