安防網(wǎng)訊 自物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用以來智能家居行業(yè)正如火如荼地快速發(fā)展已經(jīng)從遙控掌握發(fā)展到手機遠程控制網(wǎng)絡(luò)傳輸信號也從有線一躍而升為無線既降低成本低碳節(jié)能在眾多的無線連接技術(shù)中應(yīng)用最廣泛和普遍的當屬WiFi/BT/ZigBee這三種技術(shù)各有所長分別適用不同的應(yīng)用場景成為物聯(lián)網(wǎng)無線連接最流行的通信協(xié)議

從2013年至今整合無線的單芯片MCU集成MCU和無線功能的模塊整合嵌入式處理器和無線的單芯SOC等產(chǎn)品和方案全線開花盤點TISTMarvell飛思卡爾博通高通聯(lián)發(fā)科恩智浦等主流芯片商推出的那些專為物聯(lián)網(wǎng)而設(shè)的WiFi/BT/ZigBee無線芯片或模塊分析其特點和適合應(yīng)用的場景

一.整合無線的單芯片MCU

1TI最新SimpleLinkWiFi平臺專為IoT而設(shè)提供靈活選擇

SimpleLinkWiFi平臺為用戶提供了靈活選擇CC3200集成了可編程ARM?Cortex?-M4MCU允許客戶添加其特有的代碼;而CC3100已經(jīng)為81632位的MCU提供了接口可搭配用戶需要使用并通過TI的IoT云生態(tài)系統(tǒng)成員擁有了云連接支持能力

2014年6月份TI推出了SimpleLinkWiFi系列WIFI平臺專為IoT而設(shè)計包括CC3100/3200平臺具有高度的靈活性其中3200在單芯片中集成了射頻及模擬功能電路將WiFi平臺與ARMCortex-M4MCU整合在一起實現(xiàn)了低功耗單芯片WiFi解決方案;而CC3100可與任何MCU配合使用這兩款芯片都具有很低的功耗提供低功耗射頻和高級低功耗模式尤其適用于電池供電式設(shè)備的開發(fā)

兩款產(chǎn)品都可讓用戶利用快速連接云支持和片上WiFi互聯(lián)網(wǎng)和穩(wěn)健的安全協(xié)議實現(xiàn)針對IoT的簡易型開發(fā)無需具備開發(fā)連接型產(chǎn)品的先前經(jīng)驗就能夠輕松地為眾多的家用工業(yè)和消費類電子產(chǎn)品增添嵌入式WiFi和互聯(lián)網(wǎng)功能

應(yīng)用場景該平臺不僅能應(yīng)用于智慧家居也能應(yīng)用于工業(yè)通信例如可用于工業(yè)設(shè)備的無線服務(wù)通道為無監(jiān)視器的非接入式設(shè)備提供智能便利和服務(wù);可采用現(xiàn)有的WiFi網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施以實現(xiàn)電池供電式設(shè)備的室內(nèi)資產(chǎn)跟蹤;還可給工廠配電板增添WiFi功能以對耗電量和設(shè)置等進行控制監(jiān)測和分析實現(xiàn)智能能源控制

2.Marvell從WiFi到藍牙到Zigbee全線的無線MCU平臺

Marvell全線無線MCU平臺覆蓋WiFi藍牙Zigbee提供高集成度顯著提高了性能降低了功耗并降低了總體用料成本搭配軟件開發(fā)平臺MarvellEZ-Connect讓開發(fā)者短短幾天實現(xiàn)應(yīng)用開發(fā)

2014年6月份Marvell發(fā)布針對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的全面的無線MCU平臺MW300Wi-Fi微控制器MB300藍牙微控制器和MZ100ZigBee微控制器在單一芯片上集成MCURF收發(fā)器網(wǎng)絡(luò)/無線協(xié)議棧的基礎(chǔ)上還集成了軟件開發(fā)套件和調(diào)試工具并提供從多層安全保障

其中MW300Wi-Fi微控制器支持802.11nWi-Fi內(nèi)置全功能微控制器的單芯片SoC面向低功耗進行了有針對性的優(yōu)化實現(xiàn)了深度低功耗狀態(tài)同時降低了正常工作時的功耗適用于各種基于電池供電的應(yīng)用場景;MB300藍牙微控制器是支持雙模藍牙4.1集成了微控制器的真正單芯片SoC實現(xiàn)經(jīng)典藍牙與智能藍牙并存運行內(nèi)置語音功能支持高分辨率ADC以及與麥克風的直連;MZ100ZigBee微控制器是支持802.15.4/ZigBee集成了微控制器的單芯片SoC提供Wi-Fi與藍牙的共存易于與傳感器起動器以及其他組件連接減少了外部組件和PCB面積MarvellEZ-Connect軟件平臺支持這個最新的無線產(chǎn)品系列基于該平臺大大減少開發(fā)時間

應(yīng)用場景可穿戴設(shè)備家庭自動化家庭安防個人保健智能家電配飾與遙控器汽車照明工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等市場3款芯片分別適用不同的應(yīng)用場景其中MW300Wi-Fi微控制器主要適用于智能家居中冰箱冷氣機等家電和家用電器與家庭網(wǎng)絡(luò)的長時間連接;MB300藍牙微控制器適合于裝置之間的互動;MZ100ZigBee微控制器在智能照明以及多終端互聯(lián)方面的優(yōu)勢明顯｜

二.集成MCU和無線功能的模塊

1.MicrochipRN4020藍牙智能模塊可連接主機MCU使用或獨立運行

支持最新的藍牙4.1具有功耗低發(fā)射距離遠尺寸緊湊等特點它可以連接到任意一款具有UART接口的單片機包括數(shù)百款PIC?MCU也可以無需MCU地獨立運行

Microchip在收購RovingNetworks公司后不久的2012年9月份就快速推出了WiFi無線模塊RN-171和RN-131可連接任何PICMCU2013年又陸續(xù)發(fā)布MRF24WG0MA/MBWiFi模塊集成無線模塊和PICMCU支持低數(shù)據(jù)速率的Wi-Fi傳感器網(wǎng)絡(luò)家庭自動化樓宇自動化和消費電子應(yīng)用

2014年6月份Microchip藍牙4.1低功耗模塊RN4020發(fā)布提供一個發(fā)射功率為7dBm接收靈敏度為-92.5dBm的內(nèi)置PCB天線使模塊的有效工作距離超過100米而尺寸卻非常緊湊僅為11.5×19.5×2.5mmRN4020是一種板載協(xié)議棧模塊它可以連接到任意一款具有UART接口的單片機包括數(shù)百款PIC?MCU也可以無需MCU地獨立運行進行基本的數(shù)據(jù)采集和通信其應(yīng)用如燈標或傳感器等獨立運行模式基于Microchip獨特的非編譯腳本而實現(xiàn)它使用簡單的ASCII命令接口來進行模塊配置而無需工具或編譯

應(yīng)用場景適用于家庭自動化和家用電器照明類應(yīng)用以及醫(yī)療設(shè)備可穿戴設(shè)備玩具標簽表鏈和遙控裝置基于脈沖和接近傳感器的系統(tǒng)甚至各種工業(yè)應(yīng)用

2.AtmelSmartConnectSAMW23模塊融合無線與控制優(yōu)勢

集成了WiFi連接網(wǎng)絡(luò)協(xié)議安全等功能以及Atmel的ARMCortexM0+微控制器技術(shù)既可將SAMW23平臺作為獨立系統(tǒng)使用也可將其作為功能擴展方案使用從而在當前設(shè)計中實現(xiàn)WiFi連接

鑒于物聯(lián)網(wǎng)市場的強大攻勢Atmel在融合其在無線與控制兩方面的強大優(yōu)勢2014年6月份Atmel推出了全新的MCU品牌--AtmelSMART以及SmartConnectSAMW23模塊該模塊基于Atmel超低功率WiFi系統(tǒng)芯片實現(xiàn)了低功率MCU與Wi-Fi解決方案的結(jié)合SAMW23模塊整合了WiFi功能設(shè)計人員無需再學習WiFi堆棧從而能夠?qū)Ｗ⒂谔嵘a(chǎn)品功能

SAMW23模塊是為那些尋求將WiFi連接與IEEE802.11RTOSIP堆棧或RF進行整合的設(shè)計人員提供的理想解決方案此外該模塊可提供應(yīng)用和安全協(xié)議如TLS集成網(wǎng)絡(luò)服務(wù)TCP/IP堆棧和標準的實時操作系統(tǒng)RTOS這些全部可以在AtmelStudio6的集成開發(fā)平臺IDP通過簡單的串聯(lián)主機接口SPIUART實現(xiàn)

應(yīng)用場景適用于為廣泛的住宅醫(yī)療工業(yè)消費智能能源和可穿戴設(shè)備市場

3.飛思卡爾KinetisW系列無線模塊在Zigbee領(lǐng)域有優(yōu)勢

KinetisKW2X無線模塊降低功耗集成了在高端處理器中才提供的高級安全特性支持高級加密方法如密鑰生成安全存儲器和篡改檢測功能提供512KB閃存和64KBRAM以及64K的FlexMemory方便用戶靈活使用搭配Kinetis開發(fā)工具可進一步加快產(chǎn)品開發(fā)速度

MCU是飛思卡爾的戰(zhàn)略重點在物聯(lián)網(wǎng)時代飛思卡爾也打起了物聯(lián)網(wǎng)的算盤通過整合MCU和Zigbee無線技術(shù)和RF收發(fā)器推出了一系列的整合式MCUKinetisW系列可為2.4GHZZigbe/IEEE802.15.4應(yīng)用和低于1GHZ的IEEE802.15.4提供靈活的產(chǎn)品選擇

2013年年底飛思卡爾推出了Kinetis系列KW2x無線MCUKW2x是一款低功耗緊湊型集成式器件由一個高性能可兼容IEEE802.15.4的2.4GHz無線收發(fā)器和一個強大的ARMCortex-M4MCU系統(tǒng)組成并配有數(shù)據(jù)連接和高精度混合信號模擬外設(shè)

應(yīng)用場景KW2x無線MCU主要在智能能源家庭/樓宇自動化醫(yī)療保健家庭娛樂等場景使用典型的應(yīng)用有由儀表網(wǎng)關(guān)家用顯示器和互連設(shè)備構(gòu)成的家庭網(wǎng)絡(luò);聯(lián)網(wǎng)樓宇控制以及具備燈光控制暖通空調(diào)和安保等功能的家庭自動化應(yīng)用

4.恩智浦JN516x無線MCU模塊劍指智能家庭

對智能照明住宅自動化和能源管理應(yīng)用而言JN516x無線MCU模塊系列匯集價格/性能片上存儲器和超低功耗及軟件堆疊選擇的最佳組合尤其恩智浦還推出了LightPRO智能照明系統(tǒng)模塊允許構(gòu)建具有多達500個節(jié)點的智能照明網(wǎng)絡(luò)完美涵蓋商業(yè)和公共照明應(yīng)用

從2011年開始恩智浦就以智能照明為突破口進攻物聯(lián)網(wǎng)起初在其LPC系列MCU中并未整合無線功能2013年年初恩智浦推出針對物聯(lián)網(wǎng)的JN516x系列無線MCU模塊包括JN5161JN5164或JN5168整合了無線功能

該模塊配置了高性能的32位RISC處理器內(nèi)嵌Flash和E2PROM通過可變寬度指令多級指令流水線低功耗與可編程時鐘速度來提高代碼效率同時片上還具有一個符合IEEE802.15.42.4GHz標準的無線收發(fā)器以及一系列豐富的模擬數(shù)字外設(shè)配合超低的工作電流和低功耗睡眠特性可以使設(shè)備利用紐扣電池供電并延長電池的壽命

應(yīng)用場景配合恩智浦的應(yīng)用商業(yè)開和評估套件開發(fā)人員可以可在智能照明資產(chǎn)管理樓宇控制智能能源家庭自動化遠程控制等領(lǐng)域開發(fā)應(yīng)用基于JN516x業(yè)界已經(jīng)開發(fā)出眾多成功的商用產(chǎn)品如Cherry的無線電能采集開關(guān)無需電池或供電連線利用一次按壓開關(guān)的動作就可以發(fā)送8個無線數(shù)據(jù)包的能量從而實現(xiàn)球泡燈的開關(guān)甚至調(diào)光的功能 ｜

5.ST意法半導體SPWF系列微型智能WiFi模塊低功耗小尺寸

SPWF系列的微型智能WiFi模塊具有低功耗和小尺寸可方便地與物聯(lián)網(wǎng)IoT設(shè)備及獨立的802.11b/g/n設(shè)備進行即插即用式的集成

瞄準物聯(lián)網(wǎng)商機ST意法半導體除了可提供各種低功耗低成本的ARMCortex-M處理器系列的STM32MCU還整合WiFi技術(shù)推出了SPWF系列的微型智能WiFi模塊PWF01SWIFI模塊配置為單片802.11收發(fā)器具有集成的PA和STM32ARMCortex-M332位MCU可提供1.5MB和512KB的閃存選擇以及64KBRAM支持廣泛的GPIO還包括時鐘及穩(wěn)壓器可方便地與物聯(lián)網(wǎng)IoT設(shè)備及獨立的802.11b/g/n設(shè)備進行即插即用式的集成

此外ST意法半導體已增辟產(chǎn)品線大舉推出整合32位元Cortex-M核心MCU及2.4GHz射頻收發(fā)器藍牙技術(shù)擬推出支持下一代多通信協(xié)議Multi-Protocol的無線MCU方案以克服各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備開發(fā)挑戰(zhàn)

應(yīng)用場景產(chǎn)品可在智能家電工業(yè)控制和數(shù)據(jù)采集家庭自動化和安全系統(tǒng)無線傳感器電纜更換醫(yī)療設(shè)備機器對機器的通信等應(yīng)用場景下使用

三.整合嵌入式處理器和無線的單芯SOC

1.博通WICED平臺WiFiBCM4390+藍牙BCM2073X高集成低功耗

作為領(lǐng)先的半導體廠商博通在無線領(lǐng)域的優(yōu)勢有目共睹芯片集成度高并顯著降低功耗WICED平臺提供一站式的多樣化應(yīng)用客戶在上面做不同的軟件開發(fā)以實現(xiàn)不同的應(yīng)用

2013年6月份博通發(fā)布針對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的單片WiFi解決方案--BCM4390這也是博通嵌入式設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)無線連接WICED產(chǎn)品組合的一部分BCM4390SoC符合IEEE802.11b/g/n標準在單一芯片集成了PA和LNA2.4GHZRF收發(fā)器通用異步收發(fā)器UART等在應(yīng)用處理器中靈活實現(xiàn)了實時操作系統(tǒng)RTOS網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧為低功耗高性能互操作性強的無線連接功能奠定了基礎(chǔ)幫助微控制器嵌入式設(shè)備降低功耗減少成本

除了WiFi方案WICED還不斷發(fā)展2014年6月份博通發(fā)布了適應(yīng)于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的WICEDSmart藍牙SoC芯片BCM20737新品具有三大特性支持BluetoothSmart標準藍牙4.0及以上iBeacon技術(shù)可以加快臨近檢測速度;支持A4WP無線充電;支持RSA4000比特加密與解密可以為產(chǎn)品間數(shù)據(jù)傳輸進行加密

應(yīng)用場景BCM4390適用于8和16比特微控制器系統(tǒng)幫助低功耗電池供電的設(shè)備實現(xiàn)WiFi連接BCM4390初步支持的應(yīng)用包括運動健身健康以及安防和自動化基于WICED平臺的創(chuàng)新技術(shù)可以幫助OEM實現(xiàn)利用單一芯片在更小型家用電器上進行連接包括慢燉鍋燈具等BCM20737適用于玩具醫(yī)療設(shè)備遠程控制等方面的實際使用需求同時對蘋果iBeacon技術(shù)的支持使其在區(qū)域限定和設(shè)備檢測方面具有優(yōu)勢

2.高通Atheros低功耗單芯片WiFi平臺QCA4002/4004

QCA4002/QCA4004采用低功耗技術(shù)如動態(tài)功率調(diào)整GreenTX功能可讓設(shè)備在鄰近其他設(shè)備或接入點的情況下減少最多1/2的傳輸功率搭配睡眠模式可實現(xiàn)更節(jié)能的通信功能另外無論用戶開發(fā)高端或者低端的應(yīng)用平臺都可以滿足需求

2013年9月份高通Atheros推出低功耗單芯片WiFi平臺QCA4002/4004以期布局飛速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)市場這也是高通專門為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用推出的基于802.11n的單芯片平臺QCA4002/4004不但在芯片設(shè)計上采用一顆單芯片處理器和內(nèi)存無需使用其它MCU產(chǎn)品還同時納入了IP堆棧軟件中間件架構(gòu)AllJoyn以及完整的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)以協(xié)助客戶以最低的開發(fā)成本將低功耗WiFi功能增加至任何產(chǎn)品由于采用的是單芯片設(shè)計這兩個平臺的功耗非常低而且在2.4G和5G兩個頻段都可以運行

QCA4002與QCA4004的區(qū)別在于QCA4002是一個子系統(tǒng)可用于一些要求強大的MCU或高內(nèi)存的應(yīng)用場景通過搭配各種各樣的MCU或內(nèi)存等來實現(xiàn)而QCA4004用于一些較低端的應(yīng)用內(nèi)置的CPU可以獨立實現(xiàn)很多應(yīng)用

應(yīng)用場景QCA4002/4004可應(yīng)用于家庭和辦公室的各種新設(shè)備包括洗衣機空調(diào)設(shè)備熱水器等家電消費電子產(chǎn)品以及用于家庭照明安全和自動化系統(tǒng)的傳感器及智能插座目前海爾已在其洗衣機/烘干機和空調(diào)設(shè)備上采用了QCA4004

3.MTK單芯片wifisocMT7688/MT7681為智能家居而設(shè)

MTK宣稱這兩款新品低功耗支持SmartConnection智能手機應(yīng)用程序可實現(xiàn)照明燈具智慧電視智慧門鎖等家電的網(wǎng)絡(luò)連接

提起MTK大家最想聯(lián)想到的是移動處理器但其實在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域MTK也積極進攻在2014年6月份舉行的臺北電腦展上MTK推出了兩款智能家居系統(tǒng)wifi芯片MT7688及MT7681

MT7688采用Linux系統(tǒng)支持802.11n內(nèi)建MIPS24KEc/580MHz處理器256MB內(nèi)存以及AES128/256加密引擎可處理更為復雜或數(shù)據(jù)密集型的智能家居設(shè)備比如IP投影機及家庭監(jiān)控系統(tǒng)而MT7681則主要針對如燈泡門鎖插座等小型設(shè)備支持802.11n可輕松為嵌入式設(shè)備設(shè)計網(wǎng)絡(luò)服務(wù)整合電源管理單元低頻放大器射頻切換器所有功能都整合在40針腳的5*5毫米的封裝中

應(yīng)用場景MT7688適合研發(fā)較為復雜的智能家居設(shè)備而MT7681適合燈泡門鎖插座等小型設(shè)備的應(yīng)用研發(fā) ｜

4.ST意法半導體單片藍牙4.0芯片BlueNRG處理器高能效

BlueNRG具有同類中最佳的電流消耗出色的無線鏈路性能和片上非易失性存儲器芯片不僅耗電量更低而且體積也更小更適合應(yīng)用在穿戴式裝置上

2013年ST發(fā)布了集成CortexM0以及藍牙功能的BlueNRG處理器芯片內(nèi)置專用射頻接口處理器和藍牙固件支持藍牙4.0標準BlueNRG能夠讓設(shè)計人員靈活地選擇最喜歡的MCU并配備在外部應(yīng)用處理器上運行的BluetoothLow-Energy協(xié)議棧片上非易失性存儲器可輕松實現(xiàn)固件升級確保應(yīng)用始終兼容最新版本的藍牙標準

應(yīng)用場景新芯片可為健身護腕智能眼鏡或互動服裝等各種無線智能應(yīng)用配件實現(xiàn)更長得的電池使用壽命及更小更輕的電池尺寸