【導讀】隨著工業物聯網（Industry Internet of Things, IIoT）的快速發展，在工業應用環境中需要采用越來越多的傳感器來檢測設備的運作狀況，這些傳感器可以采用兼具安全性與低功耗的新型藍牙低功耗（Bluetooth? Low Energy, BLE）微控制器（MCU），來提升傳感器的聯網能力與運作效率。本文將為您介紹安森美（onsemi）所推出的BLE微控制器，以了解其功能特性與應用領域。
兼具低功耗與安全性的無線連接技術
從用于聯系追蹤的信標到可追蹤的資產標簽，全球有數百萬臺聯網設備使用小型電池來運行，對于設備的功耗要求特別高，需要采用低功耗的BLE無線連接技術，來提升設備的運行效率。BLE是藍牙技術聯盟設計和推廣的一種個人局域網技術，相較于經典藍牙，BLE旨在保持同等通信范圍的同時顯著降低功耗和成本。
BLE技術采用與經典藍牙技術相同的工作頻率（2.400GHz-2.4835GHz，ISM頻帶），但使用另一組通道，不同于經典藍牙的79 1-MHz通道，BLE使用40 2-MHz通道，在一個通道內，數據使用高斯頻移調制傳輸，類似經典藍牙的基本速率方案，比特率為1Mbit/s，最大發射功率為10mW。
在IIoT應用中，防御網絡威脅的能力是制造商選擇無線MCU時的重要考慮，先進的系統級安全功能，能夠提供完善的設備安全性，避免設備遭到黑客入侵，影響到企業的信息安全，并減少系統停機的機率，必須在硬件、應用和軟件級別提供安全保證。
領先業界的新型安全BLE無線MCU
在智能電源和傳感技術擁有領先地位的安森美，推出了新型的安全RSL15無線MCU，可提供業界最低的功耗，支持BLE無線連接能力，可在不犧牲功耗的情況下，滿足工業物聯網應用日益增長的安全需求。
為了驗證能效，RSL15獲得了嵌入式微處理器基準聯盟（EEMBC）的認證，該組織的ULPMark?-CoreMark基準程序，可測量嵌入式系統中使用的MCU在活動時的能效。RSL15以60.5的“性能”分數領先于同類產品，在計算MCU深度睡眠效率的ULPMark-CoreProfile基準測試中，安森美也分別以RSL10和RSL15保持在前兩名。通過獲得認證的能效表現，RSL15將幫助工業應用與許多其他應用，實現超越預期的更長電池壽命。
在保持其最先進的功耗的同時，RSL15采用Arm? TrustZone?技術設計，以建立設備信任根，以及采用Arm CryptoCell?-312技術以保護代碼和數據的真實性、完整性和機密性。這種經過PSA 1級認證的設計是藍牙協議的一部分，可增強設備的安全性，并在應用和軟件級別提供保證。RSL15憑借其先進的系統級安全功能和一流的能效，能夠提供OEM和消費者可以信賴的全面無線解決方案。
專為工業智能設備應用設計的高性能MCU
安森美推出的RSL15是一款基于Arm? Cortex?-M33處理器的超低功耗安全BLE 5.2無線MCU，專為工業和醫療應用中的連接智能設備而設計。安森美為RSL15提供全面且易于使用的軟件開發套件（SDK），并提供了示例應用程序，這些應用程序演示了使用網絡安全平臺啟用安全性的硬件功能，并在Smart Sense模式下可獲取傳感器數據、配置內置電源管理，以及利用BLE技術的特性。
RSL15內置的Arm Cortex-M33是32位處理器，專為需要高性能、電源效率和安全性的物聯網和深度嵌入式應用而設計。該處理器具有許多功能來執行高性能應用，例如浮點單元（FPU）、DSP擴展和內存保護單元（MPU）。
RSL15的Cortex-M33處理器支持TrustZone Armv8-M安全擴展，構成了安全平臺的基礎，Arm CryptoCell-312允許使用帶有信任根的安全啟動、安全生命周期管理、安全密鑰管理，以及使用對稱或非對稱加密的應用程序和數據加密來實現端到端產品安全。Arm TrustZone可實現安全的軟件訪問控制，以及多種加密服務，例如SHA1、SHA256、密鑰散列消息驗證碼（HMAC）和真隨機數生成器（TRNG），并允許開發定制的專有安全解決方案。
RSL15射頻子系統的射頻架構是基于2.4 GHz射頻前端，可實現BLE 5.2標準的物理層以及其他專有或自定義協議。RSL15的射頻操作通過藍牙5.2認證的基帶和協議棧，具有2 Mbps射頻鏈路、到達角（AoA）、離開角（AoD）和編碼PHY（“遠程”）等功能，硬件支持自定義協議的實施，以及增強定位能力的RSSI。
RSL15具有降壓和LDO模式的內置DC-DC轉換器，僅需要很少的外部無源組件，可實現寬電壓供應范圍，可以直接使用1.2 V至3.6 V范圍內的任何電壓，無需外部電源轉換，從而可以簡單地使用常見的鈕扣電池，例如3 V鈕扣電池和1.5 V氧化銀電池。
RSL15具有多種的電源模式，可用于降低功耗，同時仍保持系統響應能力。每種模式都可以通過RAM保留和喚醒源進行配置。Smart Sense模式允許一些數字和模擬外設保持活動狀態，以非常低的系統級功耗監控和獲取來自外部傳感器的數據。
提供完整的外設配置與系統架構
RSL15上有兩個晶體振蕩器和兩個內部RC振蕩器，可提供多種時鐘配置。主振蕩器基于48 MHz晶體，這對于任何連接的射頻操作都是必需的。輔助振蕩器基于32 kHz晶振，即使在低功耗模式下也可用于精確計時。當不需要精確時序時，可以使用內部快速RC振蕩器代替48 MHz晶體振蕩器，進行一般的非射頻處理。同樣，對于某些用例，可以使用內部32 kHz RC振蕩器代替32 kHz晶體振蕩器。此外，48 MHz和32 kHz外部時鐘可以從外部時鐘源驅動到RSL15。
此外，RSL15有兩個模數轉換器（ADC），一個高速12位SAR ADC用于快速轉換高達2 Msps的模擬輸入，而低速ADC用于達到50 ksps的慢速轉換，還有一個集成溫度傳感器，可由低速ADC讀取。
RSL15還擁有靈活的I/O接口，通用I/O可以映像到GPIO、SPI、QSPI、I2C、UART、PWM、PCM、脈沖計數器、時鐘輸入／輸出和模擬功能。RSL15還內建模擬比較器，以及用于為外部組件生成偏置電壓的DAC，以及電流源輸出。
RSL15的內存架構以Arm Cortex-M33為中心，閃存包含應用程序代碼以及協議棧。RSL15內置80 kB RAM，并提供284 kB或512 kB的閃存選項，其RAM架構非常靈活，可以只為應用所需的內存量供電，實現為8乘以8 kB，共有64 kB用戶RAM可用，額外的16 kB可用于數字基帶硬件，DMA控制器可用于在外設／接口和存儲器之間輕松傳輸數據。
安森美也推出支持RSL15的軟件開發工具包，包含基于Eclipse的onsemi IDE安裝程序，以及支持其他行業標準的開發環境、藍牙協議棧、示例應用程序、庫、RSL15固件包，和許多其他軟件組件和工具的支持，以實現快速應用開發，安森美提供適用于iOS?和Android?的RSL15 Central和RSL FOTA移動程序。
RSL15采用微型40引腳QFN封裝，并符合RoHS標準，可應用于各種工業自動化和傳感領域，包括互聯資產跟蹤、智能零售和物聯網邊緣節點，也可應用于連接的醫療傳感器、可穿戴設備、電子標簽和訪問控制、數據記錄器、智能家電、能量收集開關等產品。
結語
BLE技術可以滿足IIoT傳感應用的低功耗與安全性需求，安森美推出的RSL15超低功耗安全BLE 5.2無線MCU，具有業界領先的能效表現與功能豐富的安全功能，將會是IIoT相關產品設計的最佳器件選擇之一。
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