通信、計量、主控三芯一體，芯象半導體LH3200表計全能小金剛

【導讀】2020年，NB-IoT部署應用加速發(fā)展，NB-IoT技術(shù)獲得越來(lái)越多的行業(yè)認可，芯象半導體依托自身長(cháng)期技術(shù)積累和大規模SOC芯片設計的成功經(jīng)驗，基于對行業(yè)客戶(hù)實(shí)際需求和物聯(lián)網(wǎng)芯片所面臨挑戰的理解，推出一款創(chuàng )新產(chǎn)品，旨在解決行業(yè)客戶(hù)普遍關(guān)注的幾類(lèi)問(wèn)題。在MCU產(chǎn)品交貨期拖長(cháng)、價(jià)格上漲的市場(chǎng)環(huán)境下，芯象半導體LH3200內置獨立開(kāi)放Open CPU在試商用中完全替代了原有物聯(lián)網(wǎng)方案的外置MCU，幫助客戶(hù)降低成本、提升效率，同時(shí)也證明：NB-IoT SoC芯片內置獨立Open CPU可以替代物聯(lián)網(wǎng)終端設計中的MCU。

【正文】

談到NB-IoT，從標準到芯片以及模組，再到設備、網(wǎng)絡(luò )、平臺以及行業(yè)解決方案，NB-IoT技術(shù)都是由中國產(chǎn)業(yè)鏈主導的，并且獲得了全球產(chǎn)業(yè)鏈的廣泛認可與支持。就LPWA（廣域低功耗物聯(lián)技術(shù)）而言，NB-IoT是目前市場(chǎng)上的最佳技術(shù)選擇——NB-IoT既可以充分利用運營(yíng)商現有的4G基礎設施，提升網(wǎng)絡(luò )利用率與產(chǎn)出率，使能運營(yíng)商新增長(cháng)；又可以充分利用NB-IoT當前的產(chǎn)業(yè)規模與成熟技術(shù)，加快萬(wàn)物互聯(lián)與數字化轉型進(jìn)程。

NB-IoT也給予了相關(guān)行業(yè)采用3GPP技術(shù)的信心，滿(mǎn)足行業(yè)市場(chǎng)加快部署和優(yōu)化性能的發(fā)展需求——3GPP體系是可持續演進(jìn)和升級的技術(shù)體系。隨著(zhù)2G網(wǎng)絡(luò )的減頻退網(wǎng)逐步推進(jìn)，海量2G物聯(lián)網(wǎng)終端的大部分必將由NB-IoT終端替代。

關(guān)于NB-IoT在國內的發(fā)展，在2020年10月北京國家會(huì )議中心舉行的華為NB-IoT億發(fā)展產(chǎn)業(yè)峰會(huì )期間，中國信通院（CAICT）給出了令人振奮的數據：國內NB-IoT發(fā)展加速，已形成4+7+N發(fā)展梯隊：4個(gè)千萬(wàn)級應用，包括：智能遠傳氣表、水表、智能煙感、電動(dòng)車(chē)為代表的追蹤類(lèi)應用；7個(gè)百萬(wàn)級應用，包括：白色家電、路燈、門(mén)鎖、停車(chē)、追蹤、農業(yè)、電表；以及更多新興應用，比如POS機、機頂盒、垃圾桶、冷鏈物流、智慧工廠(chǎng)模具管理等。

當前NB-IoT智能遠傳水表、氣表、熱表和NB-IoT非公用電電表是這些應用中最為成熟和規模最大的。廣大表計方案廠(chǎng)商各顯其能，依托現有技術(shù)開(kāi)發(fā)出了各種類(lèi)型的NB-IoT智能遠傳表計方案。不同的技術(shù)路線(xiàn)各有優(yōu)劣勢，未及詳述，但所有的方案都要關(guān)注如下幾點(diǎn)：

1、通信性能，要求通信能力強、性能優(yōu)、表現穩；

2、節能方面，要求功耗足夠低，一個(gè)電池至少支持數年應用，生命周期內無(wú)需人工替換電池；

3、工作穩定，在線(xiàn)率高，抄讀成功率高；

4、方案成本，在MCU全球缺貨各大原廠(chǎng)紛紛提價(jià)的大環(huán)境里，如何以更低的成本做出性能優(yōu)異的智能遠傳表計方案；

5、智能化程度高，能夠自主監測報告電池壽命，如有必要，可以有效幫助水司提前做好預防性維護，提升服務(wù)水平和客戶(hù)滿(mǎn)意度。

智能表計方案廠(chǎng)商普遍對于NB-IoT芯片寄予厚望，期望其能以更高的集成度、更優(yōu)的性能、更完善的設計幫助打造更好的行業(yè)方案和產(chǎn)品。

芯象半導體LH3200 NB-IoT芯片正是這樣一款產(chǎn)品。新一代全集成NB-IoT終端芯片LOHALINK LH3200是一款創(chuàng )新設計的NB-IoT通信芯片，支持3GPP R14通信標準，超高集成度，單芯片集成基帶處理器BP、電源管理單元PMU、射頻RF單元，通用ADC（6路，10位），溫度傳感器等，另外，芯片內置了一顆獨立開(kāi)放應用處理器（open CPU）。

依托于自身在數?；旌铣凸脑O計、3GPP體系架構設計、通信芯片設計方面的長(cháng)期積累，芯象半導體技術(shù)團隊2020年推出了這款架構創(chuàng )新設計的NB-IoT芯片。在芯片設計階段，芯象半導體就與下游表計方案設計商客戶(hù)密切合作，充分理解客戶(hù)的實(shí)際需求和物聯(lián)網(wǎng)芯片所面臨的挑戰，結合團隊多款異構多核與SDR架構大規模SoC芯片設計成功的經(jīng)驗，完成這款高度集成、性能卓越、應用便捷的產(chǎn)品。LH3200具備如下特點(diǎn)：

1、低壓工作模式：在1.92V供電電壓時(shí)LH3200可正常工作，在表計數據上傳、閥控機構動(dòng)作等大電流驅動(dòng)場(chǎng)景導致能量型電池瞬時(shí)供電能力不足，供電電壓大幅下降時(shí)，能有效提升表計方案工作的穩定性；

2、超高接收靈敏度：-118dBm接收靈敏度，在網(wǎng)絡(luò )覆蓋不夠完善許多應用場(chǎng)景信號欠佳時(shí)，基于LH3200的表計方案有更強的網(wǎng)絡(luò )環(huán)境適應能力；

3、超低功耗：PSM 0.9微安，23dBm發(fā)射240mA，確保電池使用壽命滿(mǎn)足行業(yè)要求；

4、更高的發(fā)射功率：最高發(fā)射功率可達25dBm，能夠彌補網(wǎng)絡(luò )覆蓋不足所導致的上行通信受限情況；

5、LH3200內置超低功耗脈沖計數器，能夠在0.9uA微功耗下7 X 24小時(shí)不間斷計數，而無(wú)需MCU工作。因此，基于LH3200設計的表計方案堪稱(chēng)脈沖表計節能專(zhuān)家；超低功耗計量功能能夠大幅降低智能表計產(chǎn)品的平均功耗，延長(cháng)電池壽命。LH3200內置計量單元采用了多種防誤判、濾波和抗干擾機制，在極低功耗下，仍然保持極高的計量精度。

6、高精度電池監測：能夠以0.1V精度持續監測電池電壓從而讓云端隨時(shí)了解物聯(lián)網(wǎng)終端的電池壽命，讓運營(yíng)方更高效地進(jìn)行預防性維護。

7、內置獨立開(kāi)放Open CPU，能夠完全替代傳統物聯(lián)網(wǎng)終端雙芯片架構中的外置MCU，且與NB-IoT通信CPU物理隔離，確保用戶(hù)可用物理資源獨立、安全、高效、可靠。

憑借創(chuàng )新的設計和優(yōu)異的性能，短短半年多時(shí)間內，芯象半導體LH3200芯片已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域應用：某共享設備商業(yè)應用（長(cháng)連接類(lèi)應用，要求實(shí)時(shí)響應使用者要求，且要求功耗低、成本低），某表計設備應用，某智能鎖項目應用等等，更多應用蓄勢待發(fā)，快速擴大LH3200應用范圍。

特別值得一提的是，在全球MCU供應緊張的特殊時(shí)期，芯象LH3200內置Open CPU已在實(shí)際應用中大顯身手。

過(guò)去一年，新冠疫情對全球經(jīng)濟影響巨大，全球MCU市場(chǎng)也同樣遭受沖擊，MCU產(chǎn)品交貨期拖長(cháng)導致供需失衡。業(yè)內廣泛報道MCU延期交貨以及價(jià)格上漲之情。多家知名專(zhuān)業(yè)媒體探討了如何以物聯(lián)網(wǎng)芯片內置Open CPU助力物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)、解行業(yè)需求燃眉之急。

去年三季度開(kāi)始，芯象半導體LH3200內置獨立Open CPU已在某商用項目中現場(chǎng)穩定運行用戶(hù)應用程序，為客戶(hù)方案省卻一顆額外的MCU，不僅降低了物料和生產(chǎn)成本，更縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的周期。

這是芯象半導體LH3200量產(chǎn)供貨以來(lái)又一商用場(chǎng)景落地，也是首次在長(cháng)連接共享設備場(chǎng)景的商用。公司研發(fā)團隊與客戶(hù)密切配合，迅速將客戶(hù)原有方案全部成功實(shí)現，LH3200內置獨立Open CPU已完全承擔客戶(hù)應用程序的運行，現場(chǎng)運行穩定可靠，方案實(shí)現、現場(chǎng)測試調優(yōu)和運行穩定表現遠超客戶(hù)預期，獲得了客戶(hù)的贊許。

盡管現網(wǎng)覆蓋并不完善，信號并不穩定，但芯象半導體LH3200在 -118dBm信號強度下保持穩定連接，這也超出了客戶(hù)的預期。這說(shuō)明，芯象半導體這款芯片不僅做到了通信性能優(yōu)異，更通過(guò)現場(chǎng)實(shí)戰檢驗為業(yè)界證明了一件事——NB-IoT SoC芯片內置獨立Open CPU可以替代物聯(lián)網(wǎng)終端設計中的MCU，為客戶(hù)節省成本，提升效率。

在完成上述一系列艱苦復雜的工作之余，芯象半導體研發(fā)和產(chǎn)品團隊還充分利用內置雙CPU的優(yōu)勢，迅速實(shí)現了OTA在線(xiàn)升級，現場(chǎng)驗證結果表明LH3200遠程在線(xiàn)升級功能穩定、可靠。

在“萬(wàn)物互聯(lián)”的大趨勢下，物聯(lián)網(wǎng)作為通信業(yè)新興領(lǐng)域，產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規模不斷擴大，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)擁有不可估量的商業(yè)價(jià)值。全球知名企業(yè)家曾宣稱(chēng)，物聯(lián)網(wǎng)將取代互聯(lián)網(wǎng)，成為人們生活的最重要部分。當前正值5G技術(shù)騰飛、網(wǎng)絡(luò )建設起步階段，作為5G廣域物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的NB-IoT正處于大規模商用爆發(fā)的前夕。借助NB-IoT技術(shù)，城市級的遠程智能抄表、路燈管理、消防設施監控等都將變得輕松而可靠，城市管理、人民生活也將更加智慧。

芯合四象，物聯(lián)八方。芯象半導體將全力以赴，以創(chuàng )新迎接挑戰，以實(shí)力面向市場(chǎng)，以全新的系列蜂窩物聯(lián)通信芯片助力中國經(jīng)濟發(fā)展、社會(huì )治理和人民生活的數字化轉型，為中國現代化建設貢獻自己的綿薄之力。