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IoT布局有“道”,看IC厂商如何化繁为“简”?

作者:时间:2017-10-25来源:网络

  从互联网、到移动互联网、再到,连接的形态正在发生着翻天覆地的变化。互联网时代,主要是电脑与网络间的连接;移动互联网时代,则使得手机与电脑和网络连接在一起。而时代,将会让各种各样形态的智能产品,从手机、手表、手环等个人相关的产品,到汽车、音箱、空调等家用产品,再到智慧农业、智慧工业等相关的产品,都将进行相互连接。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201710/368122.htm

  据研究数据显示,到2020年,连接的设备将达750亿台。这些产品间的互联,是实时而且是长久的,有些需要几年甚至几十年。要实现这种互联,超低功耗成为物联网的关键要素。如何实现设备间的超低耗连接,关键要从无线连接技术、到芯片、传感器、微处器理等上游技术方案的优化。

  

  蓝牙发布2016技术蓝图 提升距离、速度及MESH联网

  蓝牙技术、Zigbee、Wi-Fi是三种主流无线连接技术,蓝牙以点对点的超低低功耗见长,Zigbee以低功耗和MESH自组网见长,而Wi-Fi则以大数据高带传输见长。为强化在物联网的应用,Wi-Fi联盟推出低功耗Wi-Fi技术,Zigbee联盟宣布Zigbee3.0获批。在发布蓝牙4.2之后,近日蓝牙联盟发布了2016年的技术蓝图。

  

  

  对于蓝牙2016年的技术蓝图,蓝牙技术将实现更长通信距离、更快传输速度及Mesh联网功能。同时,宣传其开发工具Bluetooth Developer Studio上线以及发布全新蓝牙网关架构发布。“今年,蓝牙技术的演进将进一步为包括智能家居、工业自动化、基于位置的服务和智能基础设施等高速增长行业注入更多动能。”蓝牙技术联盟开发者计划总监何根飞指出。

  在通信距离上,Bluetooth Smart的射程范围最多将可扩大4倍,改变智能家居和基础设施领域的应用,为整个室内空间或户外中的不同使用情境提供传输距离更长、连接品质更稳健的无线连接。传输速度在不增加功耗的情况下也将提升至当前的100%,可为关键性应用如医疗设备实现更快速地数据传输,以提高反应速度并降低时间延迟。而Mesh联网功能则能让蓝牙网络的覆盖范围得以遍及整栋建筑或整户住宅,使得范围内的蓝牙设备彼此互联,开启智能家居和工业自动化的更多应用可能。

  同时,为了推动蓝牙设备与其他连接技术设备的连接,蓝牙技术联盟宣布推出传输发现服务(Transport Discovery Service;TDS),提供利于设备发现并连接的通用框架。未来,无论设备采用哪种无线技术,透过TDS,设备间能够实现彼此发现并连接。何根飞指出:“TDS让设备仅需最少的电量即可运行,将为物联网(IoT)解决了一项重要的难题。

  此外,宣布开放蓝牙网关架构并推出入门工具套件,助力开发者快速为蓝牙产品创建互联网网关。具有蓝牙功能的传感器能透过蓝牙技术连接网关设备,向云端传递数据并进行数据交换。该架构让所有人都能对固定式的、具有蓝牙功能的传感器进行远程监测和控制,藉此扩展了物联网的潜在应用领域。

  多协议SoC方案应运而生 简化IoT连接

  在多种无线连接技术真正融合之前,仍存在着多种连接方式。为了简化物联网的连接,半导体企业开始推出多协议芯片方案。

  

  近日,Silicon Labs公司推出多协议片上系统(SoC)Wireless Gecko产品系列,为物联网设备提供灵活的连通性和价格/性能选择。Wireless Gecko产品包括三个系列的多协议SoC,分别针对IoT使用场景和最普遍的无线协议而优化:一是Blue Gecko系列,Bluetooth Smart连接,具有理想的输出功率和传输距离。二是Mighty Gecko系列,针对网状网络的最佳ZigBee和Thread连接。三是Flex Gecko系列,针对各种应用中灵活的专有无线协议选项。

  “多协议SoC是一个新概念。具体来说,就是指能够在一个芯片上实时运行两种协议。从单一协议到多协议并行的不同类型,其复杂程度逐渐增加。其实,最令客户感兴趣的是,多协议产品系列能够创造出更智能的应用场景。” Silicon Labs物联网产品营销副总裁Daniel Cooley表示。

  在应用案例上,Daniel Cooley指出在医院的实际应用。以前的控制方式主要是医院护士站中有一个系统控制病床。不过,当护士离开时就无法操控。现在厂商在生产的医用病床上装有很多传感器,且使用的是网状网络,实现病床之间、病床和医院的信息总控室之间的连接和通信。同时病床里面还有很多动力组件,可以进行床位的位置调控。护士人手配一台平板电脑,操控的动作可以转移到平板电脑上,当护士走近病床时,通信从ZigBee网状网络切换到蓝牙连接,平板电脑可以获得与病床相关的信息,并且对病床进行操控;而当护士离开病床时,该病床的通信协议又会从蓝牙切换到ZigBee网状网络,直接和护士站的信息控制中心进行沟通和互动。

  此外,Silicon Labs推出即插即用型模块解决方案来简化Wi-Fi连接。WGM110模块是添加Wi-Fi功能到各类设备的解决方案,例如工业/M2M系统、无线传感器、遥控器、恒温器、可连接家居产品、汽车信息娱乐系统、销售终端设备、健身和医疗设备等。

  芯片厂商思路调整 从系统角度整合硬件、软件和套件

  此前,半导体厂商重点在于推动技术的提升,随着物联网应用的多样化和应用需求的多元化,企业开始从专注于技术的提升转向如何更好地满足客户的需求。从芯片厂商的思维转向系统思维。

  

  在推动物联网的连接应用上,ST在推动MCU的发展上开始有所转变。“我们从系统角度考虑来整合器件、软件和套件,而不仅仅是芯片。”意法半导体大中华与亚太区微控制器市场及应用总监James Wiartge指出。

  在推进MCU在物联网的应用中,需要有4个要素。意法半导体STM32超低功耗和网络微控制器市场经理Hakim Jaafar指出:“一是低功耗,未来会有很多传感器和传感器相连的供电电池,整个系统要更低的功耗。二是怎么优化动态模式下的功耗非常关键。电池能量是固定的,如何延长其寿命,需要从功耗入手。功耗有静态和动态两种,优化动态模式的功耗是关键。三是如何把系统做得更加精简。四是成本,BOM需要越简单,这就要求集成度越高,用户采购成本和制造成本、系统成本会更低。”

  针对物联网领域的应用,未来MCU的布局将以低功耗、小引角、无线为主。对此,为推出对能效应用敏感的微控制器,意法半导体今年推出了ARM CortexM0+STM32L0微控制器,该产品的主要低功耗外设包括低功耗ADC,它1000次/秒进行12位分辨率采样时,功耗为41μA,以及超低功耗定时器(16位定时器),在超低功耗模式下可以运行;低功耗模式包括停止模式,在保留RAM全部数据且能够自动唤醒情形下,消耗340nA。

  随着物联网应用的不断深入,半导体厂商的的竞争点发生了变化,企业开始从打造技术优势转向打造整体方案优势。“我们已经不会在意到底是8位还是32位,而是在意客户需要的性能、功耗和成本,什么样的内核对用户来讲是最合适的。”Hakim Jaafar表示,“过去应用比较简单,现在应用会越来越复杂,特别是软件、系统层面要求会越来越多,仅仅靠一个供应商很难做Sub System,我们会和合作伙伴一起做Sub System。”

  在应用案例上,一是手机传感器融合,提供的方案是MCU+传感器+合作伙伴软件,这是Sub System,用户把sub System集成到手机里,加上自身的应用系统可以形成完整的应用系统;二是可穿戴方面,方案是MCU+传感器+算法+显示+用户自身的软件/算法,从而形成完整的系统。



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