物聯(lián)網(wǎng)IOT的高速發(fā)展,,無線通信技術(shù)的應(yīng)用也日趨廣泛。當前,,我們的關(guān)注點都聚集在物聯(lián)網(wǎng),、可穿戴,、智能家居、無線充電,、NFC乃至車聯(lián)網(wǎng)行業(yè),。 然而,這些讓我們享受智慧生活的新科技遲遲未得到大眾的認可,,其中最根本的原因當屬技術(shù)短板的存在,,顯然,解決無線通信技術(shù)瓶頸迫在眉睫,。
因此,,國內(nèi)外IC巨頭紛紛制定戰(zhàn)略規(guī)劃,都相繼推出了各自的最有特色的產(chǎn)品代表作,,為物聯(lián)網(wǎng)這一龐大市場提前布局,。目前,無線通信市場廠商參差不齊,,無線通信產(chǎn)品更是玲瑯滿目,。以下推薦的是市場上主流的無線通信廠商,并對其無線平臺做出了簡略描述,。
1,、TI 最新SimpleLink WiFi平臺 專為IoT而生
最近20年里,TI一直在為每一代無線產(chǎn)業(yè)提供技術(shù)支持,,TI 提供了大量完整的半導體和軟件解決方案,,可滿足手持終端制造商、移動運營商和應(yīng)用軟件開發(fā)商的需求,。
今年6月份,,TI推出了SimpleLink WiFi 系列WIFI平臺,,專為IoT而生,包括CC3100及3200,,平臺具有高度的靈活性,,其中3200在單芯片中集成了射頻及模擬功能電路,將WiFi平 臺與ARM Cortex-M4 MCU整合在一起,,實現(xiàn)了低功耗,、單芯片WiFi解決方案;而CC3100可與任何MCU配合使用,。這兩款芯片都具有很低的功耗,,提供低功耗射頻和高級低 功耗模式,尤其適用于電池供電式設(shè)備的開發(fā),。
CC3200集成了ARM Cortex-M4 MCU,,允許客戶添加其特有的代碼;而CC3100已經(jīng)為8,、16,、32位的MCU提供了接口,可搭配用戶需要使用,,并通過TI的IoT云生態(tài)系統(tǒng)成員擁有了云連接支持能力,。
兩款產(chǎn)品都可讓用戶利用快速連接,、云支持和片上WiFi,、互聯(lián)網(wǎng)和穩(wěn)健的安全協(xié)議實現(xiàn)針對IoT的簡易型開發(fā),無需具備開發(fā)連接型產(chǎn)品的先前經(jīng)驗,,就能夠輕松地為眾多的家用,、工業(yè)和消費類電子產(chǎn)品增添嵌入式WiFi和互聯(lián)網(wǎng)功能。
該平臺不僅能應(yīng)用于智慧家居,,也能應(yīng)用于工業(yè)通信,。例如可用于工業(yè)設(shè)備的無線服務(wù)通道,為無監(jiān)視器的非接入式設(shè)備提供智能,、便利和服務(wù),;可采用現(xiàn)有 的 WiFi 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施以實現(xiàn)電池供電式設(shè)備的室內(nèi)資產(chǎn)跟蹤;還可給工廠配電板增添WiFi功能以對耗電量和設(shè)置等進行控制,、監(jiān)測和分析,,實現(xiàn)智能能源控制。
2,、博通BCM43341四合一芯片提供靈活的SE方案
作為財富 500 強公司之一的 Broadcom Corporation (NASDAQ: BRCM),,是全球領(lǐng)先的有線和無線通信半導體公司。Broadcom產(chǎn)品在家庭,、辦公室和移動環(huán)境中無縫提供語音,、視頻,、數(shù)據(jù)和多媒體連接。憑借業(yè)界最 廣泛且一流的片上系統(tǒng)及嵌入式軟件解決方案,,Broadcom 正在通過 Connecting everything?(連接一切)改變世界,。
博通作為無線領(lǐng)導者在2012年年底推出第六代組合芯片BCM43341在小尺寸、低功耗和低成本方面,,具有諸多優(yōu)勢:
BCM43341是一個四合一芯片,,在一個解決方案就提供了WIFI、藍牙,、NFC和FM的功能,,這幾大功能都能夠同時工作,這樣就省了在手機上增加太多的元器件而增加了整個BOM板的面積,。
其次此芯片由于采用了標準化40nm低功耗CMOS電路工藝進程,,能夠?qū)a(chǎn)品功耗降到競爭對手同類型產(chǎn)品的10%,這在移動設(shè)備電池容量未能提升,,而耗電元件漸多的環(huán)境下,,是一個很重要的優(yōu)點,相信這也是能夠吸引大部分廠家選用該方案的出發(fā)點之一,。
第三,,這個產(chǎn)品的尺寸和外圍元器件都做了很大優(yōu)化,其BOM板面積只有100平方毫米,,而外圍只有34顆元器件,,而外圍元器件大部分都是電阻、電容等被動元件,,對于整個產(chǎn)品來說,,也能夠簡化開發(fā)難度。
另外在SE(Security Elements)方面具有很大的靈活性,,博通給客戶提供了自行選擇搭配芯片的SE方案,,這對于開發(fā)者來說,也是一個很便利的開放,。
除了在硬件方面有以上的優(yōu)勢,,博通在BCM43341的軟件方面也做得極其到位。博通在將軟件的底層和上層應(yīng)用方面都向客戶開放的同時,,還將NFC軟件棧應(yīng)用到Android 4.2操作系統(tǒng),。博通還會在接下來會根據(jù)Android系統(tǒng)的升級,持續(xù)提供相關(guān)的升級支持,。
3,、NXP JN516x無線MCU模塊 劍指智能家居
NXP (恩智浦半導體)是一家新近獨立的半導體公司,由飛利浦公司創(chuàng)立,,已擁有五十年的悠久歷史,,主要提供工程師與設(shè)計人員各種半導體產(chǎn)品與軟件,,為移動通信、消費類電子,、安全應(yīng)用,、非接觸式付費與連線,以及車內(nèi)娛樂與網(wǎng)絡(luò)等產(chǎn)品帶來更優(yōu)質(zhì)的感知體驗,。
從2011年開始,,恩智浦就以智能照明為突破口,進攻物聯(lián)網(wǎng),,起初在其LPC系列MCU中并未整合無線功能,。2013年年初,恩智浦推出針對物聯(lián)網(wǎng)的JN516x系列無線MCU模塊,,包括JN5161,、JN5164或JN5168,整合了無線功能,。
該模塊配置了高性能的32位RISC處理器,,內(nèi)嵌Flash和E2PROM,通過可變寬度指令,、多級指令流水線,、低功耗與可編程時鐘速度來提高代碼 效率。同時片上還具有一個符合IEEE802.15.4 2.4GHz標準的無線收發(fā)器以及一系列豐富的模擬,、數(shù)字外設(shè),。配合超低的工作電流和低功耗睡眠特性,可以使設(shè)備利用紐扣電池供電并延長電池的壽命,。
JN516x評估套件提供系統(tǒng)開發(fā)所需的所有構(gòu)件,,包括一系列無線載板,、插入式擴展板,、USB連接器、一個遙控器,、一個OpenWRT固件的互聯(lián)網(wǎng)路由器以及完整的軟件設(shè)計套件,。
對智能照明、住宅自動化和能源管理應(yīng)用而言,,JN516x無線MCU模塊系列匯集價格/性能,、片上存儲器和超低功耗及軟件堆疊選擇的最佳組合。
4,、ST單片藍牙4.0芯片BlueNRG處理器
意法半導體是世界最大的半導體公司之一,,從分立二極管與晶體管到復(fù)雜的片上系統(tǒng)(SoC)器件,再到包括參考設(shè)計,、應(yīng)用軟件,、制造工具與規(guī)范的完整的平臺解決方案,,其主要產(chǎn)品類型有3000多種。
ST去年發(fā)布了一款擁有業(yè)界最高能效的Bluetooth4.0低功耗單模芯片BlueNRG固件可升級網(wǎng)絡(luò)處理器,,瞄準Bluetooth Smart應(yīng)用,。新款芯片解決方案可謂健身護腕、智能眼鏡或互動服裝等各種無線智能應(yīng)用配件實現(xiàn)更長的電池使用壽命,,及更小,、更輕的電池尺寸。
ST的BlueNRG網(wǎng)絡(luò)處理器可提供Bluetooth Smart設(shè)備與Bluetooth Smart Ready主設(shè)備(例如智能手機或平板電腦)相連所需的全部功能,。擁有同類產(chǎn)品中最低的工作電流,,使超低功耗設(shè)備僅需一枚精巧的紐扣電池即可工作長達數(shù)月 甚至數(shù)年之久。BlueNRG符合最新的Bluetooth4.0藍牙標準,,內(nèi)置專用射頻接口,、處理器和藍牙固件,以簡化無線產(chǎn)品設(shè)計,,讓工程師集中精力 研發(fā)創(chuàng)新應(yīng)用,。憑借BlueNRG IC無與倫比的能效,可實現(xiàn)優(yōu)異的電池使用壽命和出色的無線連接性能,,ST期望在這個市場贏得份額,。除最低的工作電流外在0dBm是傳輸模式耗電僅 8.2mA,接收模式耗電7.3mA,,BlueNRG的電源管理十分省電,,模式轉(zhuǎn)換速度塊,從而可最大限度降低非使用狀態(tài)下的耗電量,。
此外,,BlueNRG能夠讓設(shè)計人員靈活的選擇最喜歡的主微控制器,并配備在外部應(yīng)用處理器上運行的Bluetooth Low-Energy協(xié)議棧,。片上非易失性存儲器可輕松實現(xiàn)固件升級,,確保應(yīng)用始終兼容最新版本的藍牙標準。
BlueNRG主要特性:
·嵌入BlueNRG4.0 Low-Energy協(xié)議棧:GAP,、GATT,、SM、L2CAP,、LL,、RF-PHY
·7.3mA(RX模式),最大電流8.2mA(發(fā)送模式,,0dBm)
·可編程輸出功率:-18dBm至8 dBm
·高達96dB RF連接預(yù)算
BlueNRG具有同類中最佳的電流消耗,、出色的無線鏈路性能和片上非易失性存儲器芯片,不僅耗電量更低,而且體積也更小,,更適合應(yīng)用在穿戴式裝置上,。
5、飛思卡爾 Kinetis KW系列無線模塊 在Zigbee領(lǐng)域有優(yōu)勢
MCU是飛思卡爾的戰(zhàn)略重點,,在物聯(lián)網(wǎng)時代,,飛思卡爾通過整合MCU和Zigbee無線技術(shù)和RF收發(fā)器,在去年年底推出Kinetis KW2x無線MCU系列,,目的是滿足與未來Zigbee智能能源2.0和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議規(guī)范息息相關(guān)處理和存儲器需求,。新一代世界級Kinetis無線解決方 案的問世,通過對飛思卡爾廣泛的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品組合的擴展,,進一步增強了飛思卡爾的連接能力,。
inetis KW2x無線平臺繼承了一個ARM Cortex-M4處理器和一個符合802.15.4標準的RF收發(fā)器,并包含一個強大的功能集,,是一款可靠,、安全、低功耗的2.4GHz平臺,。
Kinetis KW2X無線模塊降低功耗,,集成了在高端處理器中才提供的高級安全特性,支持高級加密方法,,如密鑰生成,、安全存儲器和篡改檢測功能,提供512KB閃存和 64KB RAM,,以及64K的FlexMemory,,方便用戶靈活使用,搭配Kinetis開發(fā)工具,,可進一步加快產(chǎn)品開發(fā)速度,。
KW2x無線MCU主要在智能能源、家庭/樓宇自動化,、醫(yī)療保健,、家庭娛樂等場景使用,典型的應(yīng)用有:由儀表,、網(wǎng)關(guān)家用顯示器和互連設(shè)備構(gòu)成的家庭網(wǎng)絡(luò),;聯(lián)網(wǎng)樓宇控制以及具備燈光控制、暖通空調(diào)和安保等功能的家庭自動化應(yīng)用,。
6、Atmel SmartConnect SAM W23模塊 融合無線與控制優(yōu)勢
在通訊領(lǐng)域,,ATMEL可以提供一系列從手機的FLASH存儲器到無線語音和數(shù)據(jù)通訊所需的復(fù)雜元件和芯片集,。不斷壯大的基帶控制器和射頻元件家族則瞄準了傳統(tǒng)的市場以及新興的市場,如WLAN和藍牙,以及正為網(wǎng)絡(luò)和消費產(chǎn)品快速接受的高帶寬無線互連技術(shù),。
鑒于物聯(lián)網(wǎng)市場的強大攻勢,,Atmel在融合其在無線與控制兩方面的強大優(yōu)勢,2014年6月份,,Atmel推出了全新的MCU品牌–Atmel SMART以及SmartConnect SAM W23模塊,,該模塊基于 Atmel超低功率WiFi系統(tǒng)芯片,實現(xiàn)了低功率MCU與Wi-Fi解決方案的結(jié)合,。SAM W23模塊整合了WiFi功能,,設(shè)計人員無需再學習WiFi堆棧,從而能夠?qū)W⒂谔嵘a(chǎn)品功能,。
SAM W23模塊是為那些尋求將WiFi連接與IEEE802.11,、RTOS、IP堆?;騌F進行整合的設(shè)計人員提供的理想解決方案,,此外,該模塊可提供應(yīng)用 和安全協(xié)議(如TLS),、集成網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(TCP/IP堆棧)和標準的實時操作系統(tǒng)(RTOS),,這些全部可以在Atmel Studio 6的集成開發(fā)平臺(IDP)通過簡單的串聯(lián)主機接口(SPI、UART)實現(xiàn),。
此模塊適用于為廣泛的住宅,、醫(yī)療、工業(yè),、消費,、智能能源和可穿戴設(shè)備市場。
7,、Marvell 從WiFi到藍牙到Zigbee 全線的無線MCU平臺
Marvell是一家提供全套寬帶通信和存儲解決方案的全球領(lǐng)先半導體廠商,,是一個針對高速,高密度,,數(shù)字資料存貯和寬頻數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)市場,,從事混合信號和數(shù)字信號處理集成電路設(shè)計、開發(fā)和供貨的廠商,。
今年6月Marvell發(fā)布針對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的全面的無線MCU平臺:MW300 Wi-Fi微控制器,、MB300藍牙微控制器和MZ100ZigBee微控制器。在單一芯片上集成MCU,、RF收發(fā)器,、網(wǎng)絡(luò)/無線協(xié)議棧的基礎(chǔ)上,還集成 了軟件開發(fā)套件和調(diào)試工具,,并提供從多層安全保障,。
其中MW300 Wi-Fi微控制器支持802.11n Wi-Fi,、內(nèi)置全功能微控制器的單芯片SoC,面向低功耗進行了有針對性的優(yōu)化,,實現(xiàn)了深度低功耗狀態(tài),,同時降低了正常工作時的功耗,適用于各種基于電 池供電的應(yīng)用場景,; MB300藍牙微控制器是支持雙模藍牙4.1,、集成了微控制器的真正單芯片SoC,實現(xiàn)經(jīng)典藍牙與智能藍牙并存運行,,內(nèi)置語音功能支持高分辨率ADC以及 與麥克風的直連,; MZ100 ZigBee微控制器是支持802.15.4/ZigBee、集成了微控制器的單芯片SoC,,提供Wi-Fi與藍牙的共存,,易于與傳感器、起動器以及其他 組件連接,,減少了外部組件和PCB面積,。Marvell EZ-Connect 軟件平臺支持這個最新的無線產(chǎn)品系列,基于該平臺大大減少開發(fā)時間,。
Marvell全線無線MCU平臺覆蓋WiFi,,藍牙,Zigbee,,提供高集成度,,顯著提高了性能、降低了功耗并降低了總體用料成本,,搭配軟件開 發(fā)平臺Marvell EZ-Connect,,讓開發(fā)者短短幾天實現(xiàn)應(yīng)用開發(fā)。適用于可穿戴設(shè)備,、家庭自動化,、家庭安防、個人保健,、智能家電,、配飾與遙控器、汽車,、照明,、工業(yè)互 聯(lián)網(wǎng)等市場。
8,、Microchip RN4020藍牙智能模塊 可連接主機MCU使用或獨立運行
Microchip是全球領(lǐng)先的單片機和模擬半導體供應(yīng)商,,為全球數(shù)以千計的消費類產(chǎn)品提供低風險的產(chǎn)品開發(fā)、更低的系統(tǒng)總成本和更快的產(chǎn)品上市時 間,。到目前為止,,Microchip公司已推出微控制器外圍設(shè)備,、模擬產(chǎn)品,、RFID智能卡,、KEELOQ保安產(chǎn)品,可設(shè)計出更全面,,更具價值的嵌入控制 系統(tǒng)方案,,以滿足用戶日益增長的需求。
今年6月份,,Microchip藍牙 4.1低功耗模塊RN4020發(fā)布,,提供一個發(fā)射功率為7 dBm、接收靈敏度為-92.5 dBm的內(nèi)置PCB天線,,使模塊的有效工作距離超過100米,,而尺寸卻非常緊湊僅為11.5×19.5×2.5mm。RN4020是一種板載協(xié)議棧模塊,, 它可以連接到任意一款具有UART接口的單片機(包括數(shù)百款PIC? MCU),,也可以無需MCU地獨立運行,進行基本的數(shù)據(jù)采集和通信,,其應(yīng)用如燈標或傳感器等,。獨立運行模式基于Microchip獨特的非編譯腳本而實 現(xiàn),它使用簡單的ASCII命令接口來進行模塊配置,,而無需工具或編譯,。
RN4020支持最新的藍牙4.1,具有功耗低,、發(fā)射距離遠,、尺寸緊湊等特點,它可以連接到任意一款具有UART接口的單片機(包括數(shù)百款PIC? MCU),,也可以無需MCU地獨立運行,。適用于家庭自動化和家用電器,照明類應(yīng)用,,以及醫(yī)療設(shè)備,、可穿戴設(shè)備,玩具,、標簽,、表鏈和遙控裝置,基于脈沖和接 近傳感器的系統(tǒng),,甚至各種工業(yè)應(yīng)用,。
9、高通Atheros 低功耗單芯片WiFi平臺QCA4002/4004
高通(Qualcomm)是一家美國的無線電通信技術(shù)研發(fā)公司,,在以技術(shù)創(chuàng)新推動無線通訊向前發(fā)展方面扮演著重要的角色,。
去年9月高通Atheros 推出低功耗單芯片WiFi平臺QCA4002/4004,,以期布局飛速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)市場,這也是高通專門為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用推出的基于802.11n的單芯片平 臺,。 QCA4002/4004不但在芯片設(shè)計上采用一顆單芯片處理器和內(nèi)存,,無需使用其它MCU產(chǎn)品,還同時納入了IP堆棧,、軟件中間件架構(gòu)AllJoyn以 及完整的網(wǎng)絡(luò)服務(wù),,以協(xié)助客戶以最低的開發(fā)成本,將低功耗WiFi功能增加至任何產(chǎn)品,。由于采用的是單芯片設(shè)計,,這兩個平臺的功耗非常低,而且在2.4G 和5G兩個頻段都可以運行,。
QCA4002/QCA4004采用低功耗技術(shù),,如動態(tài)功率調(diào)整Green TX功能,可讓設(shè)備在鄰近其他設(shè)備或接入點的情況下,,減少最多1/2的傳輸功率,,搭配睡眠模式,可實現(xiàn)更節(jié)能的通信功能,。另外,,無論用戶開發(fā)高端或者低端的應(yīng)用,平臺都可以滿足需求,。
QCA4002與QCA4004的區(qū)別在于QCA4002是一個子系統(tǒng),,可用于一些要求強大的MCU或高內(nèi)存的應(yīng)用場景,通過搭配各種各樣的MCU或內(nèi)存等來實現(xiàn),。而QCA4004用于一些較低端的應(yīng)用,,內(nèi)置的CPU可以獨立實現(xiàn)很多應(yīng)用。
QCA4002/4004可應(yīng)用于家庭和辦公室的各種新設(shè)備,,包括洗衣機,、空調(diào)設(shè)備、熱水器等家電,、消費電子產(chǎn)品以及用于家庭照明,、安全和自動化系統(tǒng)的傳感器及智能插座。目前,,海爾已在其洗衣機/烘干機和空調(diào)設(shè)備上采用了QCA4004,。
10、MTK單芯片wifi soc MT7688/MT7681 為智能家居而設(shè)
臺灣聯(lián)發(fā)科技股份有限公司(MediaTek.Inc)是全球著名IC設(shè)計廠商,,專注于無線通訊及數(shù)字多媒體等技術(shù)領(lǐng)域,。其提供的芯片整合系統(tǒng)解決方案,包含無線通訊,、高清數(shù)字電視,、光儲存,、DVD及藍光等相關(guān)產(chǎn)品。
今年6月聯(lián)發(fā)科技發(fā)布兩款專為智能家居應(yīng)用而設(shè)計的系統(tǒng)單芯片解決方案—MT7688與MT7681,。MT7688為目前業(yè)界功耗最低的系統(tǒng)單芯片,,支持Linux系統(tǒng)和802.11n Wi-Fi聯(lián)機;MT7681尺寸小巧,,適用于照明燈具,、門鎖與插座等小型家電,。
隨著科技進步與價格越來越親民,,智能家居可望在全球普及,該兩款芯片的推出,,不僅奠定了聯(lián)發(fā)科技立足智能家居市場的優(yōu)勢和掌握龐大的商機,,更能將智能家居的使用者體驗提升至全新境界。
MT7688產(chǎn)品特色:
·內(nèi)建MIPS24KEc/580MHz CPU,、256 MB DDR1/2 RAM 與AES128/256加密引擎,,可處理更為復(fù)雜或數(shù)據(jù)密集型的智能家居設(shè)備,如IP攝影機及家庭監(jiān)控系統(tǒng),。
·支持Linux平臺,,完整的協(xié)議棧(protocol stack)有助于快速開發(fā)應(yīng)用程序。
·目前功耗最低的Linux平臺Wi-Fi SoC,,功耗僅為之前產(chǎn)品的60%,。
·支持聯(lián)發(fā)科技的Smart Connection智能手機應(yīng)用程序。
MT7681產(chǎn)品特色:
·采用40管腳5*5mm QFN封裝,,為先進尺寸最小的支持IEEE 802.11n標準的SoC,,可以輕松地為嵌入式設(shè)備提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
·支持GPIO及PWM智能化控制,,另為移動設(shè)備的通訊提供UART與SPI界面,。
·整合電源管理單元、功率放大器,、低噪聲放大器,、射頻切換器,從而降低模塊體積與射頻設(shè)計能力需求