隨著 IPv6 的出現(xiàn)，對于所有實際用途，唯一互聯(lián)網(wǎng)地址目前幾乎是無限的。 因此，如何應用它們尚未完全定義，但簡單地說，“智能”一詞將起到關鍵作用。

例如，智能家居將為可尋址的節(jié)點呈現(xiàn)出理想環(huán)境；家里的每個設備在不久的將來完全可能變得‘更智能’，而這意味著我們的家也將因此變得更智能。

遠程管理家居環(huán)境的想法還是只是一個開始。 從概念上講，你甚至不需從傳統(tǒng)意義上管理事務；您的家庭將能自行做決定。 主要表現(xiàn)為：智能照明、識別個人身份的安防系統(tǒng)，或適應季節(jié)、當日時間和占用率的環(huán)境設置。 所有這些都將成為可能，這就要歸功于微控制器提供強大支持的節(jié)點，而這些節(jié)點主要通過安全通道以無線通信方式來收集和交換數(shù)據(jù)。

無線技術(shù)的演變

數(shù)十年來，無線通信技術(shù)一直用于促進工業(yè)環(huán)境中的控制；在蜂窩技術(shù)出現(xiàn)前的很長一段時間里，次 GHz 帶寬過去（目前仍然）主要用于創(chuàng)建專有而穩(wěn)固的射頻鏈路，這種鏈路同時具備良好的覆蓋率和彈性。 但是，可以說是最近的工作在2.4 GHz 帶寬范圍的‘開放’無線技術(shù)推動了創(chuàng)新，同時推出的相關協(xié)議也是數(shù)量眾多。 如今，使用 868.0 - 868.6 MHz（歐洲）、902 – 928 MHz（北美）和 2400 - 2483.5 MHz（全球）頻帶的專用于無線通信的協(xié)議通常稱為IEEE 802.15.4 的 IEEE 規(guī)范，目前包括一系列更高級別的協(xié)議，如 ZigBee、藍牙和線程協(xié)議。

持續(xù)創(chuàng)新已讓制造商大幅縮減面向 IEEE 802.15.4 標準、已啟用射頻的微控制器的功耗和尺寸，如此一來，現(xiàn)在預計可以提供用于智能電器的基礎構(gòu)建塊，將其連接至家庭網(wǎng)關，并從此連接到整個互聯(lián)網(wǎng)。 通過這種方式，房主很快就能從任何地方監(jiān)視并控制這些智能電器，而網(wǎng)關在控制家庭環(huán)境方面也可獲得一定的自主權(quán)。

在某種程度上，這個智能家居的愿景將通過部署智能電表來實現(xiàn)，而智能電表可以更密切地監(jiān)視天然氣、水和電等公用事業(yè)的輸送。 在智聯(lián)環(huán)境中與負責消耗這些商品的電器結(jié)合后，智能家居的愿景顯然已初步成型。 但是，有限資源的更智能使用只是一個方面。 未來會有很多機會改善開展日?；顒拥姆绞?，其中包括了安全門禁。 目前提供的‘智能鎖’可使用個人代碼編程，從而幫助屋主了解家里的情況，包括有誰在家以及在家的時間等等。

智能家居將借由大量傳感器來實現(xiàn)，通過低成本、超低功耗的微控制器控制和連接，這對從事此激動人心且可能獲利的新領域的 OEM 來說是一個大好良機。

集成解決方案

雖然低級協(xié)議仍為 IEEE 802.15.4，但較高級別的協(xié)議卻多種多樣且各不相同，實施這些協(xié)議的器件也是如此。 例如，NXP Semiconductors 推出的 JN516x 系列無線微控制器集成了一個專有的 32 位 RISC 內(nèi)核和一個包含 2.45 GHz 無線電、調(diào)制解調(diào)器、基帶控制器和安全協(xié)處理器的無線收發(fā)器，以及一個在需要更大范圍時用于直接控制外部功率放大器的專用輸出。

安全協(xié)處理器提供 IEEE 802.15.4 2006 標準中所需的基于硬件的 128 位 AES-CCM 模式，而收發(fā)器塊則提供由 CPU 上運行的協(xié)議堆棧控制的 MAC 和 PHY 功能，以及高級協(xié)議和應用軟件。

圖 1：NXP 的 JN516x 系列無線 MCU 框圖

雖然調(diào)制解調(diào)器提供數(shù)字收發(fā)器在 250 kbit/s 下符合 IEEE 802.15.4 標準所需的所有必要調(diào)制和擴頻功能，但基帶處理器提供 MAC 層的所有時序關鍵型的功能，使用專門硬件來確?？罩薪涌诘木_定時。 此硬件/軟件分區(qū)讓軟件可以實現(xiàn)協(xié)議以毫秒分辨率安排時序事件所需的事件定序，而硬件能夠以微秒時序分辨率實施特定的事件。 軟件可處理協(xié)議的較高層功能，例如，使用基帶處理器提供的服務在端點和協(xié)調(diào)器節(jié)點之間發(fā)送管理和數(shù)據(jù)消息（圖 2）。

圖 2：NXP JN516x 系列基帶協(xié)處理器框圖

安全協(xié)處理器可由應用軟件訪問，以執(zhí)行加密/解密操作。 加密引擎的基于硬件的實現(xiàn)可大幅加快該過程。 此外，JN516x 還具有二十個通用型數(shù)字 I/O 引腳，以及兩個專用的數(shù)字輸出。

未來線路圖

高度集成的無線片上系統(tǒng)的另一個示例是Silicon Labs 推出的采用 ARM Cortex-M3 內(nèi)核的 EM358x 系列（圖 3）。

圖 3：Silicon Labs 的 EM358x 系列無線 SoC 框圖。

該系列還具備一個 2.4 GHz、符合 IEEE 802-15.4 標準的收發(fā)器。據(jù)Silicon Labs 所述，這一系列采用了一個高效架構(gòu)，超出了 IEEE 標準規(guī)定的動態(tài)范圍要求 15 dB 以上。 使用集成的接收通道濾波意味著，使用此系列 SoC 的器件可與使用 2.4 GHz 范圍的其他器件共存；這是智能家居的一個重要因素，因為對于許多（如不是全部）家用電器來說，預期是啟動無線功能的。

它在硬件中集成了許多 MAC 功能、AES128 加密加速器和自動 CRC 處理，其中包括自動 ACK 傳輸和接收、傳輸?shù)淖詣踊赝搜舆t和空閑信道評估，以及收到的數(shù)據(jù)包的自動濾波。 Ember 數(shù)據(jù)包追蹤接口還與 MAC 集成在一起，可以完整、非侵入式捕捉進出器件的所有數(shù)據(jù)包，且專門與 Ember 開發(fā)工具一起使用。

此處描述的兩個系列無線 MCU 專為實現(xiàn)ZigBee 協(xié)議而開發(fā)和定位，該協(xié)議已在智能家居應用中部署，但最近出現(xiàn)的線程協(xié)議預計會因其獨特功能而對面向智能家居的器件開發(fā)產(chǎn)生顯著而積極影響。 許多可支持 ZigBee 的 SoC 也將支持線程，因此為開發(fā)商和 OEM 提供了路線圖。

結(jié)論

智能家居將采用各種技術(shù)，包括智能電表、網(wǎng)關和家電。 盡管并非所有智能家居都可通過無線方式實現(xiàn)連接，但隨著 ZigBee 和線程等無線技術(shù)的不斷發(fā)展，大量智能電器將使用無線通信作為其連接家庭網(wǎng)關的主要（如不是唯一）形式。

IPv6 的繼續(xù)發(fā)展是這一演變的基礎，可以說線程是這一方面的首選協(xié)議，因為它專為利用互聯(lián)網(wǎng)地址擴展而開發(fā)。 這將促使各種最終應用連接到家中，同時產(chǎn)生對一系列新設備的需求。

在短短幾年之后，房主也許可能會問自己，在無法從聯(lián)網(wǎng)世界的任何地方監(jiān)視與控制家居的各個方面時，他們曾經(jīng)是如何進行管理的。