緊湊、超低功耗、結(jié)合尖端感知技術(shù)的IoT傳感器平臺(tái)可開(kāi)箱即用

傳感器是物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的關(guān)鍵構(gòu)建塊，促成IoT的各種應(yīng)用，包括可穿戴設(shè)備、移動(dòng)醫(yī)療、工業(yè)自動(dòng)化、智能家居、智能樓宇等。對(duì)于不斷激增的IoT節(jié)點(diǎn)，優(yōu)化功耗至關(guān)重要。安森美半導(dǎo)體的完整低功耗傳感器方案有助于加快IoT的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，包括RSL10傳感器開(kāi)發(fā)套件和RSL10太陽(yáng)能電池多傳感器平臺(tái)，結(jié)合尖端智能傳感器技術(shù)及行業(yè)最低功耗的藍(lán)牙低功耗，并具備所需的所有固件、軟件以及移動(dòng)和與云相關(guān)的功能，開(kāi)箱即用，實(shí)現(xiàn)具有持久電池使用壽命甚至完全由太陽(yáng)能供電的免電池的IoT應(yīng)用。

RSL10傳感器開(kāi)發(fā)套件：適用于功耗優(yōu)化的IoT應(yīng)用

RSL10傳感器開(kāi)發(fā)套件基于高度集成的RSL10系統(tǒng)級(jí)封裝(RSL10 SIP)，含全系列低功耗配置傳感器，包括環(huán)境、慣性和環(huán)境光傳感器。

圖1：RSL10傳感器開(kāi)發(fā)套件高度集成多傳感器和藍(lán)牙低功耗無(wú)線電

其中，RSL10是行業(yè)最低功耗的藍(lán)牙5、多協(xié)議無(wú)線電系統(tǒng)單芯片(SoC)，支持藍(lán)牙低功耗和多個(gè)2.4 GHz專(zhuān)有協(xié)議，提供先進(jìn)的無(wú)線功能，實(shí)現(xiàn)行業(yè)最低功耗(深度睡眠模式為62.5 nW，接收模式為7 mW)，獲行業(yè)最高的EEMBC? ULPMark?評(píng)分(1090 ULPMark CP @ 3 V; 1260 @ 2.1 V)，超微型，電源電壓范圍1.1至3.3 V，采用精密的雙核架構(gòu)，集成AES128加密特性以保護(hù)數(shù)據(jù)安全，支持線上固件更新(FOTA)。RSL10 SIP則把完整的天線方案、電源管理、時(shí)鐘晶振單元以及其他無(wú)源器件集成到一個(gè)6 x 8 x 1.46 mm的微型封裝中，無(wú)需額外RF設(shè)計(jì)，即插即用，易于設(shè)計(jì)導(dǎo)入到任何智能無(wú)線互聯(lián)應(yīng)用中，且通過(guò)了美國(guó)、歐洲、日本等多國(guó)認(rèn)證體系。

環(huán)境傳感器BME680幫助監(jiān)測(cè)和記錄氣體、壓力、濕度、溫度等環(huán)境條件，該方案可以設(shè)置在超過(guò)臨界值時(shí)觸發(fā)警報(bào)，在確定資產(chǎn)的狀態(tài)時(shí)具有非常重要的價(jià)值，如資產(chǎn)或包裹所經(jīng)歷的沖擊、溫度和濕度等。高精度運(yùn)動(dòng)檢測(cè)智能傳感器BHI160中的三軸加速度計(jì)和內(nèi)置的活動(dòng)識(shí)別可以用來(lái)檢測(cè)工人安全如跌倒或長(zhǎng)時(shí)間的不活動(dòng)。低功耗、低噪聲3軸數(shù)字地磁傳感器BMM150用于定位服務(wù)和增強(qiáng)實(shí)境等應(yīng)用。環(huán)境光傳感器NOA1305提供類(lèi)似于人眼的反應(yīng)。

此外，RSL10傳感器開(kāi)發(fā)套件還含1個(gè)超低噪聲數(shù)字麥克風(fēng)INMP522、64kB 近場(chǎng)通信(NFC) EEPROM N24RF64、 1個(gè)用戶(hù)可編程RGB LED APTF1616和3個(gè)可編程按鈕開(kāi)關(guān)。

為進(jìn)一步簡(jiǎn)化和加快開(kāi)發(fā)，安森美半導(dǎo)體的RSL10傳感器開(kāi)發(fā)套件還含軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境、可連接到云的移動(dòng)應(yīng)用程序RSL10 Sense and Control，使傳感器數(shù)據(jù)能發(fā)布到云，和訂閱來(lái)自云的執(zhí)行器數(shù)據(jù)。所有示例代碼和相關(guān)文檔都打包并作為CMSIS包提供。該App支持大多數(shù)流行的云提供商。除App中提供的默認(rèn)代理外，用戶(hù)還可以添加和配置自定義代理。該App提供的另一個(gè)重要功能是用戶(hù)能夠保存他們自定義的傳感器和執(zhí)行器。這些保存的配置可以編輯、導(dǎo)出并與其他用戶(hù)共享。

RSL10太陽(yáng)能電池多傳感器平臺(tái)：實(shí)現(xiàn)免電池、免維護(hù)的IoT

隨著IoT的的快速增長(zhǎng)，制造商正在積極研究替代能源為其設(shè)計(jì)供電，以減小能源需求的缺口和減少環(huán)境影響，降低制造和維護(hù)成本。IoT傳感器不僅要測(cè)量溫度、濕度、污染、光照水平等值，還要能夠用有限的電源與其系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行通信(通常是無(wú)線通信)。由于IoT傳感器應(yīng)用越來(lái)越多，占空比低，足以支持間歇通信，能通過(guò)采集可再生能源獲取工作所需的能量。那些不需要更長(zhǎng)工作時(shí)間的應(yīng)用不受光照條件的影響，基于電容器的方案可能是一種高性?xún)r(jià)比的方案。儲(chǔ)能電容器暫時(shí)累積來(lái)自太陽(yáng)能采集設(shè)備的能量，直到足以進(jìn)行測(cè)量和傳輸結(jié)果。

安森美半導(dǎo)體的RSL10太陽(yáng)能電池多傳感器平臺(tái)采用連續(xù)太陽(yáng)能采集經(jīng)由藍(lán)牙低功耗收集和傳輸數(shù)據(jù)，使免電池IoT成為現(xiàn)實(shí)，并具備小外形、低成本的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用于氣候控制、入侵檢測(cè)、資產(chǎn)跟蹤、智能家居、樓宇自動(dòng)化、移動(dòng)健康等IoT應(yīng)用。

該平臺(tái)結(jié)合RSL10 SIP、太陽(yáng)能電池和許多低功耗傳感器，包括BME280多功能一體環(huán)境傳感器(壓力、溫度、濕度)、BMA400超低功耗3軸加速度計(jì)和NCT203寬溫度范圍(-40至125 ℃)溫度傳感器，使開(kāi)發(fā)人員和制造商可創(chuàng)建完整的IoT節(jié)點(diǎn)，完全由可再生能源或從傳感器周?chē)杉哪芰抗╇姟?/span>

RSL10太陽(yáng)能電池多傳感器板(RSL10-SOLARSENS-GEVK)還具有1個(gè)超低成本、低高度的47 μF儲(chǔ)能電容器、1個(gè)編程和調(diào)試接口和1個(gè)ZIF接口以連接太陽(yáng)能電池。

由于該方案從低電流源采集能量，所以在工作和采集能量時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的漏電流小很重要。為此，選用了一些智能器件，包括板載的超低靜態(tài)電流低壓降穩(wěn)壓器(LDO) NCP170。

圖2：RSL10太陽(yáng)能電池多傳感器板RSL10-SOLARSENS-GEVK

該平臺(tái)也配有所有設(shè)計(jì)文件，包括Gerber、電路圖和物料單(BOM)，和可自定義源代碼作為CMSIS軟件包的一部分，以簡(jiǎn)化和加快構(gòu)建、測(cè)試及部署。

總結(jié)

RSL10傳感器開(kāi)發(fā)套件結(jié)合功耗優(yōu)化的無(wú)線和傳感器技術(shù)，為設(shè)計(jì)人員提供一個(gè)外形緊湊、高能效的、開(kāi)箱即用的方案，以快速構(gòu)建低功耗的IoT應(yīng)用，并為啟用超低功耗藍(lán)牙的智能傳感器設(shè)計(jì)設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)。RSL10太陽(yáng)能電池多傳感器板實(shí)現(xiàn)僅由太陽(yáng)能供電的低成本、小外形傳感器節(jié)點(diǎn)，特點(diǎn)包括持續(xù)的傳感器監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆凭W(wǎng)關(guān)，解決能源挑戰(zhàn)。