無線設(shè)計(jì)如何跟上智能硬件的步伐

　　物聯(lián)網(wǎng)浪潮下，從智能手環(huán)、智能手表到智慧醫(yī)療、智能家居，從小而精到大而全，一系列的智能硬件創(chuàng)業(yè)公司如雨后春筍般紛紛冒出來，各知名廠商也都爭相布局“斗研”。而如何將各種智能設(shè)備進(jìn)行更好的互聯(lián)通信是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵。目前智能硬件設(shè)備互聯(lián)通信主要以無線連接為主，其中以基于802.11協(xié)議的Wi-Fi最為普遍，此外還有藍(lán)牙、NFC（RFID）、Zigbee、Z-wave、UWB、IrDA等也在不同的場景中有應(yīng)用。盡管無線連接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不一，但各廠商無論對(duì)于無線連接方面的硬件設(shè)計(jì)還是軟件設(shè)計(jì)，都絲毫沒有放松的跡象。

　　如何應(yīng)對(duì)無線連接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不一

　　面對(duì)無線連接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不一，各廠商在積極尋求更好的通信協(xié)議的同時(shí)，也正不斷拓展著自身的無線產(chǎn)品陣營。在混合信號(hào)領(lǐng)域深耕多年的知名半導(dǎo)體廠商Silicon Labs，針對(duì)連接設(shè)備應(yīng)用提供了多種無線連接解決方案，包含支持802.15.4 ZigBee、Thread網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、以及sub-GHz頻段內(nèi)的多種新興和私有協(xié)議（例如無線M-Bus和Wi-SUN）在內(nèi)的各式產(chǎn)品。此外，Silicon Labs最近通過對(duì)藍(lán)牙和Wi-Fi模塊解決方案領(lǐng)導(dǎo)廠商Bluegiga的收購，無線產(chǎn)品系列又新增了支持藍(lán)牙（Bluetooth Smart和Bluetooth Classic）和Wi-Fi協(xié)議的產(chǎn)品。

　　據(jù)Silicon Labs公司的副總裁兼微控制器和無線產(chǎn)品總經(jīng)理Daniel Cooley介紹，ZigBee技術(shù)能夠提供穩(wěn)健的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，允許廣泛連接家庭中的各類設(shè)備，并且提供防故障運(yùn)行的功能，因此Silicon Labs推出了兩款ZigBee無線芯片——Ember ZigBee無線SoC和EmberZNet PRO ZigBee，主要應(yīng)用在家居自動(dòng)化和家庭安全系統(tǒng)領(lǐng)域。

　　sub-GHz頻段的協(xié)議通常用于智能計(jì)量和其他需要更長距離、更高性能和超低功耗的應(yīng)用。Silicon Labs的EZRadio和EZRadioPRO無線IC（收發(fā)器、發(fā)射器和接收器）和sub-GHz無線MCU為這些類型的應(yīng)用提供理想的解決方案。

　　對(duì)于直接進(jìn)行IPv6連接的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用來說，Thread協(xié)議是一個(gè)理想的選擇，這也是近些年來業(yè)界投入莫大精力研發(fā)出的一種新興協(xié)議。作為Thread規(guī)范的主要貢獻(xiàn)者，Silicon Labs計(jì)劃將在2015年使具有Thread授權(quán)的產(chǎn)品進(jìn)入市場。Thread的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢是Silicon Labs現(xiàn)有的802.15.4 SoC均支持該協(xié)議，對(duì)于開發(fā)人員來說，當(dāng)前使用的Silicon Labs 802.15.4 ZigBee SoC將來也可以無縫升級(jí)到Thread軟件。

　　Daniel Cooley目前擔(dān)任Silicon Labs公司副總裁兼微控制器和無線產(chǎn)品總經(jīng)理，專注于發(fā)展公司的32位EFM32 Gecko微控制器產(chǎn)品系列、Blue Gecko Bluetooth Smart產(chǎn)品系列、8位微控制器、無線微控制器和Ember ZigBee系統(tǒng)單芯片等產(chǎn)品。

　　如何低功耗和小尺寸兩手抓

　　除了專注于智能硬件無線IC的連接性能，Silicon Labs同樣十分注重芯片的小尺寸設(shè)計(jì)和長電池壽命特點(diǎn)。Daniel Cooley指出，消費(fèi)者會(huì)發(fā)現(xiàn)每天或每兩天必須摘下他們的智能手表或追蹤器來進(jìn)行充電是非常麻煩的，他們更喜歡“戴上便不知不覺”的可穿戴產(chǎn)品，可以佩戴在手腕上，也可以穿在身上數(shù)周甚至數(shù)月而無需擔(dān)心電池替換或充電。

　　面向消費(fèi)者對(duì)于小尺寸外形和長電池壽命的需求，Daniel Cooley表示：“Silicon Labs超低功耗的無線SoC為可穿戴設(shè)計(jì)提供了理想的解決方案。像我們新的Blue Gecko Bluetooth Smart SoC這樣的無線SoC產(chǎn)品在單芯片中結(jié)合了節(jié)能的ARM MCU內(nèi)核和超低功耗無線收發(fā)器，可將能耗降到最低并減少器件數(shù)量及設(shè)計(jì)復(fù)雜度。”

　　作為首個(gè)專為IoT應(yīng)用而優(yōu)化的無線SoC系列產(chǎn)品，Blue Gecko SoC結(jié)合了Silicon Labs的節(jié)能型EFM32® Gecko MCU技術(shù)和超低功耗Bluetooth Smart收發(fā)器。Daniel Cooley指出此種支持多協(xié)議的單芯片SoC能夠消除IoT系統(tǒng)中對(duì)于多個(gè)收發(fā)器和無線MCU的需要，從而減少物料清單（BOM）成本和設(shè)計(jì)復(fù)雜度。例如通過支持多協(xié)議的SoC，開發(fā)人員僅需添加電源管理、一個(gè)電池和天線以及軟件協(xié)議棧，便能夠迅速構(gòu)建可連接設(shè)備應(yīng)用。Blue Gecko SoC此項(xiàng)Bluetooth Smart連接解決方案，非常適用于消費(fèi)類電子、音頻、汽車信息娛樂、家居互聯(lián)、健康和健身（可穿戴產(chǎn)品）等市場領(lǐng)域的各類應(yīng)用。

　　多模、多頻無線SoC將受追捧

　　Daniel Cooley認(rèn)為，未來的物聯(lián)網(wǎng)市場將根據(jù)802.15.4網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（ZigBee和Thread）、Wi-Fi和Bluetooth Smart各自的技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域做出整合。針對(duì)擁有大量互操作節(jié)點(diǎn)并需要低功耗、控制和自動(dòng)化的應(yīng)用，比如家居互聯(lián)，ZigBee和Thread滿足這類應(yīng)用的需求。Wi-Fi是高數(shù)據(jù)速率應(yīng)用的最佳選擇，例如家庭中的音頻和視頻流。而Bluetooth非常適合能夠佩戴在身體上或在身體周邊的個(gè)域網(wǎng)設(shè)備（例如可穿戴健康和健身產(chǎn)品），以及智能手機(jī)或平板電腦。

　　不同無線連接技術(shù)各有千秋，而物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成離不開智能硬件間的互聯(lián)通信。Daniel Cooley表示，“我們預(yù)計(jì)在不久的將來多模、多頻無線SoC設(shè)備將有巨大的需求。盡管多模無線SoC開發(fā)困難，但是它們將給消費(fèi)者和開發(fā)人員帶來系統(tǒng)級(jí)和物料管理上的益處。例如，一個(gè)可連接設(shè)備能夠通過智能手機(jī)使用Bluetooth進(jìn)行配置，然后成為使用ZigBee或Thread協(xié)議的家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)中的一部分。最終，多模無線SoC將極大的簡化開發(fā)可連接設(shè)備的設(shè)計(jì)任務(wù)。” 因此，多模無線SoC將來是必受追捧的。開發(fā)人員能夠獲得很多益處，包括設(shè)計(jì)簡化、更小的外形尺寸、降低BOM成本和縮短上市時(shí)間，同時(shí)消費(fèi)者能夠受益于由無縫的多協(xié)議無線通信而帶來的更好的使用性和更豐富的特性。

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