12月2日,在Matter中國區開發者大會上,泰凌微電子應用開發工程師紀瀛灝表示,TLSR9系列SoC是泰凌微電子擁抱RISC-V架構后,推出的全新一代高性能、多模、物聯網產品。其中,最主要的兩個子系列為TLSR95系列和TLSR92系列。
該芯片內置32位RISC-V MCU,集成DSP和浮點運算擴展指令,并搭載了獨立的低功耗AI引擎對傳感器和語音信號進行實時處理。支持多種先進的IoT連接技術規范,包括經典藍牙、藍牙低功耗、藍牙Mesh、Zigbee、Apple HomeKit、Apple Find My、Thread、Matter、2.4GHz專有協議及各類RTOS,并且能夠實現部分多協議并行操作。
TLSR9是全球首顆獲得PSA安全認證的RISC-V內核芯片。該款芯片的設計思路是怎樣的?支持的Matter認證需要面臨哪些挑戰?其在物聯網領域的典型應用有哪些擴展?電子發燒友專訪了泰凌微電子(上海)股份有限公司首席軟件工程師劉杰,他給大家帶來了精彩的分析和解讀。
圖:泰凌微電子(上海)有限公司 首席軟件工程師劉杰
TLSR9首獲Thread認證,具有里程碑意義
記者在Matter中國開發者大會上,看到了Telink基于TLSR9的開發板展示。這款開發板與芯科科技、海曼科技、NXP、ST等多家廠商的展品一起陳列在Matter認證產品墻上,來往的工程師對這款開發板表示濃烈的興趣。
據介紹,TLSR9系列中最高配置的TLSR9518 SoC,集成了32位RISC-V MCU內核,運算速度最高可達96MHz,性能與 Cortex-M4相比也毫不遜色,外部閃存高達 16 MB,SRAM高達 256 KB,還包括高達 64 KB 的保留 SRAM。多功能應用程序的I/O 和接口集,具備豐富的數字和模擬接口:ADC、SWS、USB、I2C等和外設模板。
TLSR9采用的32位RISC-V MCU,是泰凌微電子和晶心科技(Andes)合作的產物,采用Andes內核,支持浮點運算和DSP,支持需要復雜算法的應用場景。此外TLSR9內部包含AI模塊,可以運行AI算法。此外,TLSR9內部集成高性能電源管理模塊,可以在各種低功耗模式下有效切換,使整個系統功耗保持在很低的水平,延長物聯網設備的運行時間。
劉杰表示:“TLSR9獲得了首個國內Thread認證,泰凌微電子也是中國大陸地區第一家完成Thread認證的公司,今年,泰凌微電子會完成Thread 1.3認證,Thread認證我們的投入是持久的。這款芯片支持Matter連接標準,TLSR9是泰凌微電子專為Matter標準而打造的?!睋?,TLSR95系列是目前應用于 Matter應用開發和驗證的芯片子系列,TLSR92系列因為其成本的優化可以用于量產Matter設備。
針對芯片成本優化和高性能之間的平衡難題如何破解?劉杰指出,泰凌微電子積累了豐富的低功耗、低成本方案經驗,采用開源的RiSC-V內核,生態廣泛,有利于眾多的開發者很快用上TLSR9系列來做產品的開發。芯片設計進行了優化,集成度很高,MCU性能比較上一代做了顯著的升級,又沿用了經過市場檢驗后的軟件協議棧和IP,實現了低成本和高性能。
開發基于Matter的物聯網實現涉及很多復雜性——選擇正確的無線協議并對其進行擴展以連接多個設備。為何泰凌微電子選擇Thread認證?劉杰說,Thread是2.4 GHz IPv6無線mesh網絡技術,適合在家庭和建筑物中連接產品。谷歌推出Thread協議時,重要的特征是這個協議和互聯網有很大的親和力。底層都是802.15.4,上層協議有一些適配的東西,同時,谷歌推出了Open Thread的開源協議棧,對軟件的開發上做了一個適配。
Thread最大的機遇是在Matter上的應用,Matter 1.0標準和認證推出后,國內和國際大廠迅速跟進,也是因為Matter對多樣性的認可,包括國外三大巨頭,還有WiFi聯盟、藍牙聯盟和Thread Group都加入,連接的方式呈現多樣性。
通過Matter認證,TLS9系列成功解決兩大挑戰
從網絡架構上來看,Matter立足于IP網絡,除了原生的Matter over Wi-Fi和Matter over Thread之外,Thread設備也可以通過邊界路由器(Thread Border Router)和橋接器,引入Zigbee或Z-Wave等其他協議。目前,Matter 1.0率先支持的協議分別是以太網、Wi-Fi、低能耗藍牙和Thread。設備可以通過藍牙加入到Matter網絡中,通過Wi-Fi組成星型網絡(或Thread組成Mesh網絡)實現互聯。芯片如何成功通過Matter認證呢?
劉杰指出,芯片通過Matter認證難度大,主要體現是以往一款芯片的開發是單協議居多,藍牙低功耗產品對應的是藍牙低功耗協議棧,做一些應用開發就可以。在Matter上面,特別是Matter over Thread上面,涉及到兩大協議棧,一是藍牙BLE,二是Thread,芯片要對應兩大協議棧,還可以無縫的工作在一起。
為了讓物聯網設備連接Matter應用,TLSR9系列芯片組需要依賴足夠靈活的操作系統,泰凌微電子TLSR9創新地采用了Zephyr實時操作系統,可以和Matter進行適配?!癦ephyr系統是一個合適的操作系統,它基于開源的小尺寸的操作系統內核,它注重小的占用空間和可擴展性,它應用了兩個應用編程接口,非常容易的去擴展到不同的處理系統,考慮到對藍牙BLE和Thread協議棧的適配,泰凌微電子物聯網SoC最近的所有芯片在Thread1.3認證的時候,直接是綁上了操作系統去做認證了?!眲⒔鼙硎?。
TLSR9的優勢體現在實現對于多協議的支持。TLSR9系列芯片支持領先的物聯網標準和行業規范,包括藍牙5.2,藍牙低功耗Mesh、Zigbee3.0、Homekit ADK over Bluetooth LE 和 Thread,還支持定制化協議,包括2.4 GHz定制協議,支持多種實時操作系統 (RTOS) Zephyr, FreeRTOS, Nuttx, Vela, AliOS, HarmonyOS, LiteOS等。
泰凌微電子還為開發者提供了B91 通用入門套件,這是一個硬件平臺,可用于驗證 TLSR9x 系列芯片組,并開發多種 2.4 GHz 空中接口標準的應用程序,包括藍牙 5.2(基本數據速率(BR)、增強數據速率(EDR)、LE、室內定位和藍牙網格)、Zigbee 3.0、Homekit、6LoWPAN、Thread和2.4GHz專有。
針對Matter設備安全性考量,劉杰透露,TLSR9系列未來會有一個演進的版本,在軟件層和硬件層把安全性增強,未來我們在Matter over Thread和Matter over WiFi的產品都會有所布局。
行業專家表示,未來如果Matter設備市場發育良好,眾多廠商會陸續切入這個市場,現在,我們看到全球頭部的廠商,包括平臺廠商、芯片廠商、設備廠商,都在積極的擁抱Matter。中國芯片廠商也在持續地貢獻自己的力量,泰凌微電子TLSR9系列SoC就是一次成功的試水,相信他們的努力為通過Matter認證的智能家居設備、藍牙低功耗設備、照明設備等應用終端提供了豐富的芯片選擇。
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