日系廠商回歸生活，聚焦智能家庭嵌入式方案

近年來(lái)日本半導(dǎo)體大廠吹起整并風(fēng)，日前于橫濱舉行的嵌入式技術(shù)大會(huì)(Embedded Technology 2013，ET2013)上，似乎日本知名芯片大廠的參與度也低了許多。除了較少品牌大廠現(xiàn)身，今年展會(huì)的另一個(gè)特色，是日本半導(dǎo)體業(yè)者的攤位上突然增加了許多模塊與開(kāi)發(fā)板的展示。

日 本芯片廠商現(xiàn)在很專注于提供可直接運(yùn)用的模塊化解決方案，包含完整的軟件、傳感器與鏈接芯片，而且那些模塊上的組件并不一定是他們自家產(chǎn)品。這似乎顯示日本企業(yè)逐漸擺脫“NIH (not-invented-here)癥候群”，一位當(dāng)?shù)毓こ處熅捅硎荆骸拔覀兊墓ぷ饔性絹?lái)越多匯集式的解決方案，不一定只賣我們自己一家的芯片?！?BR>
你可能會(huì)想問(wèn)，為何日本人花了這么長(zhǎng)的時(shí)間，才對(duì)這種世界其他地區(qū)同業(yè)已經(jīng)很常見(jiàn)的解決方案“開(kāi)竅”？無(wú)論他們是不是動(dòng)作慢了點(diǎn)，開(kāi)始有這種改變的理由有二：其一是經(jīng)濟(jì)景況不佳，其二是幾乎所有裝置都走向智能化的不可擋趨勢(shì)。

而大多數(shù)參與ET2013的廠商，都提到了機(jī)器對(duì)機(jī)器通訊(M2M)、傳感器、能量采集IC、免電池無(wú)線鏈接、HTML瀏覽器以及巨量數(shù)據(jù)等等議題──且把這些全部都包在一起。

幸運(yùn)的是，產(chǎn)業(yè)界正在關(guān)注那些具備立即應(yīng)用潛力的關(guān)鍵功能，例如 Echonet Lite (讓不同廠牌家電聯(lián)網(wǎng)的新標(biāo)準(zhǔn))、以及藍(lán)牙低功耗、ZigBee、Sub-GHz、電力線網(wǎng)絡(luò)(PLC)，還有各種傳感器、傳感器融合(sensor fusions)與能量采集方案。

當(dāng)所有的東西都被連上網(wǎng)(也就是傳說(shuō)中的物聯(lián)網(wǎng))，就會(huì)產(chǎn)生巨量數(shù)據(jù)；這些數(shù)據(jù)在經(jīng)過(guò)分析之后將讓終端系統(tǒng)更具智能。以下來(lái)看看日本橫濱ET2013大會(huì)上的新玩意兒吧！

智能手表

市 面上雖然已經(jīng)有不少所謂的智能手表產(chǎn)品，似乎并不受消費(fèi)者歡迎；而卡西歐(Casio)廣受歡迎的G-Shock系列電子表最新產(chǎn)品，加入了可透過(guò)藍(lán)牙低 功耗連結(jié)iPhone或Android智能手機(jī)的功能，能在接收電子郵件等通知，也能當(dāng)智能手機(jī)的遙控器。該款手表采用Lapis Semiconductor所開(kāi)發(fā)的超低功耗(收發(fā)數(shù)據(jù)耗電量不超過(guò)10mA)藍(lán)牙裝置。

卡西歐G-Shock系列智能手表

嵌入式M2M模塊

NEC在大會(huì)上展示了一款嵌入式M2M模塊，用以鏈接現(xiàn)實(shí)世界與云端；該模塊采用振動(dòng)式能量采集裝置，不需要電源就能打開(kāi)開(kāi)關(guān)。下圖是內(nèi)建振動(dòng)式能量采集裝置(圖前方)的一雙鞋子，可讓獨(dú)居的年長(zhǎng)者穿這種鞋子，照顧者就可透過(guò)智能手機(jī)知道他的行蹤。

嵌入式M2M模塊的鞋子

智能型高爾夫球桿

高 爾夫球是在日本很受金字塔高層人士歡迎的運(yùn)動(dòng)，一位Sony前主管(曾負(fù)責(zé)Clie PDA業(yè)務(wù))所率領(lǐng)的公司Dreamforest，為高爾夫球桿開(kāi)發(fā)了一種小型模塊，整合了意法半導(dǎo)體的MEMS傳感器(陀螺儀、加速度計(jì)與磁力計(jì))，還有ARM核心STM32微控制器。

該模塊能追蹤球桿的方位、線性加速以及角速度(angular velocity)，并藉由融合來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)以圖形化記錄用戶的揮桿，并透過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送到iPhone或iPad等智能裝置。

智能型高爾夫球桿

手機(jī)用噪聲抑制方案

NEC 展示了一種名為EuphoMagic 的噪聲抑制算法，能壓抑環(huán)境背景中的風(fēng)切噪音(自然風(fēng)聲、風(fēng)扇聲與空調(diào))；這種算法號(hào)稱能在盡量不破壞語(yǔ)音傳輸?shù)那疤嵯孪肼?。該公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)總工 程師Toshiharu Aihara表示，由于波動(dòng)性與其低頻特性，風(fēng)聲向來(lái)是噪聲抑制系統(tǒng)不容易排除的項(xiàng)目，但他們克服了障礙。

可惜的是，這種NEC原本為了自家智能手機(jī)所開(kāi)發(fā)的算法，現(xiàn)在暫無(wú)用武之地──該公司已經(jīng)在今年夏天宣布退出智能手機(jī)業(yè)務(wù)。所以…有誰(shuí)想要這種技術(shù)呢？

手機(jī)用噪聲抑制方案

高畫(huà)質(zhì)影像壓縮算法

NEC仍持續(xù)發(fā)展該公司數(shù)年前所開(kāi)發(fā)的獨(dú)家高分辨率靜止影像算法，這種算法名 為StarPixel，已經(jīng)獲得日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)(Japan Aerospace Exploration Agency，JAXA)的金星氣候衛(wèi)星(Venus Climate Orbiter) AKATSUKI采用；一般以JPEG 2000標(biāo)準(zhǔn)無(wú)損壓縮非常大的圖像文件案，需要60秒的時(shí)間，但使用StarPixel只需要1秒。

StarPixel是以 一種高速度小波(wavelet)技術(shù)為基礎(chǔ)，能解決兩個(gè)JPGE的固有問(wèn)題：塊狀噪聲(block noise)與影像質(zhì)量的劣化。目前該算法也獲得了另一個(gè)日本政府機(jī)構(gòu)的青睞，用以監(jiān)測(cè)高速公路上的交通路況，NEC表示，該解決方案能連續(xù)擷取、處理并儲(chǔ)存高畫(huà)質(zhì)的靜止影像──而且是在車輛以100公里時(shí)速行駛時(shí)。

小小機(jī)器水管工！

有需要看看你的污水處理系統(tǒng)或是空調(diào)系統(tǒng)管線內(nèi)發(fā)生什么事嗎？一家總部位于東京的公司HiBot 設(shè)計(jì)了一款配備3D傳感器的蛇形機(jī)器人Pipetron ，能帶著檢測(cè)工具鉆到人們進(jìn)不去(或不想進(jìn)去的地方)；它配備ST的ARM Cortex M4核心ST32微控制器，以及ST的陀螺儀、加速度計(jì)與磁力計(jì)。

小小機(jī)器水管工！

連網(wǎng)生活事件紀(jì)錄器

在今年夏天收購(gòu)富士通(Fujitsu)微控制器與模擬業(yè)務(wù)部門(mén)的Spansion展示了一款“連網(wǎng)生活事件紀(jì)錄器(connected life event recorder)”；這是一款新型M2M平臺(tái)，內(nèi)含許多不同的傳感器，并能透過(guò)無(wú)線技術(shù)傳送訊息，而且不需要電池。 [!--empirenews.page--]

該平臺(tái)有兩個(gè)模塊，其一是事件偵測(cè)裝置(下圖前方)，另一個(gè)是數(shù)據(jù)記錄裝置(下圖后方)。事件偵測(cè)裝置內(nèi)建Spansion的能量采集IC、太陽(yáng)能電池、事 件傳感器、FM3微控制器(原為Fujitsu產(chǎn)品)以及RF模塊。數(shù)據(jù)記錄裝置內(nèi)建RF模塊、FM3微控制器，并以Spansion的SPI NOR閃存儲(chǔ)存由JPEG傳感器擷取的壓縮影像。

Spansion展示的“連網(wǎng)生活事件紀(jì)錄器”

平臺(tái)所收集到的數(shù)據(jù)能聯(lián)機(jī)到HTML網(wǎng)絡(luò)瀏覽器送出訊息；此外Spansion還展示了整合這種生活事件紀(jì)錄器的一扇小門(mén)，說(shuō)明該平臺(tái)也能運(yùn)用于保全。

Spansion的“連網(wǎng)生活事件紀(jì)錄器”可應(yīng)用于居家保全

嵌入式系統(tǒng)專用新程序語(yǔ)言Mruby

動(dòng)態(tài)、面向?qū)ο?object-oriented)式的開(kāi)放式編成語(yǔ)言Ruby，現(xiàn)在有了一個(gè)專為嵌入式系統(tǒng)所打造的“小弟”──Mruby，這種新語(yǔ)言的 目標(biāo)用戶包括游戲開(kāi)發(fā)商、嵌入式應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)商(如電視、手機(jī)等各種裝置使用的)，以及小內(nèi)存用量的服務(wù)器應(yīng)用程序。

不同于應(yīng)用于GHz等級(jí)處理器與GB等級(jí)內(nèi)存之PC環(huán)境的Ruby，Mruby的適用環(huán)境是配備40MHz以下處理器、內(nèi)存占位容量150KB 以下的嵌入式系統(tǒng)。Mruby的虛擬機(jī)已經(jīng)在包括Armadillo、Raspberry Pi 等熱門(mén)開(kāi)發(fā)板上測(cè)試過(guò)，證實(shí)僅需要150KB內(nèi)存就能運(yùn)作。

Ruby語(yǔ)言的小弟Mruby鎖定嵌入式應(yīng)用

在Spansion的攤位上也展示了Mruby的虛擬機(jī)，在F3微控制器(Cortex M3核心)上，僅以32KB內(nèi)存就能運(yùn)作；該方案是以Spansion整合LED感測(cè)的USB隨身碟外型FM3開(kāi)發(fā)板所展示，內(nèi)含Mruby虛擬機(jī)與二進(jìn)制程序。

EnOcean 能量采集無(wú)線模塊

在亞洲擁有EnOcean能量采集無(wú)線模塊獨(dú)家銷售權(quán)的羅姆（Rohm），展示了針對(duì)無(wú)線通信所設(shè)計(jì)的能量采集模塊，能藉由周遭環(huán)境的振動(dòng)、光線或是溫度變化來(lái)產(chǎn)生能量。這種模塊沒(méi)有電線也不需要電池，可在智慧建筑、大樓內(nèi)執(zhí)行監(jiān)測(cè)與能源管理任務(wù)。

Rohm 表示，這種不需維護(hù)的EnOcean無(wú)線感測(cè)裝置也能用在汽車內(nèi)，讓汽車制造商在不需要配備電線或是擔(dān)心電池替換問(wèn)題的前提下，于車內(nèi)各處布置傳感器。 EnOcean的無(wú)線通信協(xié)議為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC 14543-3-10，該種標(biāo)準(zhǔn)也是目前超低功耗、無(wú)線能量采集解決方案的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

EnOcean 能量采集無(wú)線模塊

3D點(diǎn)云方案

德州儀器(TI)利用其8核心DSP TMS320C6678展示了一款3D點(diǎn)云(point cloud)方案；點(diǎn)云是由3D攝影機(jī)系統(tǒng)所產(chǎn)生，量測(cè)目標(biāo)物體表面上的無(wú)數(shù)個(gè)點(diǎn)，這些點(diǎn)以X、Y、Z軸的坐標(biāo)來(lái)定義，并以數(shù)據(jù)文件的形式輸出。

TI展示3D點(diǎn)云方案

下圖是TI所展示，以點(diǎn)云來(lái)顯示站在TI攤位立體攝影機(jī)前不同人的距離；站在較前面的人以紅色表示，站在較后面的是以藍(lán)色表示。這種技術(shù)也能應(yīng)用在先進(jìn)駕駛?cè)溯o助系統(tǒng)(ADAS)。

3D點(diǎn)云能標(biāo)示出目標(biāo)影像的不同距離

智慧家庭解決方案

現(xiàn)在最大股東是日本政府的瑞薩(Renesas)展示了智慧家庭解決方案，內(nèi)含與一個(gè)智慧家庭控制器無(wú)線連結(jié)的各種傳感器；而家中的空調(diào)、LED照明等設(shè)備，也可透過(guò)同一個(gè)控制器、以電力線網(wǎng)絡(luò)(PLC)鏈接。

這種智能家庭方案是采用ECONET Lite通訊協(xié)議，該協(xié)議支持多種物理層包括Sub-GHz、ZigBee與PLC等等。ECONET Lite協(xié)議是由一個(gè)名為Wi-SUN Alliance的標(biāo)準(zhǔn)組織──目標(biāo)是為能源管理與智能公用事業(yè)網(wǎng)絡(luò)，打造互操作性的無(wú)線解決方案──在今年8月底發(fā)表。

瑞薩展示智慧家庭解決方案

ECHONET 標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)全球通用的家電連網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，而ECONET Lite則獲得日本政府經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省(Ministry of Economy, Trade, and Industry，METI)認(rèn)可，視為日本的智慧家庭標(biāo)準(zhǔn)(Japanese Smart House Standard)。

ECONET Lite智慧家庭解決方案