盘点物联网主流无线应用解决方案

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盘点物联网主流无线应用解决方案

原标题:【方案新闻】物联网重大黑科技登场!大联大推出基于Qualcomm产品的SIG
MESH多协议物联网平台

随着物联网IOT的高速发展,无线通信技术的应用也日趋广泛。当前,我们的关注点都聚集在物联网、可穿戴、智能家居、无线充电、NFC乃至车联网行业。
然而,这些让我们享受智慧生活的新科技迟迟未得到大众的认可,其中最根本的原因当属技术短板的存在,显然,解决无线通信技术瓶颈迫在眉睫。

蓝牙技术联盟日前宣布,智能家居已经成为蓝牙增长快的领域。近几年来,蓝牙在智能家居领域年复合增长率超过232%。蓝牙技术联盟也将智能家居市场列为2015年主攻的方向。

世平

国内外IC巨头也纷纷制定相关战略规划,都相继推出了各自的最有特色的产品,为物联网这一庞大市场提前布局。目前,无线通信市场厂商参差不齐,无线通信产品更是琳琅满目。下面我们就一起来了解一下目前市场上主流的无线通信厂商推出的应用方案,并对其无线平台进行简要概述。

品佳

1、TI 最新SimpleLink WiFi平台 专为IoT而生

ABI的研究数据显示,2014年度蓝牙出货量达到30亿,预计2018年,蓝牙出货量将超过49亿,超过96%的手机将成为兼容多种版本的蓝牙设备。

诠鼎

最近20年里,TI一直在为每一代无线产业提供技术支持,TI
提供了大量完整的半导体和软件解决方案,可满足手持终端制造商、移动运营商和应用软件开发商的需求。

在智能家居领域,蓝牙技术也面临着来自WiFi及Zigbee等技术的竞争。不过,蓝牙技术联盟CMO卓文泰此前对《假装是极客》(微信:geeker_ding)表示,蓝牙、WiFi这两种技术本身是互补的。WiFi的功耗更大,适合大量数据的传输。如果设备能够使用外接电源,WiFi是一个很好的选择。对于使用电池的设备,并且对数据传输要求较低时,低功耗蓝牙技术就是一个很好的选择。据了解,在使用低功耗蓝牙BLE技术后,很多智能设备只用一节纽扣电池即可以支持其连续工作1-2年的时间。

友尚

TI推出了SimpleLink WiFi
系列WIFI平台,专为IoT而生,包括CC3100及3200,平台具有高度的灵活性,其中3200在单芯片中集成了射频及模拟功能电路,将WiFi平
台与ARM Cortex-M4
MCU整合在一起,实现了低功耗、单芯片WiFi解决方案;而CC3100可与任何MCU配合使用。这两款芯片都具有很低的功耗,提供低功耗射频和高级低
功耗模式,尤其适用于电池供电式设备的开发。

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2018年7月19日,致力于亚太地区市场的领先半导体元器件分销商—大联大控股宣布:

CC3200集成了ARM Cortex-M4
MCU,允许客户添加其特有的代码;而CC3100已经为8、16、32位的MCU提供了接口,可搭配用户需要使用,并通过TI的IoT云生态系统成员拥有了云连接支持能力。

在物联网领域,蓝牙的真正对手应该就是Zigbee等使用802.15.4协议的无线技术。近小米旗下绿米推出的家庭智能套装就使用了Zigbee技术。据《假装是极客》了解,与之前的蓝牙技术相比,Zigbee安全系数高、更容易组网,实现多个智能设备之间的互通。去年年底发布的ZigBee
3.0标准,更提升了智能设备之间的互操作性。

其旗下诠鼎推出基于高通(Qualcomm)产品的SIG MESH多协议物联网平台。

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蓝牙技术联盟正在试图改变原先蓝牙组网困难等劣势。新的蓝牙4.2标准,在安全性及组网等方面都做了改进。据称,蓝牙4.2增加了IPv6的支持,使用新版蓝牙模块的智能设备可以直接连入互联网。在降低功耗的同时,4.2版蓝牙提供了政府级的信息安全保障。新增的隐私权限功能可以让控制权重回消费者手中,黑客难以通过蓝牙联机追踪设备。

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这两款产品都可让用户利用快速连接、云支持和片上WiFi、互联网和稳健的安全协议实现针对IoT的简易型开发,无需具备开发连接型产品的先前经验,就能够轻松地为众多的家用、工业和消费类电子产品增添嵌入式WiFi和互联网功能。

由于技术规格的限制,蓝牙在智能家居应用中也面临着信号容易被墙壁阻挡等问题。蓝牙技术联盟品牌与开发者市场高级总监柯瑞德对《假装是极客》称,蓝牙技术联盟已经成立了智能Mesh研究小组。从在去年10月份开始,已经有几个公司通过Mesh技术进行蓝牙的连接与组网。在多个蓝牙设备组网之后,蓝牙信号偏弱的问题会得到明显的改善。据了解,Mesh技术是由蓝牙芯片厂商CSR在2014年年初推出的。通过这项技术,家庭内的蓝牙网络可以连接超过6.5万个设备。CSR的相关人员曾表示,推出Mesh技术就是用来阻击Zigbee的。这项技术目前已经由CSR捐献给了蓝牙技术联盟,蓝牙技术联盟联合相关企业,创建标准版本的Mesh技术,以便在全球推广。高通已经在2014年10月斥资25亿美元收购了CSR公司,以巩固其在IoT芯片领域的领导地位。

SIG MESH于2017年推出,该协议本身就是在Qualcomm的CSR
MESH基础上演变而来,因此Qualcomm在这一技术是最早的开创者,并对此有深厚的积累。目前支持SIG
MESH的Qualcomm芯片,既有在老产品的升级,如CSR102XA05系列升级为CSR102XA06以支持SIG
MESH,同时也推出新一代多模产品QCA402x系列,兼容SIG
MESH的同时,兼容WIFI及ZigBee 3.0。

该平台不仅能应用于智慧家居,也能应用于工业通信。例如可用于工业设备的无线服务通道,为无监视器的非接入式设备提供智能、便利和服务;可采用现有
的 WiFi
网络基础设施以实现电池供电式设备的室内资产跟踪;还可给工厂配电板增添WiFi功能以对耗电量和设置等进行控制、监测和分析,实现智能能源控制。

Qualcomm的蓝牙mesh主要用于设备直接的信息发送与接收,对于接收到的信息做执行并把信息转发给周边其他设备,从而增加了蓝牙的传播距离,同时保障组网链接的安全性。

2、博通BCM43341四合一芯片提供灵活的SE方案

Qualcomm的蓝牙Mesh设计可以完全兼容SIG
MESH的网络标准,让设备可以在MESH网络中相互通信。并支持大范围的家庭控制与自动化的产品,包括智能照明、智能家电、零售广告、商业及工业应用。该蓝牙Mesh设计提供了兼容性,让使用该技术的机构都能获得既安全又标准化的网络结构。

作为财富 500 强公司之一的 Broadcom Corporation (NASDAQ:
BRCM),是全球领先的有线和无线通信半导体公司。Broadcom产品在家庭、办公室和移动环境中无缝提供语音、视频、数据和多媒体连接。凭借业界最
广泛且一流的片上系统及嵌入式软件解决方案,Broadcom 正在通过 Connecting
everything?(连接一切)改变世界。

QCA4020是一款多模的SoC芯片,包含了蓝牙5.0,双模Wi-Fi及802.15.4无线协议(包括ZigBee®和Thread),而同一系列的另一块芯片QCA4024支持蓝牙5.0及802.15.4。两个平台都支持硬件加密功能,并拥有低功耗、集成化成本优势,可以帮助碎片化的IoT场景,为OEM客户提供灵活的产品开发,并支持在不同品牌的多种不同的物联网无线标准、协议及框架下产品的通讯,同时连接到系统网络、云端及应用服务中。

博通作为无线领导者在2012年年底推出第六代组合芯片BCM43341在小尺寸、低功耗和低成本方面,具有诸多优势:

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图示1-大联大诠鼎推出基于Qualcomm产品的SIG
MESH多协议物联网平台的系统架构图

BCM43341是一个四合一芯片,在一个解决方案就提供了WIFI、蓝牙、NFC和FM的功能,这几大功能都能够同时工作,这样就省了在手机上增加太多的元器件而增加了整个BOM板的面积。

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其次此芯片由于采用了标准化40nm低功耗CMOS电路工艺进程,能够将产品功耗降到竞争对手同类型产品的10%,这在移动设备电池容量未能提升,而耗电元件渐多的环境下,是一个很重要的优点,相信这也是能够吸引大部分厂家选用该方案的出发点之一。

功能描述

第三,这个产品的尺寸和外围元器件都做了很大优化,其BOM板面积只有100平方毫米,而外围只有34颗元器件,而外围元器件大部分都是电阻、电容等被动元件,对于整个产品来说,也能够简化开发难度。

  • Bluetooth 5–Low Energy与CSRMesh™连接;
  • 低功耗Wi-Fi–2.4 GHz/5 GHz频段的802.11n;
  • 802.15.4–ZigBee3.0与OpenThread;
  • 双核处理:面向客户应用的专用ARM® Cortex® M4 CPU,面向Bluetooth Low
    Energy驱动及802.15.4控制与安全功能的低功耗ARM Cortex M0 CPU;
  • 先进的、基于硬件的安全性:具备安全启动、可信执行环境、加密存储、密钥分发与无线协议安全性;
  • 多协议:全网络堆栈,具备面向HomeKit与OCF的预集成软件;
  • 预集成对云服务的支持:AWSIoT和Microsoft
    AzureIoT终端SDK(可连接终端与Azure IoT Hub);
  • 全面的外设与接口支持:SPI、UART、PWM、I2S、I2C、SDIO、ADC以及GPIO;
  • 集成的传感器中枢:面向后处理支持低功耗传感器的使用场景;
  • 小型封装:支持优化的产品形态兼容WPC Qi中功率规范。

另外在SE(Security
Elements)方面具有很大的灵活性,博通给客户提供了自行选择搭配芯片的SE方案,这对于开发者来说,也是一个很便利的开放。

更多的产品及方案信息,请洽大联大诠鼎集团技术人员:qualcomm.cn@aitgroup.com.tw。或参考大联大官方网站,并欢迎关注大联大官方微博(@大联大)及大联大微信平台:(公众账号中搜索“大联大”或微返回搜狐,查看更多

除了在硬件方面有以上的优势,博通在BCM43341的软件方面也做得极其到位。博通在将软件的底层和上层应用方面都向客户开放的同时,还将NFC软件栈应用到Android
4.2操作系统。博通还会在接下来会根据Android系统的升级,持续提供相关的升级支持。

责任编辑:

3、NXP JN516x无线MCU模块 剑指智能家居

NXP
(恩智浦半导体)是一家新近独立的半导体公司,由飞利浦公司创立,已拥有五十年的悠久历史,主要提供工程师与设计人员各种半导体产品与软件,为移动通信、消费类电子、安全应用、非接触式付费与连线,以及车内娱乐与网络等产品带来更优质的感知体验。

从2011年开始,恩智浦就以智能照明为突破口,进攻物联网,起初在其LPC系列MCU中并未整合无线功能。2013年年初,恩智浦推出针对物联网的JN516x系列无线MCU模块,包括JN5161、JN5164或JN5168,整合了无线功能。

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该模块配置了高性能的32位RISC处理器,内嵌Flash和E2PROM,通过可变宽度指令、多级指令流水线、低功耗与可编程时钟速度来提高代码
效率。同时片上还具有一个符合IEEE802.15.4
2.4GHz标准的无线收发器以及一系列丰富的模拟、数字外设。配合超低的工作电流和低功耗睡眠特性,可以使设备利用纽扣电池供电并延长电池的寿命。

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