數字化轉型并不是一個在各行各業肆意橫行的可怕怪胎。相反，它是一個強大的工具，從農業到制造業都在尋求通過它來提高生產率、產量和質量，同時降低能源、燃料、維護和其他運營成本。

這種變革能量很大程度上來自于數據以及控制信號在通信骨干網上的移動。麥肯錫公司稱，連接性非常重要，如果農業成功實施連接性，到 2030 年，全球 GDP 將增加 5000 億美元。該公司進一步估計，到 2030 年，在石油行業的現場作業中使用先進的連通性可為該行業的上游作業增加高達 2500 億美元的收入。

IIoT 面臨的挑戰

盡管 IIoT 具有諸多優勢，但企業往往對兩個關鍵挑戰心存顧慮。首先是增加、更換或修改傳感器所需的初始資本支出，這樣企業不僅能測量環境，還能移動信息進行分析和采取行動。企業在研究采用 IIoT 技術的可行性時，往往認為所有傳統設備都需要更換，因此認為投資過高。

第二個挑戰是實施，包括開發時間和精力，以及這種新連接所需的操作專業知識。例如，微軟對使用或打算使用 IIoT 的企業的 3000 名決策者進行了調查。調查顯示，38% 的企業認為復雜性和技術挑戰是障礙，近一半的企業擔心缺乏數字化轉型所需的員工和培訓。

快速部署之路

啟動數字化轉型的低成本高效益方法是盡可能將新的 IIoT 技術與舊設備無縫集成，從而釋放現有系統的價值。即使在部署新設備時，也要盡可能采用模塊化方法，以便根據需要靈活擴展，并提供更廣泛、更不易鎖定的設備供應商選擇。

不過，這種方法本身也并非沒有挑戰。為傳感器或支持 IIoT 的傳感器添加通信模塊可能會遇到尺寸和位置問題，因為傳統設備在設計之初并不適合安裝額外的硬件。此外，傳統設備在生產過程中的各個環節所產生的數據往往是異構的、巨大的，將不同的通信技術結合起來并非易事。

部分原因是，處理不同系統、設備和機器之間交換的數據的跨行業 IIoT 標準尚未出現。互操作性和持續實施安全措施的能力勢在必行，橙群微電子等 IIoT 推動者正在推動合作，以滿足這一迫切的行業需求。

另一個需要解決的問題是開發工作和時間。低代碼平臺已成為一種趨勢，允許非技術人員以最少的編碼經驗開發應用程序。這使企業能夠相對輕松地改變流程、添加傳感器節點以及在不同參數下觸發執行器控制，從而保持競爭力。在這方面，橙群微電子也在引領潮流，不僅減少了編碼，而且完全消除了編碼。

選擇通信技術

第一種廣泛的選擇--有線路由和無線路由--相對容易。企業越來越多地選擇無線網絡，因為它在增加或更換節點時具有靈活性。與有線網絡不同，重新布線不會增加工廠車間或建筑物的成本。此外，將電纜安裝在調度柜中也不會浪費太多空間。然而，無線技術提供了令人眼花繚亂的選擇：從傳統的 RFID 到 NFC、藍牙、Zigbee、LoRaWAN、LPWAN/NB-IoT、Sigfox、Z-Wave 和 5G。

功能、功耗（這在需要電池供電節點或使用多個節點時很重要）和成本的比較見表 1。藍牙低功耗 (BLE) 作為一種獨特的技術，不僅符合大多數 IIoT 應用的范圍、功耗和成本標準，而且技術成熟，更易于安裝。

表 1：無線電技術在射程、功耗、速度和成本方面的比較。

芯片解決方案

一項改變游戲規則的技術是解決IIoT采用者的成本、時間和精力問題的關鍵。I橙群微電子公司基于藍牙5.3的NanoBeacon技術最初是為了解決有源RFID的缺點--高成本和高復雜性--而開發的，具有更低的芯片組、制造工藝和開發成本。因此，終端產品藍牙信標設備的成本不到1美元，而射程可達300米。

作為橙群微電子 NanoBeacon SoC系列的首款產品，IN100具有高效、可配置的狀態機、用于用戶預定義數據有效載荷的非易失性存儲器（NVM）、用于動態數據存儲的數據SRAM、11位模數轉換器（ADC）、安全引擎和電源管理（如圖1所示）。IN100 的工作溫度范圍極寬，為 -45 oC 至 +125 oC，睡眠模式下的功耗僅為 650 nA，工作電壓范圍為 1.1 V 至 3.6 V。該 SoC 使用 1.4/1.5 V 紐扣電池供電，既可用于一次性信標標簽，也可用于無線智能傳感器。

圖 1：IN100 NanoBeacon SoC 的系統框圖。

該芯片支持 ISM 2.4 GHz 頻段的 BLE 信標和 2.4 GHz 頻段或 MedRadio 頻段的專有信標模式。除了獨立信標模式外，該 SoC 還能與配套的 MCU 配對，以便通過 UART 實時更改廣告數據有效載荷和控制模式。

IN100 不僅能與數字輸出傳感器連接，還能通過板載 ADC 與模擬傳感器連接，從而與溫度、濕度和運動傳感器等多種傳感器集成。其嵌入式安全引擎可對數據有效載荷進行驗證和加密，從而有效防止未經授權的訪問。

此外，無代碼功能意味著企業無需經驗豐富的藍牙應用開發人員即可采用 IIoT。他們可以快速將生成的數據集成到現成的分析工具中，以便對其運營情況有新的了解。

IN100 平臺包括 NanoBeacon Config Tool 桌面應用程序和 NanoBeacon BLE Scanner 移動應用程序，便于定制和配置。

圖 2：配置工具提供了一個易于使用的儀表板，用于創建、編輯、測試和保存 IN100 配置。

配置 NanoBeacon 非常簡單，只需將編程板插入電腦 USB 端口，啟動配置工具，然后根據應用要求加載配置即可。配置工具允許在 RAM 中運行設置，這樣就可以在將設置燒入 OTP 存儲器之前在掃描儀應用程序上進行測試和驗證。

配置工具圖形用戶界面（圖 2）提供以下控件：

1.UART 面板用于設置 UART 端口和波特率。

2.主窗口允許更改選定的設置組。

3.應用設置面板提供所有可配置選項卡，包括廣告設置、ADC、加計數控制器、I2C、GPIO 和 GPIO 邊沿計數。高級模式設置選項可處理特殊的設備行為，而射頻測試可輕松運行各種射頻測試。

4.全局設置面板將設置應用于所有廣告。

5.當前設置面板顯示當前配置的概覽。

6.配置面板允許將配置保存到文件或從另一個文件加載配置，以及測試（在 RAM 中運行）或將其永久刻錄到 OTP 內存中。

7.高級調試設置提供了讀/寫設備寄存器/內存/eFuse 的方法。

圖 3：NanoBeacon BLE 掃描儀與配置工具配合使用，以測試和管理 IN100 配置。

該移動應用程序（圖 3）具有以下獨特功能：

· 發現廣告 BLE 設備

· 自動解析 iBeacon 和 Eddystone 廣告數據包

· 支持多個設備過濾器（設備名稱、最小 RSSI、制造商特定數據、公司 ID 等）

· 按 RSSI 排序的選項

· 通過簡單的二維碼掃描從配置工具導入配置

· 自動檢測與導入配置相匹配的 IN100 設備

· 自動解析與導入配置相匹配的 IN100 設備廣播的廣告數據，并以人類可讀格式顯示數據值

· 支持對檢測到的與導入配置相匹配的 IN100 設備進行后臺通知

· 支持導出捕獲的匹配 IN100 設備的日志

該低成本硬件首次采用 2.5 x 2.5 x 0.55 mm DFN8 小型封裝，降低了 IIoT 在以下終端應用中的采用門檻：制造業中的機器人和電機控制；倉儲中的資產跟蹤和庫存控制；智慧城市中的交通和停車管理；病人監控和遠程手術；以及不受空間和位置限制的農業。

圖 4：采用 2.5 x 2.5 x 0.55 mm DFN8（左）和 1.1 x 2.0 x 0.35 mm WLCSP（右）封裝的 IN100 SoC。

IN100 還采用 1.1 x 2.0 x 0.35 mm 的微小晶圓級芯片尺寸封裝 (WLCSP)，使設計人員面臨空間和厚度嚴格要求的新應用成為可能，例如智能藥丸、可打印智能標簽、智能紡織品和智能珠寶。

難怪 NanoBeacon 被RFID Journal’s評為 2021 年和 2023 年最佳新產品，并入圍 2023 年 “Sensors Converge”活動的 "最佳傳感器獎 "決賽。

清晰的愿景，共同的使命

NanoBeacon 的無代碼技術使企業能夠控制開發，同時降低對內部 IT 人員的要求，釋放資源，專注于其核心競爭力。InPlay通過快速發展的傳感器合作伙伴計劃，在GitHub上提供互聯傳感器參考設計庫，在輕松實現IIoT概念的基礎上繼續發展。

橙群微電子有一個清晰的愿景，即解決IIoT在通信延遲、維護成本和安全性方面的痛點。我們的團隊由半導體行業的資深專家組成，在無線通信系統、射頻技術、模擬混合信號電路和低功耗電路設計方面擁有豐富的經驗。