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Several days ago I heard from Edward, the founder of MicroCore Labs . In his initial message, Edward spake as follows:   Hi Max, I just wanted to let you know that we've released the MCL86 -- a micro-sequencer-based, cycle-accurate 8088/8086 soft processor core that consumes only 308 LUTs, which is less than one percent of the smallest Kintex-7 FPGA from Xilinx. Like the original microprocessor, the MCL86 core's Execution Unit (EU) is independent from the Bus Interface Unit (BIU), thereby providing the user with the freedom to select any type of local bus interface to their FPGA or ASIC design. A cycle-compatible 8088 BIU is provided with the MCL86 core as an example. Its ultra-small footprint, low power, and cycle compatibility make the MCL86 an ideal choice for an embedded controller that is supported by thousands of applications, tools, and resources dedicated to this extremely well-known instruction set. Please visit us at MicroCoreLabs.com to see video demonstrations of the core running popular desktop applications on real hardware.   Edward also included the following photograph of his "Time-Warp" 1985 workstation. As he noted, it wasn't possible to come up with a picture of the "core" that wasn't some boring snapshot of an FPGA with wires sticking out of it, so instead he created a "blast from the past" image that includes some dot-matrix-printed assembly code, a vintage IBM keyboard and monitor, and some large ASCII graphics that are reminiscent of mainframe line printer printouts. The point is that this computer display is being driven by his MCL86 core -- pretty nifty, eh?     Oooh! What can I say? I used to love playing with micro-sequencer-based CPUs although -- if the truth be told -- the CPUs in question were mainframes and this was way back in the mists of time we used to call the beginning of the 1980s. I actually started to develop a micro-sequencer-based design for a 4-bit CPU as a paper exercise a few years ago, but it made my head hurt, so I stopped.   Of course, I then began to wonder as to Edward's background and why he had created this core in the first place, so I posed these questions to him and he responded as follows:   I have over 20 years' experience with FPGA datapath development. Recently, I became interested in ultra-small micro-sequencer-based designs. Since I am a big fan of the Intel 8086/8088, I decided to make it a goal to create a soft core of this processor. I knew that the 8086 and other processors in that era used microcode to implement certain complicated CISC instructions. Also, I was inspired by Nick Tredennick's book, Microprocessor Logic Design , in which he outlined his method for developing the microcode for the Motorola 68000. I then wondered if a CISC processor like the 8086 could be developed entirely with microcode rather than just the complicated instructions. If so, then it would result in an extremely small footprint as the only FPGA logic that would be required would be for the micro-sequencer and its ROM. This would also allow the possibility of the core being cycle-compatible with the original processor, so this is what I set out to accomplish. The result is the MCL86, which is basically a 7-instruction, 32-bit micro-sequencer. Some of the micro-sequencer's instructions are specialized so as to allow it to rapidly decode instructions as well as nest function calls. With these seven instructions, I was able to microcode all of the 8086 opcodes in a relatively small number of micro-sequencer clocks. The micro-sequencer runs at 100 MHz, which gives me plenty of clock cycles to emulate the original 4.77 MHz processor. At this clock speed, the core is cycle-compatible with the original x86 microprocessor. This feature can easily be disabled for users who don't need cycle compatibility and want to run as fast as possible. (The core can run up to 180 MHz inside of a Kintex-7 FPGA). Being cycle compatible was easy to implement and allowed me to actually replace the original 8088 from an IBM motherboard with my core running in an FPGA. I have a YouTube channel linked from my website showing some popular desktop applications running on my core via an IBM XT. The Intel 8086 and 8088 microprocessors share the same Execution Unit (EU) core and only differ by their Bus Interface Units (BIUs). The MCL86 shares this same separation, so the user is able to connect any kind of bus interface to the EU core that they require. The MCL86 core is supplied with an example 8088 BIU, but the user can create a 16-bit 8086 type of BIU or something customized to their FPGA or ASIC fabric. The MCL86 EU core consumes only 308 LUTs, which is less than one percent of the logic available in the smallest Kintex-7 FPGA. Also, this is less than one tenth the size of comparable x86 soft cores that are implemented with logic in the traditional way. My hope is to interest people in the idea of using a micro-sequencer-based microcontroller in their FPGA or ASIC designs, rather than cores created with large amounts of FPGA logic. I think the preference of many engineers is to minimize controller footprints as well as power consumption, so they may prefer a smaller and more powerful 16-bit microcontroller like the MCL86 to a traditional implementation of an 8-bit 8051. Having said this, I do plan on making a micro-sequencer-based 8051 at some point, which might attract more users since it is an 8-bit core. The market for 8051s is pretty crowded and competitive, but it may be that an ultra-small, micro-sequencer-based implementation will stand out from the crowd. It wouldn't be the fastest, but would (probably) be the smallest. I think some designers are less concerned with speed and more concerned with power and footprint. I figure these designers want their embedded controller to take the least amount of space inside of their FPGA/ASIC, and they would like to run at as low a clock speed as they can to minimize power consumption. Of course, maybe that's not what other engineer's want -- maybe it's just me -- we will see!   Well, I for one am rather excited by this. I agree that many designers would be happy to trade off high speed for lower size and power consumption. I also think that if this 16-bit core takes off, then it would be worthwhile creating a whole raft of micro-sequencer-based 16-bit processor cores. Last but not least, I would be really interested in seeing a micro-sequencer-based 8-bit 8051 core and comparing this to other implementations. What say you?

Silicon Labs  芯科实验室作为物联网 IOT 网络协议栈Thread组织的成员，相关物联网协议栈Thread的简介在Silicon Labs  芯科实验室的官网也挂了近一年多了，光看见打雷，没见着下雨，Thread相关的开发套件，技术文件一直没有给出。 近日，在Silicon Labs  芯科实验室终于见到了Thread相关开发套件的释出。基于EM35X SOC，注册了个账号准备下载 Thread Networking Software Stack，提示需要先必须注册 EM35x 开发套件才行。   Silicon Labs的Thread解决方案提供给开发人员最快捷的途径以开发符合Thread标准的IoT产品，这些产品包括温控器、无线传感器网络、烟雾/一氧化碳探测器、可连接照明装置、控制面板、无线接入点和网关等。 Thread技术是业内首个基于标准、可IP寻址的低功耗网状网络解决方案，它为智能家庭领域中的电池供电设备提供了可靠、安全并可扩展的互联网连接，填补了IoT生态系统中的关键环节。作为Thread Group的创始成员和技术委员会主席，Silicon Labs一直持续参与和推动Thread标准规格的定义和开发。 Silicon Labs正在与Thread使能的可连接家庭产品领先制造商进行紧密的合作，Thread协议栈已在关键客户的多节点网络上运行。Silicon Labs提供了业内最广泛的网状网络SoC产品系列以及ZigBee和Thread解决方案的通用开发平台。Silicon Labs的Thread协议栈、EM35xx无线SoC平台以及软、硬件工具的组合能够通过空中升级（OTA）方式为开发人员提供从ZigBee到Thread的无缝迁移方法。此外，Silicon Labs的硬件和软件发展路线图也将为IoT提供多协议、多波段的2.4GHz和sub-GHz无线连接。 Silicon Labs的Thread解决方案能够提供一种简单、安全、可扩展的无线连接方法，包括数百个家庭互联设备的无线互联，以及无缝桥接这些设备到互联网。Thread软件提供了一个具有自我修复能力、基于IPv6的网状网络，可以扩展到250个节点以上，不会出现单点失效的情况。该协议调试简单，为“休眠（sleepy）”终端节点提供了扩展支持，支持在单电池供电情况下低功耗操作数年。用户能够通过智能手机或者浏览器轻松的添加节点到网络中。Silicon Labs的Thread协议栈在节点加入网络过程中采用银行级别的端到端安全措施，并且在所有网络通信中提供AES-128加密以确保安全。 为加速Thread兼容产品的开发，Silicon Labs提供一套完整的开发和调试工具。Silicon Labs的AppBuilder工具能够简化和加速基于IP的网状网络应用的开发。AppBuilder使得开发人员可以使用Silicon Labs应用框架轻松配置采用Thread协议的网状网络应用，同时通过一套易于使用的回调函数和插件来规范应用代码，这使得客户软件可以方便的移植到Silicon Labs无线SoC中。Silicon Labs也提供强大的Desktop Network Analyzer工具，不同于传统的无线监测器（sniffer），通过使用Silicon Labs网状网络SoC中集成专用的包跟踪端口能够为用户提供完整的可视化无线网络活动跟踪。       原创文章，转载请注明：  转载自  吴川斌的博客  http://www.mr-wu.cn/  本文链接地址:  Silicon Labs 芯科实验室的物联网协议栈Thread终于达到了可用状态 http://www.mr-wu.cn/silicon-labs-iot-thread/

高性能模拟与混合信号IC领导厂商Silicon Labs今日宣布推出业界首款适用于智能手机和可穿戴式产品的单芯片数字紫外线（UV）指数传感器IC，设计旨在检测UV光照强度、心脏/脉搏速率、血氧饱和度，以及提供接近/手势控制等。做为Silicon Labs光学传感器产品家族的最新成员，Si1132和Si114x传感器IC非常适用于具有动作跟踪功能的腕带和臂带产品、智能手表和智能手机等应用。除了支持UV指数检测之外，这些器件也可为健康和健身方面的应用提供环境光和红外（IR）接近感测功能。 在消费类电子产品中，对UV感测的需求正在上升，因为开发者打算通过提供保护人们免于UV伤害的这种新功能，来寻求在可穿戴和手持设备上的差异化设计。UV检测对于那些有晒伤危险或者对光照有疑虑的人们是有帮助的，例如：户外活动的终端用户在他们达到危险的暴露级别之前，带有UV传感器的产品可以为其测量累积的UV强度并且及时报警。 业界首款数字紫外线指数传感器 《电子设计技术》网站版权所有，谢绝转载 根据世界卫生组织（WHO）制定的标准，数字化的UV指数与太阳光的强度成线性关系，并由国际照明委员会（CIE）开发的红斑作用光谱做为衡量标准。标准化的指标包括我们的皮肤对不同波长的太阳光（含UVB和UVA）的反应。 传统的UV传感器由UV敏感的光电二极管、外置的微控制器（MCU）、模数转换器（ADC）以及信号处理固件组成。Silicon Labs首先将所有这些功能集成到单芯片解决方案中，超小的2mm x 2mm封装有助于减小最终设计的尺寸且降低物料清单（BOM）成本。UV传感器产品线包括以下的成员： 业界首款数字紫外线指数传感器 《电子设计技术》网站版权所有，谢绝转载 Si1132 UV指数和环境光传感器，具有工业标准的I2C接口可读取数字化的UV指数数据。 Si1145/46/47 UV和IR接近/环境光传感器，根据型号提供单、双、三个LED驱动器集成选项，可为手势识别提供15级可选择的驱动等级。 当与加速度计相结合时，Si1132和Si114x传感器能够在可穿戴应用中帮助开发人员实现休眠跟踪。此外，传感器对红外和可见光等级的检测能力也可以增强混合光源环境下对LCD背光的控制。其结果是终端用户不需要分心去设置或调节，传感器就能够有效的调节背光，从而缓解了眼疲劳，且降低功耗，使之成为一种低成本而有效的手段。 Si114x传感器的LED驱动器能够为健康和健身跟踪器提供反射式心率和血氧饱和度测量功能，非接触式接口支持终端用户远距离控制。Si1146和Si1147传感器分别提供两个和三个红外LED驱动器，支持高级运动和手势感应。Si1146可以实现Z轴和X轴运动感应和非接触式控制，而Si1147添加了第三轴，可以实现三维运动感应。两个传感器提供的反射测量能够进行后处理，以进一步判别手势。 业界首款数字紫外线指数传感器 《电子设计技术》网站版权所有，谢绝转载 Si1132和Si114x传感器在宽动态范围的光源（包括太阳光）下提供了优秀性能。其牢靠的传感架构也包括一个感应能力高达128kLux的环境光传感器。光电二极管响应和相关的数字转换电路为人造光闪烁噪声和自然光干扰噪声提供了优秀的抗干扰能力。 UV指数传感器的超低功耗架构可帮助用户采用更小电池实现更薄的可穿戴式设计，在每秒一次的UV测量速率下平均电流低至1.2μA，有效的延长了电池寿命。在功耗显著低于同类产品条件下，传感器也提供了更大的灵敏度和感应距离。凭着单一的25.6μs红外光LED工作时间，高灵敏度的IR传感器能够在移动感应和手势识别应用中明显延长电池寿命，同时保持长达50cm的感应距离。此外，LED电流动态调整也进一步降低了系统功耗。 业界首款数字紫外线指数传感器 《电子设计技术》网站版权所有，谢绝转载 Silicon Labs副总裁兼接入、电源和传感器产品总经理Mark Thompson表示，“可穿戴式设计需要更高集成度、小尺寸封装和低功耗的传感解决方案，我们也预见了对于业界首款单芯片数字UV指数传感器的需求，该传感器它还提供了环境光和IR感应功能，非常适用于创新的健康和健身应用。 Silicon Labs是唯一一家提供UV指数传感器的供应商，同时还提供节能型MCU、无线MCU和收发器、以及其他各类传感器，在快速增长的可穿戴市场中，这些产品可以有效的整合进系统解决方案。” Silicon Labs为可穿戴开发人员提供了完整的硬件和软件工具，以帮助用户简化测试、功能特性、原型设计和软件开发。UVIrSlider2EK UV/IR评估套件为Silicon Labs的光学传感器提供了一个高级的开发平台。在超低功耗C8051F800单片机的控制下，UVIrSlider2EK将Si1146传感器连接到两个红外光LED，实现UV指数测量、高级2D/2轴非接触式手势识别和物体接近检测。 业界首款数字紫外线指数传感器 IrSlider2EK预先配置了固件，即通过五个LED灯显示了用户目前所处环境的UV强度指数。辅助演示软件提供了一个可以显示完整的UV指数数据的GUI界面，也提供了一个IR滑动条演示，并且这个演示可以通过8个可见的LED示范左/右/悬停等手势识别功能。此外，Silicon Labs还为环境光、近距离和手势识别的逻辑算法提供了示例软件源代码。 价格和供货 Silicon Labs的Si1132和Si114x UV传感器现在已经量产，可提供样片，采用10引脚2mm x 2mm QFN封装。Si1132传感器在一万片采购数量时，单价为1.10美元起，Si114x传感器在一万片采购数量时，单价为1.32美元起。UVIrSlider2EK评估板零售价为50美元。 《电子设计技术》网站版权所有，谢绝转载

目前，以智能手表为代表的可穿戴设备已经进入群雄逐鹿的时代。智能手机品牌厂商的打压，使得中小企业迫切需要找到新的突破点摆脱危机。可穿戴设备的应用前景无限，它将实现科技与时尚的完美结合，实现跨领域技术的融合。可穿戴设备将成为众厂商逐利的下一个增长点。 前不久，北高智公司(Honestar)携手其代理品牌Silicon Labs公司在深圳举办了北高智智能手表应用研讨会，和大家分享了从MCU到显示屏再到蓝牙通信的一整套智能手表解决方案。会上谈到，智能手表从功能上定义，应支持智能手机的部分功能，并支持医疗运动健康等功能的定制。此外，其设计的最难之处是在以超低功耗实现上述功能的条件下，做回基本的手表功能。 智能手表与智能手机有许多共同之处，比如应具有高主频的主控平台，搭载多媒体操作系统，支持App的安装与卸载，提供丰富的外设等等，同时还需满足一定的待机时间。Silicon Labs的EFM32MCU由于具有极低的功耗，成为了智能手表主控芯片的理想选择。该MCU基于32位Cortex-M3/M4设计，最高主频达48MHz，待机功耗小于1μA，运行功耗220μA/MHz。同时，EFM32可执行低功耗优化版本的嵌入式小内核RTOS，搭载简单易用的免费GUI—emWin5.22，并且片上集成了各种低功耗外设。采用该MCU设计的智能手表，实现了5天的待机时长。 在显示屏的设计上，川元电子(Eink)的E-paper电子墨水屏(支持16灰阶)、夏普MemoryLCD(黑白)以及高通Mirasol屏幕(彩色)都是目前实现超低功耗智能手表的可选方案。在智能手表与智能手机之间的低功耗通信上，则可采用蓝牙低功耗(BLE)技术。在这方面，奋达科技的蓝牙模块FD-BT08L则具有双模(蓝牙2.1+BLE)、苹果MFi支持、开发快、功能多、体积小、支持多种蓝牙协议和低功耗等几大优势。 传感器是智能手表感知外部环境的窗口，也是实现产品功能差异化的重要硬件。传感器数据的处理算法使得智能手表成为了跨应用领域的产品，具有交互输入传感、环境感知、人体生理参数监测、声音、图像等功能。巧妙运用传感器，可以实现许多奇思妙想，比如运用加速度传感器可实现抬头动作识别，启动显示屏显示数据内容；用智能手表作为佩戴式9轴的游戏遥控器，可以在PC端或者电视端玩游戏；将手表作为老年人或小孩的摔倒报警器，能够主动发出警报。 《电子设计技术》网站版权所有，谢绝转载

功耗敏感型（对电池寿命有要求的）应用在选择MCU时，为满足超长电池寿命的要求，应尽可能选择功耗小的产品。在这些应用中，MCU可能大部分时间处于休眠状态，当有任务需要处理时，MCU进入工作状态，处理完成后再次进入休眠状态。因此，MCU的总体能耗等于工作模式能耗与休眠模式能耗之和。要做到低功耗，MCU一方面需要降低休眠模式功耗，一方面需要降低工作模式功耗。 为满足低功耗的要求，同时又提供一定处理能力（32位），Silicon Labs旗下Energy Micro设计了一款基于M0+的MCU产品Zero Gecko。为什么取名叫“Gecko（壁虎）”？Silicon Labs亚太地区MCU资深市场经理彭志昌（Alan Pang）（图1）介绍，是因为壁虎是世界上耗能最低的动物。EFM32 Gecko整个系列的MCU产品（在Zero Gecko之前，Energy Micro已有超过200个基于M3和M4的MCU型号）都是针对功耗而开发的，而Zero的含义则是其功耗几乎为0。 图1：Silicon Labs亚太地区MCU资深市场经理彭志昌（Alan Pang）。 彭志昌表示，EFM32 Zero Gecko系列MCU是世界上最节能的ARM MCU，也是EFM32 Gecko家族的最新成员。它是为功耗敏感、电池供电的无线应用而优化的解决方案。如何做到节能？Zero Gecko采用了复杂的功耗管理系统，具有五种功耗模式——不同产品对于功耗的要求以及所使用的模块和方式都不相同，在用户需要使用某个模块时，只需打开包含有该模块的功耗模式，就可减少整体功耗。 此外，Zero Gecko还具有最佳的模拟外设，包括片内IDAC（电流DAC——若需要电压输出，外接电阻即可），适用于无线安全的片内AES加密（提升加解密速度，减轻CPU负担，从而降低功耗），以及完整的Simplicity Studio生态系统（开发平台）。 Zero Gecko MCU的最高频率为24MHz，片内Flash有4、8、16、32kB四种选择，片内RAM为2或4kB。它提供QFN24(5mm×5mm)、QFN32(6mm×6mm)、QFP48(7mm×7mm)三种封装形式。 Zero Gecko内部由CPU和存储、时钟管理、电源管理、串口、IO端口、定时器和触发器、模拟模块和安全几大模块组成，提供EM0（运行模式）、EM1（休眠模式）、EM2（深度休眠模式）、EM3（停止模式）和EM4（关机模式）五种功耗模式（图2）。 图2：EFM32 Zero Gecko架构。 彭志昌解释说，每个模块在打开后都会产生功耗，在EM4模式时，MCU仅提供IO口的一些操作和上电复位操作，使功耗处于最低。若用户需要使用更多的功能，则可以调整工作模式到更高的级别，比如在EM3模式时，除EM4模式支持的功能外，还可以使用RAM存储器、调试接口等模块；在EM2模式时，除EM4、EM3支持的功能外，还可以使用低功耗串口、实时时钟等；以此类推…… 另外，EFM32还具有独特的“外设反射系统（PRS）”。MCU通过软件或指令处理任务，若采用ADC定时转换信号，通常CPU会定时一段时间对信号进行采样，再将数据放入RAM中，然后进入睡眠状态。有了PRS后，CPU可以处于睡眠模式——定时器计时完毕后，将会产生一个触发信号送给ADC，ADC捕获数据转存到RAM中，完全不需要CPU去管理。Zero Gecko具有四通道PRS，支持8输出7输入信号，可以实现定时器与ADC、串口等的互通。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 EFM32 Zero Gecko MCU拥有极低的工作模式功耗（110μAMHz），这在许多8位MCU中都很难实现。虽然其性能不如基于M3的MCU，但其处理速度比8位MCU要强得多（0.93DMIPSMHz，2.07CoreMarkMHz）。另外， MCU从休眠到唤醒所做的功是无用功。Zero Gecko MCU从休眠模式到唤醒所需时间仅为2μs，从而能够有效节省功率浪费。 Zero Gecko MCU具有超低待机电流，在关机（EM4）模式时，其功耗小于20nA；在深度休眠（EM2）模式（保留POR、BOD、RTC、RAM和CPU状态等）时，其功耗仅为900nA。该MCU的所有外设在CPU休眠时都能依旧保持运行；从串口接收数据转存到RAM可通过DMA操作完成，CPU可以处于休眠状态；同时，所有外设都能够自主运行。 Zero Gecko MCU各种功耗模式的电流消耗如图3所示。除5种功耗模式外，该系列MCU还具有超高能效的外设，比如12位模数转换器在1MSps采样率下，电流消耗仅为350μA；低功耗UART电流消耗仅为150nA；电流DAC最低电流消耗仅10nA。 图3：EFM32 MCU设计优良的能耗模式及超高能效的外设。 Zero Gecko适用于能耗敏感型应用，比如水表、气表、电表，智能家居和建筑自动化，报警和安全系统，健康和健身设备，以及智能外设等（图4）。Zero Gecko部分应用实例如图5所示。 图4：Zero Gecko适用的能耗敏感型应用。 图5：Zero Gecko应用实例。 同时，Energy Micro为EFM32提供了开发平台Simplicity Studio。该开发软件适用于Windows、Linux和MacOS X系统开发，提供免费的库、源代码模板和应用笔记，以及特有的代码创建、调试和功耗探测工具。功耗探测工具Advanced Energy Monitoring（AEM）使工程师在调试程序时，无需借助其他测量工具，就可以观察MCU运行每条指令时的功耗（比如驱动ADC时的功耗）。而能耗调试工具energyAware Profiler使用来自AEM的数据可以完成相关对象代码的实时图表绘制和调试。另外，MCU开发少不了烧录器、集成开发环境/编译器等工具，这些在Simplicity生态系统中都有包含（如图6所示）。 图6：完整的Simplicity生态系统。 最后，Silicon Labs提供了完整的低成本入门开发套件EFM32ZG-STK3200。该套件具有的以下特点：加速评估和应用开发；内建SEGGER J-Link调试器，无需其它调试适配器，节省成本；先进的能耗监视系统；无需万用表示波器；Memory LCD和电容式触摸按键；69美元的经济的价格。此外，Energy Micro所有的Gecko系列（基于M0+、M3、M4的MCU）产品软件兼容，并且同种封装引脚兼容，可以很方便地进行移植。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载