（七） 应用 SimpleLink Wi-Fi 平台设计安全超低功耗的产品 (1)

OK 这个 那我就开始啊 大家可能刚吃完饭 是不是有点犯困 一会儿会有提问环节 会有一些这个 小礼品啊 然后 今天和大家分享以下两个话题 一个就是我们看到的PPT上的Wi-fi 的 安全和超低功耗的设计 第二个topic呢 就是说讲一下HomeKit 就这两个部分 一个是WiFi一个是HomeKit TI的整体解决方案 我们先从第一部分开始然后看一下我们的WiFi 首先做个自我介绍 我是深圳OEM TEAM的 Terry Han 主要负责一些无线和一些MCU的一些产品 如果后续各位在产品设计过程中出现一些问题 也欢迎大家发邮件 然后大家一起来去讨论 OK 那我们就首先看一下TI的simplelink WiFi的这个平台 首先我们看一下 其实TI涵盖了整个 可能无线里面的这些主要的技术 不管是从我们的FC到 [Inaudible] 到2.4G 其实TI还是有 很多产品的 全系列的一个平台的设计 今天主要和大家分享的是我们的WiFi 也就是我们的CC3200和CC3220 在这里 大家有没有用过我们的CC3200 OK 还是有客户用过了 可能用得不是很多 我们还是要 更多地去介绍那 CC3220是我们的 CC32220的升级产品也是今年三月份量产的一个芯片 它与我们上面的CC3200有什么不同 我们后面会有简单的一个介绍 大家可能清楚地看到 在这个过程中 我们升级在哪些地方 然后 能给客户带来哪些这产品上的特点的一些更新 那首先 我们看一下这种simplelink的Wi-fi 我们的一些目标的应用 以及它终端产品的挂体的一些构型 我们会看到在这一些 像传统的一些温控器 还有一些智能门锁 以及智能插座上 我们会用到这种低功耗物联网WiFi的芯片 然后做一些控制 和一些信息的这种读取 那 还有一个是我们看到最近比较火的一个叫 [Inaudible] 的一个市场 也就是说 这种可视 [Inaudible] 是通过这种 电池来供电的 而不是传统的这种插线的这种方式 那 会用到这种我们的低功耗的WiFi 我们在前两天的时间 也做了一个线上的一个training 也去和大家分享了一个TI在这个[Inaudible]上的一个设计 其实TI有一整套的这种[Inaudible]的solution 然后提供给客户来去使用 那这次 我们还会看到一些WiFi的beacon 应用于这种货物的追踪啊 还有一些 这种定位的一些东西 会用到我们的这些定位的Wi-fi 像一些传统的工业监控 我觉得这就不去过多的赘述了那还是会把一些 很多一些工业上 这些不方便去布线或者是布线很复杂的一些场合 用这种WiFi的方式然后 直接把这些数据 汇总到路由器也好还是 这种 网络上去 与这种数据的一种共享 那我们首先看一下 我们的这个 TI的CC32xx的和CC31XX这两颗芯片的 一个架构 首先说明一点的就是CC3100 以及CC3120 是一个我们叫做WiFi的一个网络处理器 它是不带MCU的 这个网络处理器必须要和外面的一个MCU 然后 来去搭配 使用 它的主要一个作用就是说 把这些（听不清）产生的数据通过WiFi的方式 然后传给我们的路由器我们的上层的云 那我们的CC3200以及CC3220 是一颗单芯片的一个网络处理器 它集成了ARM M4的一个内核以及我们的一个WiFi处理器 就是 可以认为是说 把一个MCU 然后 加上一个CC3100 然后集成的一颗芯片也就是双核的一个架构 但它内部通过内部总线SPI总线的方式 然后 来进行数据的 这个通信 并且 我们这些WiFi的所有这些处理 都是 在我们的网络处理器上 进行的处理 它的这些TCP的协议还有这些其他的网络协议 都是在我们的M3的内核上进行处理的 不会和我们主程序有任何的这种RAM的分享 还有我们flash信息的这些地址的 一些分享 传输是独立的 客户在用M4内核的时候 完全是独立于网络处理器 进行使用的 也就是不会出现一些像目前市面上我们看到的一些 单芯片的一种方案 那其实它除了处理我们用户自己的程序之外 还要处理一些网络还有WiFi的这种协议上的东西 这样可能会给我们的开发人员 会带来 一些设计的复杂度那其实TI在这个上面的话 就是说通过3200的这种架构 然后 单芯片 来去解决我们现在互联网的WiFi的应用 可能这个图片有点小 大家看不太清楚 我就简单地介绍一下 那么在这里面 我们会看到目前 TI推出的CC3200是我们在2014年 推出的一颗芯片 那 CC3220是今年我们量产的一个芯片 除了我们有芯片的支持之外 我们还有我们的这种模块的支持 TI也是做了原厂的这种模块然后 客户如果在一些射频设计 如果是说 不是特别熟悉的话想通过模块直接来进行 这种设计 那其实 TI也提供了相对的模块 供大家去使用 那CC32220的模块 是在今年的六月份吧 七月份的时候 我们的 第三机组会量产 然后 我们总结一下CC32XX这颗芯片的一个特点 一个就是说 我前面提到了 它是一颗 双核的架构 在使用过程中是独立于我们的WiFi 处理的 也就是 在我们的应用性上比较强于单芯片的 网络处理器的形式 第二个就是安全性 后面我会有几页ppt 去专门讲 TI在安全性上 到底做了那些东西 我们从安全性上 怎么能来给客户的这些使用过程中 避免 被黑客入侵 被别人盗取我们的程序 我们后面会专门有几页PPT会讲 再就是我们的一个超低功耗如果 [Inaudible] 超低功耗 其实可能大家都熟悉 MS（听不清） 其实TI是以低功耗非常有名的MCU 在WiFi里面，我们同样做到了非常低功耗的一个 一个特点 我们也看到在这种监听模式和接收模式下 大约在35毫安-53个毫安左右那如果我们的 MCU在进入这种休眠模式的话大约仅需要消耗4个微安的形式 如果 我们的WiFi我们的WiFi如果连接着路由器 空闲连接不发生 不发数据的前提下 大约在700多个微安左右 的一个平面水平 700多个微安的 这个保持Wi-fi路由器的一个连接状态 如果它要是和我们的WiFi路由器断掉进入这种 我们叫休眠模式的话 只有消耗4微安左右 还是非常低的一个功耗 那我们看一下 具体这颗3200 以及3220到底它并不是一个什么样的架构 在这里面 它的特点很多 我在这儿不去一个一个去念去了 总结来说的话 还是我们把这个芯片一分为二来看 那左边就是一颗我们通常的一个M4 ARM M4当时叫主频的MCU 那我们的右边 就是专门定制化的一个WiFi处理器 它会处理各种WiFi的协议 （听不清）需要我们客户在这个里面 WiFi各种协议上 再去研究或者这种（听不清） 其他的WiFi的这种协议 我只说在我的M4内核 比如说我想打开这个我的网络处理器 我就只需要用一个stunt 我如果要去把它给关闭 就是 stop它 那其实如果要去发送数据的话接收数据 也是一个比较简单的一个过程 它的一个80M的ARM MCU呢 和我们通常的MCU的架构是一样的 然后 它也提供了这种丰富的（听不清）接口 包括一些（听不清）这种专门针对音频的输入 的一些接口 然后像一些（听不清）我就在这不去过多赘述去了 就是还是一颗通用性比较强的80M主频的一个MCU 相比我们之前的CC3200和CC3220一个简单的升级是说 它在我们的 CC3220我们有一颗SF的芯片 也就是说 支持了 （听不清）的flash XIP的一个flash 达到了1M的一个字节那 这1M的字节的话 就是客户的程序直接可以在flash上运行 256K的RAM完全留给客户来去使用 像之前我们的CC3200以及我们的CC3220（听不清） 都是只有填上的256K的RAM 这个RAM的话，就要和我们客户的（听不清）的RAM和我们客户的这个代码 进行共享 也就是你的 总体的使用量不能超过256K 那我们的CC3220 SF 提供了一种填上1M的这种FLASH 那就适合于这种客户 如果在写一些比较大的协议的过程中 发生程序不够用的这种现象的一个 一个升级 那这部分同样 还是跟我们上次我们讲的一样 还是说 它是一个双核的架构我们一分为二地去看这个芯片 然后 除了我们本身的芯片之外我们还有提供模块的方式 然后 去给客户使用那 在模块的设计过程中 也相对来说 会更加的简单一些 像一些我们的硬件加配像TSL或者SL的这种形式 是直接做到了芯片内部直接通过硬件的方式来去进行调用 也就说 像类似于我们在访问这些网页系统的时候 我们会发现HTTP的前边会有一些SL和 TSL的（听不清） 这个那 就是说在一些安全的链接上面 那我们TI是把这些所有的协议都固化到了芯片的内部 你直接去调用加密的这种协议 直接去 和我们互联网的这种 云的上面交互 简单地和大家分享一下我们现在最新的CC3220 我们叫第二代互联网芯片 它相对于我们上一代产品 到底 更新哪些东西 首先 我们提到一个地方 就是说 它在我们之前的CC3200之上 增加了1M字节的flash 这个相对来说 是一个比较大的更新 那就是客户的使用程序不再跑到RAM里面去了 直接在它内部的1M的XIT的这个flash里面进行运行 这个flash也不是通常的那个flash 我们叫做XIT 是有这种安全保护的这种flash 第二就是说 它在功耗上 做了一个更大程度的一个优化 那我们如果去看我们的芯片手册的话我们会发现一个参数 就是CC3200在进入我们叫power（听不清）的模式下 大概是消耗234个微安的电流 现在最新一代CC3220的话就达到了145个微安 也就是比之前我们的低功耗模式下整整省了一半的功耗 这就是说如果这颗芯片作为AT模式的话 之前的CC3200只支持一个station 也就是它只能允许一个station来接入到AP 我们新一代的产品的话 支持最多4个 而且同时也支持了（听不清）V6 像我们CC3200是不支持（听不清）V6的 那我们最新一代3220的话是支持（听不清）V6 而且像TRS 和SL的话 也是由之前的两个增加到了六个 可以最大16个的connection 包括在我们最近的CC3220上我们也支持了HomeKit的一个应用 而且是一个单芯片的HomeKit的一种应用解决方案 稍后我也会有一个ppt 来给大家分享一下 TI在这种 HomeKit上 通过单芯片方案的解决然后 能够给客户提供哪些更加方便的 快捷的一种设计 这个就是说 是新产品相对老一代产品的更新 额外提到一点的话就是 我们的smart configure 那之前 也是有客户可能反馈 在CC3200上 其实smart configure兼容性不是特别好 其实在我们最新一代CC3220上 也有了比较大的一个突破 在这个方面兼容性大幅地做了提升 那我们看一下现在提到的低功耗到底是 它能够提供哪些低功耗的模式 以及能给客户的产品设计过程中 提供哪些低功耗的这种设计 我们现在看三个示例 其实在WiFi设计的产品过程中 无非就是三种形式 一种就是说我的这个 产品是一直和路由器保持连接的 不间断 另外一个就是说我时而间断时而连接上路由器发送数据 另外一个就是我直接就不做连接 我只做beacon 首先我们看一下 如果在不间断连接的情况下 我们如果持续在线的话 用两节五号电池的话 大概能提供 1年左右的使用寿命 也就是我刚才提到的一个 就是说 在LPDS模式 我们叫做power deep sleep 这种模式下 大约只有135个微安的这种功耗的一个消耗 这是 一个相对来说 在业界可能是做的最好的那种低功耗的WiFi形式 那这种形式的话 也就是 我们能够看到在一些（听不清）使用过程中 会用到 就是说 如果有人来了我去唤醒我的这个摄像头 然后来去捕捉数据 马上把数据图像传给我们的云服务器 然后 去做一些监控其实第二种 我们会看到一些 （听不清）叫间断连接的时候 我们会看到一些 比如说 在一些（听不清）这种传感器 它可能 不需要实时在 （听不清）的过程中 它只是说 通过间断的方式 然后 来去与我们的路由器进行相连 当有一些异常数据的时候 它通过这种方式来进行 这种数据的发送 其实在这种情况下我们会直接进入叫 我们叫 休眠模式 也就大约在4个微安左右的一种低功耗 当然也有客户问如果是你处于间断模式下 是不是我每次醒来过程中 我要建立这个连接就需要花很长时间 那 其实TI在这里面做了一个叫快速唤醒到快速连接的一种方式 我们会看到 即使我们建立一个像TRIS和SSL的方式的话 大概只需要200毫秒左右 我们就可以连上路由器去发送数据 相对来说的话 是一个比较快速和稳定连接的一个数据 最后一种应用就是我们现在看到 的就是说 在一些 这种定位 在一些通过（听不清）beacon的这种定位的方式 它不再需要去建立这种连接 只需要去进行一种类似于蓝牙beacon的发送 去广播它信号的指令或者是其他的一些数据 这种情况下的话 功耗就可以做到更进一步的降低 这就是说 在运用TI CC3200 以及CC3220的过程中 我们常见的三种产品形态 其实TI还有一个现在比较火的叫 类似于也不能说人工智能 叫智能网络学习的 一个网络学习的算法 在这里我问大家一个问题 如果我们设计的产品和不同的路由器进行相连的过程中 会发现跟不同的路由器相连 我们 本身产品的功耗是不同的 就是不区分于我们产品的程序 就是我和不同品牌的路由器进行相连 我发现 在不同的路由器之间其实消耗的本身功耗是不同的 大家有知道这个是什么原因吗 我就跟大家分享一下 其实 我们知道 其实在空闲连接下如果你的产品不做 数据发送的过程中 我们叫空闲连接 那其实我们的设备是在每100毫秒会醒来一次 监听我们的路由器是否给我发了数据 哪有些路由器是严格的100毫秒进行控制的 而有些路由器可能不是100毫秒它可能是103毫秒 或者110毫秒 但是我们自己的芯片可能是在100毫秒的时候已经醒了 醒了之后它就处于监听模式 大家如果记得我们前两页PPT的话如果处于监听模式下 我们大概要消耗35个毫安左右 在这种监听模式下 那这个时候我们如果发现 我们醒来了 但是我们的路由器并没有给我们发送数据 那它 可能要多等个几毫秒或十几毫秒的时间 处于监听模式之下 那无形之中的话就导致了它这种本身的功耗的一个增加 其实TI在这里面做了一个算法 它会根据不同的这种路由器 来去调整与路由器相匹配的这种唤醒的时间 如果它是103毫秒那我在几次校准之后 那我们也会把这个时间定在103毫秒 最大限度把beacon的这种接收（听不清）前提下 把这个功耗做到更低 那其实我们看到 TI测试的一个数据就是说 0.9个毫安 这个0.9个毫安也就是不到1个毫安的数据 是在超过100个AP测试过程中得到的数据 并不是说 一个两个AP得到的数据 这个就是说在不同的路由器过程中 我们如何在产品的设计 然后 能通过这种网络自学习的这种算法 然后达到一个这种低功耗的一种方式