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TRANSCRIPT
PUBLIC USE
FANG YI
REGINAL MARKETING, MICR BL
SEPT,29 2016
Thread –智能家居触手可及
PUBLIC USE1 PUBLIC USE1
内容纲要• 定义物联网时代的智能家居
• Thread介绍
• Thread技术概述
• NXP Thread 解决方案
• NXP 应用案例
PUBLIC USE2
NXP驱动技术发展
安全连接,智慧世界
互联无处不在
超过10亿的在线消费者,
超过300亿的设备被互联
智能无处不在
2020年,将有超过400亿台智能设备
安全无处不在
可以节省超过
5000亿美金
Source: Euromonitor; Gartner; ARM Holdings; UBS; Center for Strategic and International Studies;
McAfee, NXP analysis, International Telecommunications Union
处理互联 安全
PUBLIC USE3
智能家庭 可穿戴智能工业智能健康
智能互联应用的快速增长
微控制器微处理器模拟器件传感器
射频NFC
标准器件
微控制器微处理器传感器
模拟器件标准器件
微控制器微处理器模拟器件
传感器NFC
标准器件
微控制器微处理器模拟器件传感器
射频NFC
标准器件
智能设施 微处理器模拟器件射频
标准器件
PUBLIC USE4
主流无线标准的生态系统
应用层
网络层/ 传输层
物理层/ 链路层(PHY/MAC)
可穿戴 网关边界节点 Sub-1 GHz 工业无线 2.4 GHz 家庭自动化和控制网络
IEEE 802.15.4 (low power networking)IEEE 802.11n 1x1Bluetooth
Link Layer
Bluetooth
Host StackRF4CE ZigBee PRO
IEEE 802.15.4g
TCP / UDP
IPv4 / IPv6
6LoWPAN
PUBLIC USE5
Notes:
• IoT forecast (incl. connectivity) based on Gartner forecast for Internet of Things Endpoints, 2015
• BLE forecast based on TSR Wireless Connectivity, 1Q16; ZigBee on internal analysis
• Current SAM includes Bluetooth Low Energy, ZigBee
分类 标准 特点 应用
.ac 最高的传输速度,成熟的标准 网关
.b/.g/.n 高吞吐量,功耗高,成熟的标准 终端节点
.ah 处于设计阶段的低功耗物联网标准 待定
Classic 高吞吐量的数据流,成熟的标准 音频流
Low Energy
/ Smart
低功耗复合网络 智能手机通信
Mesh 处于设计阶段 设备互联
802.15.4 ZigBee Pro 低吞吐量的局域网络,支持Mesh 商业楼宇
Thread 全新的802.15.4 标准, 支持mesh, 基于IP
家庭,楼宇自动化
Cellular LTE-m 低功耗LTE 移动物联网
Connectivity is ~60% of NXP IoT SAM; a range of
solutions cover different use cases
低功耗无线网络引领行业发展
PUBLIC USE6
THREAD介绍
PUBLIC USE7
新一代无线网络的需求
• 家庭内的设备需要更多的互联
− Internet的直接接入
−简单的节点加入和删除机制
−足够的安全性
−可靠性
−电池供电可以工作数年
• 既有标准不能满足上述要求
• 由7家创始成员组成的Thread工作组旨在解决上述问题
PUBLIC USE8
对新的Mesh网络的要求
• 开放的协议,全球统一的标准
• 从节点到云端,可以IP寻址
• 低功耗终端节点
• 便于消费者添加新节点和删除既有节点
• 安全
• 可靠性
• 非单节点失效
• Internet离线依然可用
• 产品快速投入市场
PUBLIC USE9
目标应用
• Thread 针对家庭内的场景和应用而设计
家电
门禁
温度控制
能源管理
照明
安全与安防
• 所有的设备均在mesh网络中工作
PUBLIC USE10
可以支持多种常见的应用层协议
经过软件升级,可以让现有的IEEE 802.15.4的设备支持Thread协议
Thread技术规范现已对Thread组织会员开放
Thread
• Thread是一个安全的无线mesh网络,将家庭内的设备互联
• 基于充分验证过的现有技术实现
• 运行在所有支持IEEE 802.15.4标准的芯片上
• 使用基于IPv6寻址的6LoWPAN技术
• 采用UDP传输
• 包含有强制性的安全机制
• 简单而安全的添加/删除联网设备
• 每个网络可以互联250个以上的设备
• 针对超低功耗操作的设计
• 确保关键设备的可靠性
PUBLIC USE11
关于Thread组织
由7家公司发起成立,目前有12个核心成员公司,超过230家会员公司
NXP是发起成员之一
Thread提供产品认证机制,确保安全性和兼容性
Thread旨在促进智能家居的发展
通过以下网址填写申请 threadgroup.org/Join.aspx
PUBLIC USE12
THREAD技术概述
PUBLIC USE13
IEEE 802.15.4
• IEEE 802.15.4 是一个低速率无线无线网络标准
• 主要特点:
−低成本
−低复杂度
−低功耗
−低数据传输率
−通常用于无线传感器网络
Application Layer
UDP + DTLS
Distance Vector Routing
6LowPAN (IPv6)
IEEE 802.15.4 MAC
(including MAC security)
IEEE 802.15.4 PHY
PUBLIC USE14
6LoWPAN – IPv6 over Low power Wireless PANs
6LoWPAN 是一个介于PHY-MAC层和IP层之间的适配层,并承担以下功能:
• 将较大的IPv6包分解成为较小的IEEE 802.15.4包
• 将IPv6 40字节长度的包头压缩至2-3字节
• 在链路层负责mesh网络不同节点间的数据传输
Application Layer
UDP + DTLS
Distance Vector Routing
6LowPAN (IPv6)
IEEE 802.15.4 MAC
(including MAC security)
IEEE 802.15.4 PHY
PUBLIC USE15
网络路由
• 其算法和下一代路由信息协议(RipNG)相似
• 距离矢量路由协议
• 在Thread网络中,路由器在和其他路由器交互开销信息时,使用一种压缩格式的MLE (Mesh Link
Establishment)
• 设备使用IP路由来计算路由表。这个路由表使用一个压缩格式的Mesh网络唯一地址,并包含节点下一跳的地址信息
• 路由器周期性的和相邻路由器交互网络拓扑结构信息
• 在链路层,通过6LoWPAN确保数据包的传输
Application Layer
UDP + DTLS
Distance Vector Routing
6LowPAN (IPv6)
IEEE 802.15.4 MAC
(including MAC security)
IEEE 802.15.4 PHY
PUBLIC USE16
UDP: 用户数据报协议DTLS:安全的数据报协议层
• UDP是一种无连接协议 –一个程序向另一个发送数据之前无需握手。适用于需要快速高效传输,但是不保证数据送达率的应用。
• DTLS提供了通信隐私机制(完整,授权,可信)以及其他安全特性,如避免数据报协议中的重播
• 除了Thread中的DTLS-jpake,还可以使用附加的加密算法库例如WolfSSL和PolarSSL
Application Layer
UDP + DTLS
Distance Vector Routing
6LowPAN (IPv6)
IEEE 802.15.4 MAC
(including MAC security)
IEEE 802.15.4 PHY
PUBLIC USE17
应用层
• Thread针对基于UDP的单播/多播应用层框架提供了基础服务
• Thread技术规范没有规定具体的应用层协议,多种应用层协议都可以被使用如: ZCAL, Weave,
IOTivity, AllJoyn, etc.
• 对于不支持IP的应用层协议,需要做一些调整来适配
Application Layer
UDP + DTLS
Distance Vector Routing
6LowPAN (IPv6)
IEEE 802.15.4 MAC
(including MAC security)
IEEE 802.15.4 PHY
PUBLIC USE18
网络结构
THREAD 终端节点
THREAD 标准路由器
THREAD 核心路由器
THREAD 边界路由器
THREAD 链路
PUBLIC USE19
Thread 边界路由器
Thread 边界路由器
• 至少具有一个IEEE 802.15.4之外的协议接口(如Wi-Fi, Ethernet, USB)
• 将数据包在Thread网络和LAN/WAN网络之间交换
• 一个Thread网络中可以有多个边界路由
Thread 边界路由器
• 可以作为一个专用的网络设备
• 无线接入点(WAP)
• 家庭网关
• 也可以和其他消费电子产品做整合
• 自动温控器
• 家用电器THREAD 终端节点
THREAD 标准路由器
THREAD 核心路由器
THREAD 边界路由器
THREAD 链路
PUBLIC USE20
Thread 可变路由器 (REED, Router Eligible End Device)
核心路由在网络初始化时确定。当现有核心路由不可用时,系统会重新推举出一个新的核心路由。
THREAD 核心路由器
一个Thread可变路由器,可以在运行时承担不同的功能
终端节点的来源有两种,其一是设备以终端节点身份加入网络,其二是当网络中链路数目足够多时,路由器会变为Thread终端节点,由路由器变成的节点称之为REED终端节点
THREAD 终端节点
当网络中可用链路不足时(例如当总路由器数目小于16时),REED终端节点会向核心路由器发起请求,之后变更为标准路由器
THREAD 标准路由器
可变路由器须保持常待机状态
THREAD 终端节点
THREAD 标准路由器
THREAD 核心路由器
THREAD 边界路由器
THREAD 链路
PUBLIC USE21
Thread 标准终端节点
• 无路由能力• 通过上级标准路由器传输数据• 不能变为标准路由器 (相对于可变路由器而言)
标准终端节点
• 无路由能力• 是一种睡眠节点(SED),在睡眠时,绝大多数会关闭射频电路
• 通过上级标准路由器传输数据• 不能变为标准路由器 (相对于可变路由器而言)
低功耗终端节点
THREAD 终端节点
THREAD 标准路由器
THREAD 核心路由器
THREAD 边界路由器
THREAD 链路
低功耗终端节点使用一个容量有限的电池,通常是一次性电池(如纽扣电池)
PUBLIC USE22
系统通信模型
Thread Home Area Network
在Thread网络中,设备之间相互通信
边界路由器将数据传送至Wi-Fi /
以太网 /云端
用户在家时可以使用手机接入Wi-Fi进行控制云连接使用户不在家时也可以远程控制
PUBLIC USE23
可以对设备进行直接寻址
• 所有的设备都有IPv6地址以及一个16-bit的HAN短地址
• 家庭网络可以通过边界路由器直接对设备进行寻址
• 云服务可以通过Internet对设备进行寻址
• 设备可以通过HAN地址,或IP地址对本地设备寻址
End Device Router Eligible
THREAD Router
Leader
Border Router
THREAD Link
PUBLIC USE24
灵活的网络
• 设备以可变路由或终端节点身份加入网络
• 当核心路由判断网络连接需要改善的时候,可变路由即作为标准路由器使用
• 路由器通过Trickle机制和MLE维护和其他路由器的状态
• 路由器通过Trickle机制和MLE维护和边界路由器的状态
• 路由器可以使终端节点变为睡眠状态
• 可变路由器也可以维护上述状态
• 核心路由器在网络内部起到决策作用
End Device Router Eligible
THREAD Router
Leader
Border Router
THREAD Link
PUBLIC USE25
非单节点失效
• 在网络中不需要预先指定特殊的节点
• 核心路由器起决策作用,如果核心路由器发生错误,其他路由器通过推举算法产生一个新的核心路由器
• 整个网络会根据工作状况决定是否需要添加一个新的路由器
End Device Router Eligible
THREAD Router
Leader
Border Router
THREAD Link
✖
PUBLIC USE26
低功耗终端节点
• 睡眠的终端节点(SED)轮询上级路由器来获得消息(如果在应用程序指定下,也可轮询远端设备)
• 睡眠的节点间歇性的和上级路由器通信,确保最低的功耗
• 上级路由器会为睡眠的节点进行消息暂存
• 如果上级路由器丢失连接,睡眠的节点会自动切换路由器
• 睡眠的节点不可以变为路由器
PUBLIC USE27
接入许可和安全机制
• 简单的接入许可
−用户使用手机/平板电脑APP或者计算机来认证网络中的设备
−具有图形用户界面(GUI)的设备可以用来对设备进行认证
• 在具有接入许可授权设备,和待入网设备之间,有安全回话机制来确保安全。
• 当接入许可授权完成之后,待入网设备会正式加入网络
• 所有的消息都采用IEEE 802.15.4 MAC 安全性机制
• 应用层的安全性根据终端产品需求而定
THREAD 终端节点
THREAD 标准路由器
THREAD 核心路由器
THREAD 边界路由器
THREAD 链路
PUBLIC USE28
使用手机APP进行设备接入许可
• 提供一个简单,友好的方式将设备加入Thread网络
• APP使用QR二维码或简单友好的用户按键来识别加入的设备
• 手机连接上边界路由器之后,使设备加入Thread
网络
• Thread组织开发了一个示例APP,并对Thread
Sponsor级别会员和Contributor级别会员开放。
• 支持iOS和Android
PUBLIC USE29
i.MX6UL
KW24
KW24KW24
Router
End-node End-node
Ethernet
QR NFC QR NFC
使用手机APP进行设备接入许可
PUBLIC USE30
使用网关直接进行设备接入许可
PUBLIC USE31
Thread 认证
• 商业用途的Thread设备,在使用Thread标志之前,都需要通过相应的认证
• 设备行为验证
−接入许可管理
−网络功能和互操作性
−网络中的设备操作
• 认证程序需要对组件和终端产品进行双重认证
• Sponsor成员和Contributor会员可以访问相关的测试程序和示例commissioning
• 认证过程由相应的第三方实验室进行
PUBLIC USE32
NXP THREAD
解决方案
PUBLIC USE33
NXP针对Thread的硬件解决方案
NXP Kinetis KW2xD, KW41Z (Q3 2016)
• 用于Thread路由/ REED / 终端节点
• 提供Tower开发套件以及Freedom开发套件
• 提供Kinetis SDK以及FreeRTOS
NXP Kinetis KL46 + MCR20A收发器
• 用于Thread终端节点
• 提供Freedom 开发板
• 提供Kinetis SDK以及FreeRTOS
NXP i.MX6 UltraLite EVK NXP Kinetis KW2xD USB
• 用于Thread边界路由 / 云网关
• 提供IP数据路由实例和系统集成实例
• 提供i.MX6UL EVK和USB Dongle
• 可以运行Linux操作系统
NXP Kinetis K64F + MCR20A收发器
• 用于边界路由
• 支持以太网和Wi-Fi(QCA400x)
• 提供Freedom开发板
• 提供Kinetis SDK以及FreeRTOS
+End Device
Thread Router
Leader
Border Router
Thread Link
The most complete Thread end to end platform available!
PUBLIC USE34
Kinetis 2.4GHz 无线MCU产品
1H 2H
KW21DCM4 50MHz256kB/32kB
KW21DCM4 50MHz512kB/64kB
KW22DCM4 50MHz512kB/64kB
KW22DCM4 50MHz512kB/64kB
量产
概念
计划
实施
2016
既有产品
KW21ZCM0+ 48MHz
Up to 512kB/128kB
性能
KW20ZCM0+ 48MHz160kB/20kB
KW30ZCM0+ 48MHz160kB/20kB
KW40ZCM0+ 48MHz160kB/20kB
KW41ZCM0+ 48MHz
Up to 512kB/128kB
KW31ZCM0+ 48MHz
Up to 512kB/128kB
MCR20A802.15.4
Transceiver
BLE & 802.15.4
BLE
802.15.4
无线射频
开发进度
BLE 4.1
Thread
软件协议栈
BLE 4.2
2016
Q3/Q4
PUBLIC USE35
基于MCU (RTOS)的边界路由器设计方案
• K64 MCU具有最大1MB Flash,
最大256KB RAM,支持以太网。
• 存储容量可以支持Thread协议栈,以太网协议栈和应用层程序
• MCR20A是2.4GHz 802.15.4
收发器
• Wi-Fi (高通Atheros
QCA400x)
输入输出
通信
控制
传感器 K64F
SPI
MCR20A
ENET
PHYWi-Fi
PUBLIC USE36
基于MCU (RTOS)的边界路由器硬件开发套件
FRDM-CR20A
Thread MCU RTOS
以太网边界路由器
FRDM-K64F
ETH15.4
PUBLIC USE37
Kinetis K64F/63 120MHz MCUs
Debug
InterfacesDSP
Interrupt
ControllerFloating Point Unit
(sFPU)
Arm Cortex-M4
Up to 120 MHz
Internal and
External
Watchdogs
Memory
Protection Unit
(MPU)
16-ch DMA
Low-Leakage
Wake-Up Unit
Program Flash
(Up to 1MB)
SRAM
(256kB)
External Bus
Interface
(FlexBus)
Serial
Programming
Interface
(EzPort)
Phase-Locked
Loop
Frequency-
Locked Loop
Low/High
Frequency
Oscillators
Internal
Reference
Clocks
Cyclic
Redundancy
Check (CRC)
Up to 2 x16-bit
ADC
3 x ACMP
Up to 2 x 12-bit
DAC
FlexTimer
Programmable
Delay Block
Periodic
Interrupt
Timers
Low-Power
Timer
Independent
Real-Time
Clock (RTC)
3xI2C 1xI2S
3xSPI
1 x USB OTG
(LS/FS) + PHY
6xUARTs
Secure
Digital Host
Controller
(SDHC)
GPIO
Core System Memories Clocks
Security
and Integrity
Analog Timers Communication Interfaces HMI
USB
Voltage Regulator
Standard Feature
Kinetis K Series
Optional Feature
IEEE 1588
Ethernet MACDRY ICE
(K63 only)
Cryptographic
Acceleration
Unit (CAU)
Random
Number
Generator
Up to 4kB
EEPROM
(Flexmemory)
CAN
Vref
内核
• Cortex-M4 up to 120MHz with FPU
存储
• up to 1MB Flash
• up to 256kB SRAM
• up to 4kB EEPROM (FlexMemory)
通讯
• USB OTG FS/LS w/ PHY and USB Vreg
• Ethernet w/ IEEE1588
• CAN
• Multiple serial ports
模拟
• 2x 16-bit ADC
• 2 x 12-bit DAC; 3 x ACMP
定时器
• 2x8ch FTM (PWM)
• 2x2ch FTM (PWM/Quad Dec.)
• Low Power Timer
• RTC with independent Vbat supply
其他• 1.71V-3.6V; -40 to 105oC
• Tamper and Crypto acceleration
• DRY ICE (K63F only)
PUBLIC USE38
MCR20A 高性能 802.15.4 收发器
2.4 GHz 无线射频收发器特性
High performance 2.4 GHz IEEE 802.15.4 RF transceiver
• Support for MBAN frequencies (2.36-2.4 GHz)
• Packet processor for hardware acceleration
• Supports single ended and diversity antenna options
• Dual-PAN support
• -30 to + 8 dBm power output
• Support for external PA/LNA (FEM)
• -102 dBm sensitivity
• Tx 17mA @ 0dBm
• Rx 15mA LPPS mode, 19mA full Rx
• AES Hardware encryption/decryption
• True Random Number Generator
• SPI Interface (memory mapped)
• 6 GPIO
系统特性
• -40°C to 105°C
• Operating range: 1.8 V to 3.6 V, -40C to +105C
• 5x5 32-pin QFN
Ordering Part Number: MCR20AVHM
PUBLIC USE39
基于MPU (OS)的边界路由器设计方案
KW2xDi.MX6
USB
云端连接
Linux 系统
数据管理
时间处理
KW2xD 上运行Thread边界路由器的功能,i.MX6上的Linux 系统完成数据管理和分析、事件处理以及云端连接
PUBLIC USE40
基于MPU (OS)的边界路由器的硬件开发套件
THREAD MPU
Linux 边界路由器(ETH, Wi-Fi)
i.MX6UL FRDM-KW24D512
PUBLIC USE41
i.MX 6 系列:高度灵活性和可扩展性Leverage One Design Into Diverse Product Portfolio
Scalable series of NINE ARM-based SoC Families
i.MX
6Solo
Family
i.MX
6Dual
Family
i.MX
6Quad
Family
i.MX
6DualLite
Family
i.MX
6SoloLite
Family
硬件管脚兼容
软件兼容
i.MX
6SoloX
Family
i.MX
6QuadPlus
Family
i.MX
6DualPlus
Family
i.MX
6UltraLite
Family
i.MX 6UltraLite i.MX 6Solo i.MX 6Dual i.MX 6Quadi.MX 6DualLitei.MX 6SoloX i.MX 6DualPlus i.MX 6QuadPlusi.MX 6SoloLite
PUBLIC USE42
i.MX 6UltraLite 优势
i.MX 6 系列里最低成本的处理器
• ARM Cortex- A7 @ 528 MHz
- The 14x14 289 MAPBGA
with 0.8mm pitch for simple
and low cost PCB design.
- The 9x9 289 MAPBGA
with 0.5mm pitch for space
constrained applications.
针对工业用用和物联网应用优化了接口
• 2x high-speed USB on-the-go with PHY
• Multiple expansion card ports (high-speed)
• 2x 12-bit ADC modules (up to 10 input channels)
• 2x smart card interfaces compatible with EMV Standard
v4.3 and a variety of other popular interfaces
• 2x CAN ports
高级别安全特性
• Hardware-enabled security
features that enable secure e-
commerce, digital rights
management (DRM), information
encryption, On-The-Fly DRAM
encryption, secure boot and
secure software downloads
最高能效比的处理器
• Integrated power management module that reduces
the complexity of external power supply and simplifies
power sequencing.
“It provides up to 20% more single thread
performance than the Cortex-A5 and provides
similar performance to mainstream Cortex-A9
based smartphones in 2012 while consuming
less power.” www.arm.com/products/processors/cortex-a/cortex-a7.php
i.MX 6UltraLite
PUBLIC USE43
Thread路由器和低功耗终端节点
KW
输入输出
通信
控制
传感器
在KW系列MCU上,使用512KB Flash和64KB RAM,就可以运行边边界路由器,可变路由器以及对应的应用程序。
在KW系列MCU上,使用32KB RAM,就可以运行终端节点以及对应的应用程序。
PUBLIC USE44
Thread路由器和终端节点硬件开发平台
USB-KW24D512
FRDM-KW24D512
Thread边界路由器,路由器以及终端节点
Thread边界路由器,终端节点以及数据包嗅探器
USB-KW41D512
FRDM-KW41D512
2016年Q4量产THREAD + BLE
已经量产
PUBLIC USE45
Kinetis KW2xD 无线MCU
Device Flash RAM Feature Package
MKW21D256VHA5 256 kB 32 kB No USB 8x8 63-pin LGA
MKW21D512VHA5 512 kB 64 kB No USB 8x8 63-pin LGA
MKW22D512VHA5 512 kB 64 kB USB 8x8 63-pin LGA
Memories RF TransceiverSystemCore
Analog
Clocks
Security
Communications
Timers
Cyclic Redundancy
Check (CRC)
Tamper Detect
Cryptography
Authentication Unit
Random Number
Generator
USB Charger Detect
SPI
I2C
32 MHz Osc
SPI Interface
Internal and External
Watchdogs
DMA
Phase-Locked Loop
Internal Reference
Clocks
Low / High Frequency
Osc.
Low Leakage Wake-
Up Unit
Flex Timer
Programmable
Delay Block
Independent Real
Time Clock
Periodic Interrupt
Timers
Low Power Timer
ARM CortexTM-M4
50 MHz
Interrupt Controller
Debug Interfaces
DSP
Program Flash
(Up to 512 kB)
SRAM
(Up to 64 kB)16-bit ADC
High Speed
Comparator with
6-bit DAC
Dual PAN ID
UART (ISO 7816)
USB On-The-Go (H)
USB Voltage Regulator
Frequency Locked
Loop
FlexMemory Option
64 kB FlexNVM
4 kB FlexRAM
(MKW21D256 only)
IEEE 802.15.4 2006
2.4 GHz
Fast Antenna Diversity
内核、系统• Cortex-M4 running up to 50 MHz
• Up to 512kB Flash & 64kB SRAM
• Optional (MKW21D256): 64 kB FlexNVM & 4 kB FlexRAM
2.4 GHz 射频收发器
• IEEE-802.15.4 compliant
• -102 dBm Rx sensitivity
• Up to +8dBm Tx output power
• Peak typical current: 17mA Tx and 19mA Rx
• Dual Personal Area Network (PAN) support in hardware
• Run two RF networks simultaneously
• Antenna diversity with automatic antenna selection
安全
• Active and passive tamper detection with RTC timestamp
• Crypto engine: DES, 3DES, AES 128-256, SHA-1, SHA-256, MD5, RNG
系统
• UART, SPI, I2C
• Optional USB 2.0 FS/LS H/D/OTG
• 16-bit ADC, 6-bit DAC
• Operating range: 1.8 V to 3.6 V, -40C to +105C
PUBLIC USE46
Device Memory Protocol Package
MKW21Z512VHT4/R
MKW21Z256VHT4/R
512K Flash, 128K RAM
256K Flash, 64K SRAM802.15.4 7x7 48-pin Laminate QFN
MKW41Z512VHT4/R
MKW41Z256VHT4/R
512K Flash, 128K RAM
256K Flash, 64K SRAM
BLE &
802.15.4
7x7 48-pin Laminate QFN
WLCSP (PYW)
Features Description
Software and Protocol Stacks
Bluetooth Smart Host Stack & Profiles
SMAC, IEEE 802.15.4 MAC, Thread Stack
KSDK, KDS, IAR, RTOS
Availability (subject to change)
General Availability/Production – Sep/Oct’16
Kinetis KW41Z/21Z可以提供工程样片
内核、存储、系统• Cortex-M0+ running up to 48 MHz
• Up to 512 kB Flash, Up to 128 kB SRAM
• Four independently programmable DMA controller channels
2.4 GHz 无线射频
• Support for BLE v4.2, 802.15.4
• -96 dBm in BLE mode, -100 dBm in 802.15.4 mode
• -30 to +4 dBm programmable output power
• Increased coexistence performance
• 6.5 mA Rx & 6.5 Tx (0dBm) current target (DC-DC enabled)
• <2uA low power current
• Integrated balun (~9% board area savings)
通讯、人机接口、定时器• 2xSPI, LP-UART, 2xI2C, CMT, GPIO with IRQ capability (KBI)
• Hardware Touch Sensing Inputs (TSI)
• 3xFlexTimer (TPM) with PWM & quadrature decode support
• Low Power (LPTMR), Programmable Interrupt (PIT) and RTC timers
模拟• 16-bit ADC with integrated temperature sensor and battery monitor
• 12-bit DAC and 6-bit High-speed Comparator
安全• AES Accelerator and True Random Number Generator
内置DC/DC转换器• Normal: 1.71V to 3.6V
• Buck : 2.1V to 4.2V for coin cell operation
• Boost : 0.9V to 1.795V for single alkaline battery operation
唯一识别标志• 80-bit device ID programmed at factory
• 40-bit unique number can be used for Bluetooth Low Energy or IEEE 802.15.4 MAC
Address
PUBLIC USE47
Thread超低功耗终端节点解决方案
Kinetis L devices with 32kB RAM can run 802.15.4 MAC/PHY,
Thread Network and Application as an End Device when
paired with the MCR20A 2.4GHz Transceiver
KL46
应用程序
Thread协议栈
802.15.4
MAC/PHY
SPI
MCR20A
150KB Flash
25KB RAM
PUBLIC USE48
Thread超低功耗终端节点硬件开发平台
FRDM-CR20A
THREAD超低功耗节点设备
FRDM-KL46Z
PUBLIC USE49
NXP Thread demo Dual-mode
iPhone
Thread network
Router
End Device 1
End Device 2
BLE Connection
PUBLIC USE50
NXP 应用案例
PUBLIC USE51
Febreze Home™ by Procter & Gamble智能空气清新器
• Smart air fresher with mobile app for personalization of scent experience
• Setup different experiences for each room
• Integrated into “Works with Nest” ecosystem
• Uses Nest Thermostat to more evenly disperse scent in your room.
• Pre-Order (US only) available now.
• Based on NXP KW2x http://www.febrezehome.com
PUBLIC USE52
Luminion by Ubiant智能社区烛台灯
• Home energy and well-being manager. A solution designed for smart grids and smart cities.
• Hemis cloud solution based on AI designed to minimize building energy consumption which maximizing occupants well-being
• Connect smart IoT objects
• Based on NXP KW2x
http://www.ubiant.com
PUBLIC USE53
3G智能插座 iSocket
• Smart plug with 3G modem for connectivity
with or without an internet connection
• Thread Border Router
• Alert you to problems in your home: power
failure, break-in, temperature increasing or
falling down, gas leakage, flooding, etc
• Based on NXP KW2x
http://www.isockets.eu
PUBLIC USE54
Linx TechnologiesRaven™ Thread Components – Wireless Made Simple®
• Thread Modules and Border Router
• Small form factor Thread modules with multiple RF output options to speed time to market of Thread enabled products.
• Cost optimized turnkey Microcontroller based Thread Border Router with Ethernet interface to connect to home or enterprise access points.
• Based on NXP KW2x, K64F, MCR20A.
https://www.linxtechnologies.com
PUBLIC USE55
MMB NetworksThread Module, Border Router and Gateway
• Thread Module, Border Router and Gateway
• Integrates MMB’s RapidConnectconnectivity platform, a drop-in software platform that allows device vendors to rapidly add interoperable and multi-platform connectivity to their products.
• MMB offers turnkey solutions and development tools as well as hardware and software design services.
• Based on NXP i.MX6UL, KW2x K64F, MCR20A.
http://mmbnetworks.com/
PUBLIC USE56
Volansys
• 集成了NFC, Wi-Fi, 蓝牙和以太网的Thread网关
• Thread 边界路由器
• 基于NXP i.MX6UL, KW2x 和 NFC
PUBLIC USE58
ATTRIBUTION STATEMENT
NXP, the NXP logo, NXP SECURE CONNECTIONS FOR A SMARTER WORLD, CoolFlux, EMBRACE, GREENCHIP, HITAG, I2C BUS, ICODE, JCOP, LIFE VIBES, MIFARE, MIFARE Classic, MIFARE
DESFire, MIFARE Plus, MIFARE FleX, MANTIS, MIFARE ULTRALIGHT, MIFARE4MOBILE, MIGLO, NTAG, ROADLINK, SMARTLX, SMARTMX, STARPLUG, TOPFET, TrenchMOS, UCODE, Freescale,
the Freescale logo, AltiVec, C 5, CodeTEST, CodeWarrior, ColdFire, ColdFire+, C Ware, the Energy Efficient Solutions logo, Kinetis, Layerscape, MagniV, mobileGT, PEG, PowerQUICC, Processor Expert,
QorIQ, QorIQ Qonverge, Ready Play, SafeAssure, the SafeAssure logo, StarCore, Symphony, VortiQa, Vybrid, Airfast, BeeKit, BeeStack, CoreNet, Flexis, MXC, Platform in a Package, QUICC Engine,
SMARTMOS, Tower, TurboLink, and UMEMS are trademarks of NXP B.V. All other product or service names are the property of their respective owners. ARM, AMBA, ARM Powered, Artisan, Cortex,
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