米家扫地机器人：让你从繁琐的家务清洁中解放你的双手

　　【哔哥哔特导读】年销售额超5亿的米家扫地机器人里面用到了哪些元器件?本期Big-Bit拆解带你揭晓答案。

　　当你早晨起床时，米家扫地机器人已经在你的家中开始工作。它轻轻地在地板上移动，几乎没有任何噪音地清洁着昨晚留下的灰尘和杂物。你可以轻松地享受早餐，而不用担心地面的清洁问题。

　　哪怕你早上匆忙得来不及让它打扫，在你离开家去上班后，仍然可以远程操控米家扫地机器人工作。它会智能地绕过桌腿和家具，清扫到每一个角落。当你下班回家时，你可以踏入一个干净、整洁的家，放松自己，无需花费额外的时间和精力来打扫。

　　在当下，扫地机器人已经越来越受人欢迎。以一个相对低廉的价格，你就可以拥有扫地机器人来解放你的双手，让你从繁琐的家务清洁之中脱身而出，轻松自在;让你有更多的时间去做自己想做的事。

　　今天Big-Bit为大家带来米家扫地机器人的拆解，让我们一起来看看这个“田螺姑娘”内部是什么构造，使用到了哪些元器件吧。

　　【主要元器件预览】

　　全志(Allwinner)SoC R16-J

　　兆易创新(Giga Device)32位MCU GD32F103VCT6

　　瑞昱半导体 (Realtek) WLAN芯片 RTL8189ETV

　　旺宏(MXIC)FLASH-NAND存储器芯片MX30LFXG18AC

　　南亚(NANYA)DRAM-DDR3 存储器芯片NT5CC256M16EP

　　【米家扫地机器人产品】

　　米家扫地机器人正面

　　米家扫地机器人底部

　　在米家扫地机器人底部我们可以看到其产品信息。

　　产品：米家扫地机器人

　　产品型号：STYTJ02YM

　　额定功率：33W

　　额定电压：14.8V

　　主机额定输入电压：20V

　　主机额定输入电流：1.2A

　　制造商：佛山市云米电器科技有限公司

　　【米家扫地机器人拆解】

　　将米家扫地机器人的底部螺丝拧开，将盖子掀开我们可以看到顶部有LDS激光测距传感器模块。底部则是由主控板、电机和风机等元器件组成。

　　米家扫地机器人主控板上有一层用来防尘防水的塑料盖，将盖子掀开我们就能看到米家扫地机器人主控板的全貌。米家扫地机器人主控电路的全貌如下。

　　【主控电路板】

　　SoC芯片:

　　该米家扫地机器人的SoC芯片来自全志(Allwinner)，型号为R16-J，封装形式为BGA-282。

　　全志(Allwinner)R16-J芯片是一款搭载了4个ARM Cortex-A7 CPU核心和Mali400MP2图形架构的SoC芯片，是专为物联网应用而设计的高效四核解决方案，完美支持Android、Linux等主流操作系统的各种应用。

　　全志(Allwinner)R16-J芯片基本参数

　　全志(Allwinner)R16芯片采用了极具性价比的四核ARM Cortex-A7架构处理器，具有强大的运算性能和丰富的接口;支持基于Linux的开源系统Tina™;支持AirPlay、DLNA、Qplay、Airkiss、Smart Link等多种网络应用协议;提供独特的算法、IP包。

　　全志(Allwinner)R16-J 芯片框架图

　　该芯片通过多种特性的平衡组合实现了更低的功耗：极其节能的 Cortex-A7 CPU 内核、先进的制造工艺、省电的 DVFS 技术支持以及低功耗设计架构等。该SoC芯片还可应用于智能音箱等智能家居领域。

　　MCU芯片：

　　该米家扫地机器人的MCU芯片来自兆易创新(Giga Device)，型号为GD32F103VCT6，封装形式为LQFP-100。

　　兆易创新GD32F103xx 系列芯片是一款基于 Arm®Cortex®-M3 RISC 内核的 32 位通用微控制器。其运行频率最高可达108MHz，Flash存取达到零等待状态，提供3024KB的片上闪存和高达96KB的SRAM，支持连接到两条APB总线的增强型I/O口和各种片内外设。

　　该系列MCU芯片提供高达3个12-bit 1MSPS ADC和10个通用型16-bit定时器，1个PWM高级定时器，以及配备标准型和高级通信接口。

　　兆易创新GD32F103xx 系列芯片基本参数

　　该MCU芯片提供多种省电模式，保证了在唤醒延迟和功耗之间实现最大优化的灵活性。上述特性使得GD32F103xx器件适用于广泛的应用，特别是在工业控制、电机驱动、电力监控和报警系统、消费类和手持设备、POS、车载GPS、可视对讲、PC外设等领域。

　　WLAN芯片：

　　该米家扫地机器人的WLAN芯片来自瑞昱半导体 (Realtek)，型号为RTL8189ETV，封装形式为QFN-32。

　　Realtek RTL8189ETV 是一款 802.11bgn 2.4G 单芯片，集成了无线LAN (WLAN))和网络 SDIO接口(兼容 SDIO 1.1/2.0/3.0)控制器。它将WLAN MAC、支持1T1R的WLAN基带和WLAN RF集成在一个芯片中，为高吞吐量性能集成无线 LAN 设备提供完整的解决方案。

　　瑞昱半导体 (Realtek) RTL8189ETV芯片基本参数

　　RTL8189ETV WLAN 基带实现具有 1 个发送路径和 1 个接收路径的正交频分复用 (OFDM)，并且与 IEEE 802.11n 规范兼容。其功能包括单空间流传输、400ns 的短保护间隔 (GI)、空间扩展以及超过 20MHz 和 40MHz 带宽的传输。为了实现传统兼容性，RTL8189ETV芯片还包括直接序列扩频 (DSSS)、补码键控 (CCK) 和 OFDM 基带处理，以支持所有 IEEE 802.11b 和 802.11g 数据速率，可以使用差分相移键控调制方案、具有数据加扰功能的 DBPSK 和 DQPSK，并且 CCK 提供对具有长或短前导码的传统数据速率的支持。

　　瑞昱半导体 (Realtek) RTL8189ETV 芯片框架图

　　RTL8189ETV WLAN MAC 支持用于多媒体应用的802.11e、用于安全的 802.11i以及用于增强MAC协议效率的802.11n，使用诸如具有BA和A-MSDU的A-MPDU之类的数据包聚合技术，协议效率显着提高。Legacy Power Save 和 U-APSD 等节能机制可减少空闲时间期间浪费的功率，并补偿传输 OFDM 所需的额外功率。RTL8189ETV芯片还提供简单的传统机制和 20MHz/40MHz 共存机制，以确保向后兼容性和网络兼容性。

　　该WLAN芯片还可广泛应用于智能家居、机顶盒等WIFI模块中。

　　存储芯片：

　　该米家扫地机器人的存储芯片分别来自于旺宏(MXIC)，型号为MX30LFXG18AC 的FLASH存储器芯片，封装形式为SOP-48;另一颗来自于南亚(NANYA)，型号为NT5CC256M16EP 的标准型 DRAM-DDR3 存储器芯片，封装形式为96-Pin VFBGA。

　　旺宏(MXIC)MX30LFXG18AC是一款 FLASH-NAND存储器芯片，由 3V SLC NAND 闪存组成，密度范围为 512Mb 至 8Gb。

　　MX30LFxG18AC存储芯片 通常以 2,112 字节的页进行访问，以进行读取和编程操作，其阵列被组织为数千块，由64页(2,048+64)组成，两个 NAND 串结构中的字节，每个串中有 32 个串联单元。 每个页面都有一个附加的64 字节用于 ECC 和其他用途。

　　旺宏(MXIC)MX30LFXG18AC存储芯片基本参数

　　该存储芯片具有 2,112 字节的片上缓冲区，用于数据加载和访问。MX30LFxG18AC 的缓存读取操作可实现 25us 的首字节读取访问延迟和 20ns 的顺序读取延迟，并且下一个连续页面的延迟时间将从 tR 缩短到 tRCBSY。MX30LFxG18AC存储芯片 在所有操作模式(读取/编程/擦除)下的功耗均为 30mA，在待机模式下功耗为 50uA。

　　3V SLC NAND闪存产品组合均具有数据和代码存储所需的高性能和高可靠性，非常适合电视、STB、数码相机、IPC、工业系统等嵌入式应用。

　　南亚(NANYA)NT5CC256M16EP是一颗4Gb DRAM-DDR3存储器芯片，它内部配置为八进制 DRAM。

　　该芯片构成为 64Mbit x 8 I/O x 8 组和 32Mbit x16 I/O x 8 组。 这些同步器件可实现高达 2133 Mb/秒/引脚的高速双倍数据速率传输速率，适用于一般应用。

　　南亚(NANYA)NT5CC256M16EP存储芯片基本参数

　　该芯片的设计符合所有关键 DDR3(L) DRAM 关键特性，并且所有控制和地址输入均与一对外部提供的差分时钟同步。输入在差分时钟的交叉点(CK 上升沿和 CK 下降沿)被锁存。所有 I/O 均以源同步方式与单端 DQS 或差分 DQS 同步。

　　电源管理芯片：

　　该米家扫地机器人的电源管理芯片分别来自于芯智汇(X-Powers)，型号为 AXP223，封装形式为QFN-68;另一颗来自于如韵电子(CONSONANCE)，型号为CN3704，封装形式为TSSOP16。

　　芯智汇(X-Powers)AXP223是一款高集成度的电源管理芯片，针对需要多路电源转换输出的应用，既可与其他BMU配合构成电池应用场景的电源解决方案。

　　AXP323芯片支持6路电源输出(包括3路DCDC和3路LDO)，其中DCDC1/2支持双相工作，可以作为高性能供电方案的大电流补充。为保证电源系统安全稳定，AXP323芯片集成了过压(OVP)、欠压(UVP)、过流(OCP)以及过温(OTP)等保护电路。

　　芯智汇(X-Powers)AXP223芯片基本参数

　　此外，AXP323芯片具有开关机、休眠唤醒等电源管理功能，支持TWSI，让系统可以动态调节输出电压、控制电源的输出与关闭、灵活配置中断管理和休眠唤醒条件。该电源管理芯片常用于OTT盒子和IPC。

　　如韵电子(CONSONANCE)CN3704是一款是PWM降压模式四节锂电池充电管理集成电路，独立对四节锂电池充电进行自动管理。

　　CN3704芯片具有恒流和恒压充电模式，非常适合锂电池的充电。在恒压充电模式，CN3704芯片将电池电压调制在16.8V，精度为±1%;在恒流充电模式，充电电流通过一个外部电阻设置。

　　对于深度放电的锂电池，当电池电压低于11.2V时，CN3704芯片用所设置的恒流充电电流的15%对电池进行涓流充电。在恒压充电阶段，充电电流逐渐减小，当充电电流降低到外部电阻所设置的值时，充电结束。在充电结束状态，如果电池电压下降到16V时，自动开始新的充电周期。当输入电源掉电或者输入电压低于电池电压时，CN3704芯片自动进入睡眠模式。

　　如韵电子(CONSONANCE)CN3704芯片特点

　　其它功能包括输入低电压锁存，电池温度监测，电池端过压保护和充电状态指示等。该充电管理IC还可以适用于笔记本电脑、便携式工业和医疗仪器、电动工具、独立电池充电器等。

　　MOSFET：

　　该米家扫地机器人的MOSFET分别来自于新洁能(ncepower)，型号为NCE30P30K，封装形式为 TO-252-2L;阿尔法和欧米伽半导体(AOSL)，型号为AOD444，封装形式为TO252;友顺(UTC)，型号为UTT30P06，封装形式为TO252。

　　新洁能(ncepower)NCE30P30K是一颗P沟道增强型功率MOSFET。

　　特征：

　　● VDS=-30V，ID=-30A

　　RDS(ON) <18mΩ @ VGS=-10V

　　RDS(ON) <30mΩ @ VGS=-4.5V

　　● 高密度电池设计，实现超低 Rdson

　　● 全面表征雪崩电压和电流

　　● 稳定性好、均匀性好、EAS高

　　● 优良封装，散热良好

　　新洁能NCE30P30K 采用先进的沟槽技术和设计，可提供出色的 RDS(ON) 和低栅极电荷。该器件非常适合高电流负载应用。该MOSFET还可应用于全桥转换器高边开关和LCD显示器用DC/DC转换器

　　AOSL的AOD444是一颗N沟道中压MOSFET。

　　基本参数：

　　l VDS=60V

　　l ID (at VGS=10V) 12A

　　l RDS(ON) (at VGS=10V) < 60mΩ

　　l RDS(ON) (at VGS = 4.5V) < 85mΩ

　　AOD444将先进的沟槽MOSFET技术与低电阻封装相结合，提供极低的RDS(ON)。这些器件适用于PWM、负载开关和通用应用。

　　友顺(UTC)UTT30P06是一颗P沟道功率MOSFET。

　　基本参数：

　　l RDS(ON) ≤ 50 mΩ @ VGS= -10V, ID= -15A

　　l RDS(ON) ≤ 65 mΩ @ VGS=-4.5V, ID=-15A

　　l High Switching Speed

　　UTC UTT30P06是一款采用UTC先进技术的P沟道功率MOSFET，为客户提供高开关速度和最小的通态电阻。它还可以承受雪崩中的高能量。该MOSFET适用于低压和高速开关应用

　　高速硅栅CMOS：

　　该米家扫地机器人的高速硅栅CMOS来自于安世半导体(nexperia)，型号为74HC14D，封装形式为SO14。

　　安世半导体(nexperia)74HCT14是具有施密特触发器输入的六角反相器。该器件具有降低的输入阈值电平，可连接至 TTL 逻辑电平。其输入还包括钳位二极管，这使得可以使用限流电阻将输入连接到超过 VCC 的电压。

　　安世半导体(nexperia)74HCT14基本参数

　　安世半导体(nexperia)74HCT14能够将缓慢变化的输入信号转换成清晰无抖动的输出信号。该CMOS还可广泛应用于波形和脉冲整形器、非稳态多谐振荡器和单稳态多谐振荡器。

　　以上为米家扫地机器人拆解全部内容。

　　【米家扫地机器人使用体验】

　　米家扫地机器人凭借着其简洁大方的设计、便捷的操作、出色的清洁效果深受大众青睐。在某平台上，仅小米官方旗舰店一家店一个月就能卖出3000多台米家扫地机器人。

　　在对其评价中我们能看到，用户在使用米家扫地机器人过程中体验非常好，清洁干净、智能化程度高、高性价比、可以通过手机APP远程操控以及掌握情况是大家对这款产品比较具有代表性的评价。

　　【总结】

　　在此次米家扫地机器人拆解的过程中，从米家扫地机器人主控板上可以看到，相关元器件的集成度越来越高。该米家扫地机器人主控板的集成度已经可以和大部分手机主板相媲美。并且随着扫地机器人的功能越来越多越来越复杂，例如上述所说到的智能规划路线、定时清扫、自动回充等等，这意味着其所需要的性能越来越高。

　　本次拆解Big-Bit就发现，该米家扫地机器人用到了SoC+MCU的组合方案。在此前拆解的智能家居中，基本上都是一个单片机就能完成。而随着未来其他智能家居对于性能要求也的增加，SoC+MCU组合的方案或许会有更多的应用。

　　Big-Bit还发现了米家扫地机器人所使用的关键元器件的一个特点——低功耗。为了响应国家“减碳”的政策以及由于产品特性和使用场景的原因，目前智能家居在元器件使用方面对于低功耗的需求越来越高。

　　从此次拆解的米家扫地机器人来看，其所使用的SOC芯片为全志(Allwinner)的R16-J。该SOC芯片通过多种特性的平衡组合实现了更低的功耗：极其节能的 Cortex-A7 CPU 内核、先进的制造工艺、省电的DVFS 技术支持以及低功耗设计架构等。而此次所使用的兆易创新(Giga Device)32位MCU GD32F103VCT6，其所使用的Arm®Cortex®-M3 内核，在处理能力、降低功耗和外设设置方面具有最佳比率，并且提供了三种省电模式，同主频下的工作电流比市场同类产品降低20-30%，在最高主频下的全速运行功耗仅为1.05mW/MHz。

　　我们可以看到此次米家扫地机器人所使用的两款处理器均有着低功耗的特点。这也将是未来智能家居MCU市场的主流发展方向。

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