“I have a dearm!我不是馬丁路德金，我也不是來演說的，但我確有一個夢想, 我希望在座的各位也有這樣的夢想——當你下班回家時，車開到車庫前或是打開門時，家里的燈就會慢慢的亮起來，不需要你開任何的開關;吃飯時，飯廳的燈光會自動調到你喜歡的色溫;如果說吃完飯你還想看一部電影，這時候燈光就會暗下來……” 這是Marvell綠色產(chǎn)品部全球技術行銷總監(jiān)Lance Zheng先生在易維訊信息咨詢主辦的“2014產(chǎn)業(yè)和技術媒體研討會”上，向大家描繪的未來智能照明的一幅幅美好畫面。而事實上，這些已不再是憧憬和畫面中的東西了，憑借諸如Marvell這樣的技術提供商在LED驅動、Zigbee傳輸、WiFi網(wǎng)關等智能照明核心技術上的突破與創(chuàng)新，智能照明的夢想正一步一步變?yōu)楝F(xiàn)實。
“在剛剛結束的CES 2014上，貝爾金(Belkin)公司W(wǎng)eMo系列就推出了這樣一款用于智能照明的燈泡。”Lance在本次研討會上介紹道，這款燈泡基于Marvell的無線通訊芯片88MZ100和3.3V供電低功耗AC/DC控制器芯片88EM8511而設計，亮度相當于60w的傳統(tǒng)白熾燈泡。用戶可以在家中或辦公室中通過手中的iOS或Android設備對WeMo進行精確的亮度控制;在夜晚，WeMo可以自動轉化成夜間模式，當用戶漸漸睡去了之后，自動將燈光變暗;當設置為“度假模式”時，可以根據(jù)家中人員和變化來自動模擬環(huán)境的變化。此外WeMo在使用起來并不比傳統(tǒng)燈泡復雜，體積也并沒有變大，可以非常簡單的直接替換傳統(tǒng)的白熾燈泡。
圖2.貝爾金(Belkin)公司在CES 2014上展示的WeMo智能照明燈泡。
正如上述案例所示，基于Zigbee+WiFi的路線正是Marvell在智能照明中主推的解決方案，它具體包括四個層次的內(nèi)容：首先，在LED驅動部分，得益于Marvell獨特的數(shù)?；旌霞軜?，Marvell的智能LED照明解決方案采用了最少的芯片數(shù)量及器件數(shù)量，以滿足球泡燈的小尺寸要求，且LED驅動擁有數(shù)字接口，可與通信芯片連接。其次，Marvell還提供整體的通訊網(wǎng)關方案，硬件基于Marvell的嵌入式WiFi、ZigBee等多種無線技術，從而最終實現(xiàn)多種無線制式包括ZigBee到WiFi和云端的無縫橋接。此外，Marvell提供的基于Kinoma技術的用戶接口(UI)簡單、美觀、易用，支持多種操作系統(tǒng)包括IOS、Android等。而通過Marvell的軟件合作伙伴，能夠幫助用戶實現(xiàn)云端軟件和網(wǎng)關軟件的支持，以實現(xiàn)LED照明控制的云管理。
圖3.Marvell智能照明技術構建模塊。
Marvell的智能照明解決方案好比“四駕馬車” 并驅發(fā)力，為客戶提供了End-to-end(端到端)的解決方案，這也是Lance在本次媒體研討會上反復強調的一個Eco-system(生態(tài)系統(tǒng))的優(yōu)勢。因為在智能照明系統(tǒng)中，包含了燈具、網(wǎng)關、云端以及軟件，任何一家做燈具的ODM(原始設計制造商)做出來的智能燈泡都無法獨立銷售，還需要搭配其它環(huán)節(jié)。Marvell作為turn-key(交鑰匙)的方案供應商，利用其在通訊領域的傳統(tǒng)優(yōu)勢，則能夠串聯(lián)網(wǎng)關的ODM、云端軟件服務商一起配合做燈具的 ODM，為品牌客戶提供全套的智能照明方案。
獨特的數(shù)?；旌向寗蛹軜?/p>
不同于傳統(tǒng)的LED驅動方案商，Marvell在LED驅動部分采用了先進的數(shù)模混合架構的方式，可在最大程度減少外圍電路降低成本的基礎上，同時使得驅動“智能化”，達到高PF、高效率、低THD等高性能指標。以Marvell可控硅調光芯片88EM8183為例，2012年底一上市，就以其最佳調光性能加最低物料成本的優(yōu)勢，在2013年可控硅調光市場上獨領風騷。
Marvell在配合智能調光的LED驅動芯片上，留有數(shù)字信號接口，可直接接受來自無線遙控的數(shù)字信號，相比以往的模擬接口，可進一步精簡接口電路，并易于控制。
Marvell還提供獨特的Zigbee芯片高效供電方案88EM8511，可以直接實現(xiàn)120V AC(230V AC)到3.3V DC的轉換，該方案獨立于LED驅動主電路。在遙控熄滅LED燈的時候，內(nèi)置于燈內(nèi)的Zigbee芯片3.3V供電必須正常工作，而為達到苛刻的能源之星靜態(tài)功耗(0.5W)要求，客戶希望LED主驅動電路停止工作，因而由AC直接轉換的3.3V供電可以幫助客戶實現(xiàn)這一要求。
Marvell計劃在2014年推出將LED驅動和3.3V供電集成的單芯片方案，可進一步簡化外圍電路，使得尺寸更小，成本也可進一步降低。
所以，Marvell在AC/DC驅動方案上，通過先進的數(shù)?；旌霞夹g，可以幫助客戶降低成本、提高性能，并易于對口智能控制，并幫助客戶實現(xiàn)滿足美國能源之星的要求。
無線智能照明控制協(xié)議標準的首選：Zigbee
“LED智能照明中通信芯片采用的無線傳輸標準有Zigbee、WiFi以及藍牙等。為什么主流廠商都選擇Zigbee作為LED智能無線傳感控制技術呢?” Lance在現(xiàn)場解析道，“藍牙的傳輸距離較短，且傳輸通道少;WiFi的功耗大，且成本較高;因此對于家居照明來講，Zigbee更具有技術和成本兩方面的綜合優(yōu)勢，ZigBee更有望成為主流的規(guī)范。”
在2012年，由LED照明巨頭Philips、GE、Osram以及半導體方案供應商共同成立的Connected Lighting Alliance發(fā)布了一個新的應用規(guī)范Zigbee Light Link(ZigBee燈光連接)，實現(xiàn)了開放的互通標準協(xié)議，基于這一規(guī)范應用ZigBee網(wǎng)絡控制燈光將更簡單易用。Marvell借勢發(fā)力，開發(fā)了88MZ100 ZigBee微控制器單芯片系統(tǒng)(SoC)，該芯片是業(yè)界集成度最高、RF傳輸性能最佳、BOM成本最低的SoC，省掉了PA、balun以及外置閃存，適用于家庭自動化和LED照明控制應用。
“Marvell 88MZ100 ZigBee微控制器系統(tǒng)級芯片SoC是業(yè)界最具性價比的解決方案，其提供業(yè)界最高的集成度，因而能顯著提高性能、降低功耗，并減少總物料成本。”Lance說道，“首先MZ100集成了PA(Power Amplifier，功率放大器)，這是競爭對手所沒有的。其發(fā)射功率達9dBm，Link-budget高出競爭對手10dBm;其次，MZ100集成了 512k的Flash Memory(閃存)，是業(yè)界最高的，高出競爭對手至少一倍，這一特性可方便實現(xiàn)OTA(空中下載)，而競爭對手則需要外置flash;第三， MZ100采用的是55nm的工藝(目前Marvell正在進行40nm工藝的研發(fā))，比對手領先了一到兩代，擁有業(yè)界最低的功耗和成本;所有這一切，使Marvell MZ100成為業(yè)界最具性價比的ZigBee解決方案。”
下圖4是Lance向大家展示的基于Marvell 88MZ100芯片的點對點傳輸距離測試。
MZ100沒有采用額外PA，采用PCB天線，并放置于LED金屬燈殼內(nèi)。上部分是在曠野測試，有效傳輸距離是1.5公里。下部分是室內(nèi)測試，在中間有墻間隔的情況下能達到30米有效傳輸距離。很好的解決了臥室的燈泡信號傳不到其它起居室的問題。
圖4.基于Marvell 88MZ100芯片的點對點傳輸距離測試畫面。
WiFi做橋，串聯(lián)LED與云端
“有了Zigbee的傳感控制技術，怎么才能把智能照明與互聯(lián)網(wǎng)、家庭的網(wǎng)絡連在一起了?這里需要基于Zigbee/WiFi的網(wǎng)關技術。”Lance繼續(xù)介紹道，網(wǎng)關技術看似容易，卻面臨諸多挑戰(zhàn)：
1. 硬件上，它要求無線射頻技術一定要好，即傳輸功率要夠強，接受靈敏度要夠好。另外，抗干擾也是一個問題，通道與通道之間的干擾，Zigbee和不同2.4G技術(如WiFi、藍牙)之間的干擾都要做到最小。
2.軟件上，成熟度和可靠性是關鍵，同時要保證互連以及穩(wěn)定性，在買了不同的燈泡加進去的時候不會出現(xiàn)不相融的問題。最后，一個非常漂亮的APP也是影響用戶體驗的關鍵。
圖5.Marvll在“2014產(chǎn)業(yè)和技術媒體研討會”展示的WiFi網(wǎng)關方案，非常小巧。
Marvell現(xiàn)有網(wǎng)關方案是基于MZ100/W8782/MC200三個單芯片的整體解決方案。由于三顆芯片的高集成度，外圍器件非常少，可以非常方便設計成類似于手機充電器大小的尺寸;相比Philips推出的Hue，基于以太網(wǎng)要求網(wǎng)關需放置于路由器附近，并需要外置電源適配器，極大影響射頻距離以及靈活性，客戶采用本方案可以方便安插網(wǎng)關于家中WiFi信號觸及到的插座中。
在Marvell的產(chǎn)品規(guī)劃中，正在將W8782和MC200集成到一個單芯片SoC，這樣將會更加降低外圍物料成本并減小設計尺寸;可以把網(wǎng)關做的更低成本、體積更小。
除了在硬件上給客戶提供整體交鑰匙方案外，Marvell更融合了自己強大的軟件優(yōu)勢，提供可支持ZHA、ZLL等多種開放的通訊協(xié)議平臺的網(wǎng)關方案。同時，Marvell還提供了包括局域網(wǎng)、云端和APP參考設計;并有軟件合作伙伴提供成熟的相關設計和服務。總之，基于所有這些硬件和軟件方案，Marvell可快速地幫助網(wǎng)關ODM開發(fā)和生產(chǎn)成熟的Zigbee/WiFi網(wǎng)關產(chǎn)品。
全面的軟件支持，成就用戶體驗
“影響智能照明普及，成本是原因之一，另外一個關鍵就是用戶體驗。” Lance說道，“iPhone剛出來的時候給用戶體驗是無與倫比的，我們也希望把這種無與倫比的用戶體驗帶到智能照明中，這是完全可以做到的。”據(jù)Lance的介紹，Marvell的軟件支持包括了網(wǎng)關、ZigBee和Kinoma軟件，并可提供參考軟件，通過和軟件集成商伙伴合作，可以很快將智能照明與云端連接起來。
網(wǎng)關軟件
包括嵌入式OS和Marvell EZ-Connect軟件功能。嵌入式OS軟件支持Wi-Fi接口、用于連接到應用程序協(xié)議(AP)的WPS配置、ZigBeePRO協(xié)調器以及Wi-FiAP和Wi-FiDirect。 MarvellEZ-Connect軟件具有服務發(fā)現(xiàn)、Web服務框架和固件無線升級功能，以提供易于使用的最終用戶解決方案。
Zigbee軟件
Marvell ZigBeePRO軟件支持針對無線低能耗通信的ZigBee標準。ZigBeePRO軟件堆棧提供互連節(jié)點的網(wǎng)狀聯(lián)網(wǎng)。MarvellZigBeeWi-Fi架構與Marvell MC200應用處理器相連接，利用其智能來控制W8782 WiFi處理器。
Kinoma平臺
通過收購移動媒體軟件公司Kinoma，Marvell如今可以提供從芯片到應用的完整的、高度集成的移動解決方案。Kinoma是一種開源軟件平臺，是開發(fā)人員在空前廣泛的數(shù)字設備——從手持設備到智能電器和智能家具——上創(chuàng)建和提供快速、簡單用戶體驗的靈活基礎。將Kinoma作為基礎平臺后，開發(fā)人員可以專注于創(chuàng)新的個性化應用程序，充分發(fā)揮底層硬件的全部功能。
小結
智能照明系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)的LED照明，其包含了燈、網(wǎng)關、云端、UI以及相應的軟件支持。Marvell作為全套方案供應商，可以提供業(yè)內(nèi)最佳性能、最低物料成本、最小空間尺寸的LED驅動和Zigbee/WiFi網(wǎng)關方案，并積極致力于搭建涵蓋智能LED燈、無線模塊、網(wǎng)關、云端/UI以及軟件各個環(huán)節(jié)的整個智能照明產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，為智能照明品牌商或者渠道商提供端到端的整體產(chǎn)品方案和技術支持，快速推出成本可接受并具有極佳用戶體驗的智能照明系統(tǒng)，引領智能照明產(chǎn)業(yè)騰飛。
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