多協議SoC方案應運而生 簡化IoT連線

2021-09-23 11:51:23 字數 2756 閱讀 2002

為實現物聯網的萬物互聯,藍芽無線連線技術進一步強化連線能力和通訊距離。同時,半導體企業開始推出多協議晶元方案。此外,並從專注於技術的提公升轉向如何更好地滿足客戶的需求。

從網際網路、到移動網際網路、再到物聯網,連線的形態正在發生著翻天覆地的變化。網際網路時代,主要是電腦與網路間的連線;移動網際網路時代,則使得手機與電腦和網路連線在一起。而物聯網時代,將會讓各種各樣形態的智慧型產品,從手機、手錶、手環等個人相關的產品,到汽車、音箱、空調等家用產品,再到智慧型農業、智慧型工業等相關的產品,都將進行相互連線。

據研究資料顯示,到2023年,物聯網連線的裝置將達750億台。這些產品間的互聯,是實時而且是長久的,有些需要幾年甚至幾十年。要實現這種互聯,超低功耗成為物聯網的關鍵要素。如何實現裝置間的超低耗連線,關鍵要從無線連線技術、到晶元、感測器、微處器理等上游技術方案的優化。

藍芽技術、zigbee、wi-fi是三種主流無線連線技術,藍芽以點對點的超低低功耗見長,zigbee以低功耗和mesh自組網見長,而wi-fi則以大資料高帶傳輸見長。為強化在物聯網的應用,wi-fi聯盟推出低功耗wi-fi技術,zigbee聯盟宣布zigbee3.0獲批。在發布藍芽4.2之後,近日藍芽聯盟發布了2023年的技術藍圖。

在通訊距離上,bluetooth smart的射程範圍最多將可擴大4倍,改變智慧型家居和基礎設施領域的應用,為整個室內空間或戶外中的不同使用情境提供傳輸距離更長、連線品質更穩健的無線連線。傳輸速度在不增加功耗的情況下也將提公升至當前的100%,可為關鍵性應用如醫療裝置實現更快速地資料傳輸,以提高反應速度並降低時間延遲。而mesh聯網功能則能讓藍芽網路的覆蓋範圍得以遍及整棟建築或整戶住宅,使得範圍內的藍芽裝置彼此互聯,開啟智慧型家居和工業自動化的更多應用可能。

同時,為了推動藍芽裝置與其他連線技術裝置的連線,藍芽技術聯盟宣布推出傳輸發現服務(transport discovery service;tds),提供利於裝置發現並連線的通用框架。未來,無論裝置採用哪種無線技術,透過tds,裝置間能夠實現彼此發現並連線。何根飛指出:「tds讓裝置僅需最少的電量即可執行,將為物聯網(iot)解決了一項重要的難題。

此外,宣布開放藍芽閘道器架構並推出入門工具套件,助力開發者快速為藍芽產品建立網際網路閘道器。具有藍芽功能的感測器能透過藍芽技術連線閘道器裝置,向雲端傳遞資料並進行資料交換。該架構讓所有人都能對固定式的、具有藍芽功能的感測器進行遠端監測和控制,藉此擴充套件了物聯網的潛在應用領域。

多協議soc方案應運而生 簡化iot連線

在多種無線連線技術真正融合之前,仍存在著多種連線方式。為了簡化物聯網的連線,半導體企業開始推出多協議晶元方案。

「多協議soc是乙個新概念。具體來說,就是指能夠在乙個晶元上實時執行兩種協議。從單一協議到多協議並行的不同型別,其複雜程度逐漸增加。其實,最令客戶感興趣的是,多協議產品系列能夠創造出更智慧型的應用場景。」 silicon labs物聯網產品營銷副總裁daniel cooley表示。

在應用案例上,daniel cooley指出在醫院的實際應用。以前的控制方式主要是醫院**站中有乙個系統控制病床。不過,當**離開時就無法操控。現在廠商在生產的醫用病床上裝有很多感測器,且使用的是網狀網路,實現病床之間、病床和醫院的資訊總控室之間的連線和通訊。同時病床裡面還有很多動力元件,可以進行床位的位置調控。**人手配一台平板電腦,操控的動作可以轉移到平板電腦上,當**走近病床時,通訊從zigbee網狀網路切換到藍芽連線,平板電腦可以獲得與病床相關的資訊,並且對病床進行操控;而當**離開病床時,該病床的通訊協議又會從藍芽切換到zigbee網狀網路,直接和**站的資訊控制中心進行溝通和互動。

此外,silicon labs推出即插即用型模組解決方案來簡化wi-fi連線。wgm110模組是新增wi-fi功能到各類裝置的解決方案,例如工業/m2m系統、無線感測器、遙控器、恆溫器、可連線家居產品、汽車資訊娛樂系統、銷售終端裝置、健身和醫療裝置等。<

晶元廠商思路調整 從系統角度整合硬體、軟體和套件

此前,半導體廠商重點在於推動技術的提公升,隨著物聯網應用的多樣化和應用需求的多元化,企業開始從專注於技術的提公升轉向如何更好地滿足客戶的需求。從晶元廠商的思維轉向系統思維。

在推進mcu在物聯網的應用中,需要有4個要素。意法半導體stm32超低功耗和網路微控制器市場經理hakim jaafar指出:「一是低功耗,未來會有很多感測器和感測器相連的供電電池,整個系統要更低的功耗。二是怎麼優化動態模式下的功耗非常關鍵。電池能量是固定的,如何延長其壽命,需要從功耗入手。功耗有靜態和動態兩種,優化動態模式的功耗是關鍵。三是如何把系統做得更加精簡。四是成本,bom需要越簡單,這就要求整合度越高,使用者採購成本和製造成本、系統成本會更低。」

針對物聯網領域的應用,未來mcu的布局將以低功耗、小引角、無線為主。對此,為推出對能效應用敏感的微控制器,意法半導體今年推出了arm cortexm0+stm32l0微控制器,該產品的主要低功耗外設包括低功耗adc,它1000次/秒進行12位解析度取樣時,功耗為41μa,以及超低功耗定時器(16位定時器),在超低功耗模式下可以執行;低功耗模式包括停止模式,在保留ram全部資料且能夠自動喚醒情形下,消耗340na。

隨著物聯網應用的不斷深入,半導體廠商的的競爭點發生了變化,企業開始從打造技術優勢轉向打造整體方案優勢。「我們已經不會在意到底是8位還是32位,而是在意客戶需要的效能、功耗和成本,什麼樣的核心對使用者來講是最合適的。」hakim jaafar表示,「過去應用比較簡單,現在應用會越來越複雜,特別是軟體、系統層面要求會越來越多,僅僅靠乙個**商很難做sub system,我們會和合作夥伴一起做sub system。」

在應用案例上,一是手機感測器融合,提供的方案是mcu+感測器+合作夥伴軟體,這是sub system,使用者把sub system整合到手機裡,加上自身的應用系統可以形成完整的應用系統;二是可穿戴方面,方案是mcu+感測器+演算法+顯示+使用者自身的軟體/演算法,從而形成完整的系統。

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