伴隨物聯網高速發展,無線通信技術的應用也越來越廣泛。當下,業內人士關注的焦點都聚集在智能家居、可穿戴設備、無線充電、NFC乃至車聯網行業。然而,這些讓我們享受智能生活的新 科技遲遲未得普及,其中最根本的原因當屬技術短板的存在,解決無線通信技術瓶頸迫在眉睫。
因此,國內外巨頭相繼制定戰略規劃,各自推出最有特色的產品作為代表作,為物聯網這一龐大市場布局。目前,無線通信市場廠商參差不齊,無線通信產品更是玲瑯滿目。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而設
TI推出的 SimpleLink WiFi 系列WIFI平臺,專為IoT而設計,包括CC3100/3200,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備的開發。
CC3200集成了可編程 ARM? Cortex?-M4 MCU,允許客戶添加其特有的代碼;而CC3100已經為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云生態系統成員擁有了云連接支持能力。
兩款產品都可讓用戶利用快速連接、云支持和片上WiFi、互聯網和穩健的安全協議實現針對IoT的簡易型開發,無需具備開發連接型產品的先前經驗,就能夠輕松地為眾多的家用、工業和消費類電子產品增添嵌入式WiFi和互聯網功能。
該平臺不僅能應用于智慧家居,也能應用于工業通信。例如可用于工業設備的無線服務通道,為無監視器的非接入式設備提供智能、便利和服務;可采用現有的 WiFi 網絡基礎設施以實現電池供電式設備的室內資產跟蹤;還可給工廠配電板增添WiFi功能以對耗電量和設置等進行控制、監測和分析,實現智能能源控制。
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),是全球領先的有線和無線通信半導體公司。Broadcom產品在家庭、辦公室和移動環境中無縫提供語音、視頻、數據和多媒體連接。憑借業界最廣泛且一流的片上系統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,能夠將產品功耗降到競爭對手同類型產品的10%,這在移動設備電池容量未能提升,而耗電元件漸多的環境下,是一個很重要的優點,相信這也是能夠吸引大部分廠家選用該方案的出發點之一。
第三,這個產品的尺寸和外圍元器件都做了很大優化,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,對于整個產品來說,也能夠簡化開發難度。
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用方面都向客戶開放的同時,還將NFC軟件棧應用到Android 4.2操作系統。博通還會在接下來會根據Android系統的升級,持續提供相關的升級支持。
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,由飛利浦公司創立,已擁有五十年的悠久歷史,主要提供工程師與設計人員各種半導體產品與軟件,為移動通信、消費類電子、安全應用、非接觸式付費與連線,以及車內娛樂與網絡等產品帶來更優質的感知體驗。
從2011年開始,恩智浦就以智能照明為突破口,進攻物聯網,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網的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標準的無線收發器以及一系列豐富的模擬、數字外設。配合超低的工作電流和低功耗睡眠特性,可以使設備利用紐扣電池供電并延長電池的壽命。
JN516x評估套件提供系統開發所需的所有構件,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固件的互聯網路由器以及完整的軟件設計套件。
對智能照明、住宅自動化和能源管理應用而言,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雜的片上系統(SoC)器件,再到包括參考設計、應用軟件、制造工具與規范的完整的平臺解決方案,其主要產品類型有3000多種。
ST去年發布了一款擁有業界最高能效的Bluetooth4.0低功耗單模芯片BlueNRG固件可升級網絡處理器,瞄準Bluetooth Smart應用。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用配件實現更長的電池使用壽命,及更小、更輕的電池尺寸。
ST的BlueNRG網絡處 理器可提供Bluetooth Smart設備與Bluetooth Smart Ready主設備(例如智能手機或平板電腦)相連所需的全部功能。擁有同類產品中最低的工作電流,使超低功耗設備僅需一枚精巧的紐扣電池即可工作長達數月 甚至數年之久。BlueNRG符合最新的Bluetooth4.0藍牙標準,內置專用射頻接口、處理器和藍牙固件,以簡化無線產品設計,讓工程師集中精力 研發創新應用。憑借BlueNRG IC無與倫比的能效,可實現優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,模式轉換速度塊,從而可最大限度降低非使用狀態下的耗電量。
此外,BlueNRG能夠讓設計人員靈活的選擇最喜歡的主微控制器,并配備在外部應用處理器上運行的Bluetooth Low-Energy協議棧。片上非易失性存儲器可輕松實現固件升級,確保應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協議棧:GAP、GATT、SM、L2CAP、LL、RF-PHY
7.3mA(RX模式),最大電流8.2mA(發送模式,0dBm)
可編程輸出功率:-18dBm至8 dBm
高達96dB RF連接預算
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,更適合應用在穿戴式裝置上。
5、飛思卡爾 Kinetis KW系列無線模塊在Zigbee領域有優勢
MCU是飛思卡爾的戰略重點,在物聯網時代,飛思卡爾通過整合MCU和Zigbee無線技術和RF收發器,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和互聯網協議規范息息相關處理和存儲器需求。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網產品組合的擴展,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開發工具,可進一步加快產品開發速度。
KW2x無線MCU主要在智能能源、家庭/樓宇自動化、醫療保健、家庭娛樂等場景使用,典型的應用有:由儀表、網關家用顯示器和互連設備構成的家庭網絡;聯網樓宇控制以及具備燈光控制、暖通空調和安保等功能的家庭自動化應用。
6、Atmel SmartConnect SAM W23模塊 融合無線與控制優勢
在通訊領域,ATMEL可以提供一系列從手機的FLASH存儲器到無線語音和數據通訊所需的復雜元件和芯片集。不斷壯大的基帶控制器和射頻元件家族則瞄準了傳統的市場以及新興的市場,如WLAN和藍牙,以及正為網絡和消費產品快速接受的高帶寬無線互連技術。
鑒于物聯網市場的強大攻勢,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系統芯片,實現了低功率MCU與Wi-Fi解決方案的結合。SAM W23模塊整合了WiFi功能,設計人員無需再學習WiFi堆棧,從而能夠專注于提升產品功能。
SAM W23模塊是為那些尋求將WiFi連接與IEEE802.11、RTOS、IP堆棧或RF進行整合的設計人員提供的理想解決方案,此外,該模塊可提供應用 和安全協議(如TLS)、集成網絡服務(TCP/IP堆棧)和標準的實時操作系統(RTOS),這些全部可以在Atmel Studio 6的集成開發平臺(IDP)通過簡單的串聯主機接口(SPI、UART)實現。
此模塊適用于為廣泛的住宅、醫療、工業、消費、智能能源和可穿戴設備市場。
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先半導體廠商,是一個針對高速,高密度,數字資料存貯和寬頻數字數據網絡市場,從事混合信號和數字信號處理集成電路設計、開發和供貨的廠商。
Marvell發布針對物聯網應用的全面的無線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收發器、網絡/無線協議棧的基礎上,還集成 了軟件開發套件和調試工具,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化,實現了深度低功耗狀態,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,實現經典藍牙與智能藍牙并存運行,內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品系列,基于該平臺大大減少開發時間。
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,搭配軟件開發平臺Marvell EZ-Connect,讓開發者短短幾天實現應用開發。適用于可穿戴設備、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、工業互 聯網等市場。
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 先的單片機和模擬半導體供應商,為全球數以千計的消費類產品提供低風險的產品開發、更低的系統總成本和更快的產品上市時間。到目前為止,Microchip公司已推出微控制器外圍設備、模擬產品、RFID智能卡、KEELOQ保安產品,可設計出更全面,更具價值的嵌入控制系統方案,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發布,提供一個發射功率為7 dBm、接收靈敏度為-92.5 dBm的內置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(包括數百款PIC? MCU),也可以無需MCU地獨立運行,進行基本的數據采集和通信,其應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,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,照明類應用,以及醫療設備、可穿戴設備,玩具、標簽、表鏈和遙控裝置,基于脈沖和接 近傳感器的系統,甚至各種工業應用。
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研發公司,在以技術創新推動無線通訊向前發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,以期布局飛速發展的物聯網市場,這也是高通專門為物聯網應用推出的基于802.11n的單芯片平 臺。 QCA4002/4004不但在芯片設計上采用一顆單芯片處理器和內存,無需使用其它MCU產品,還同時納入了IP堆棧、軟件中間件架構AllJoyn以 及完整的網絡服務,以協助客戶以最低的開發成本,將低功耗WiFi功能增加至任何產品。由于采用的是單芯片設計,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,如動態功率調整Green TX功能,可讓設備在鄰近其他設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,可實現更節能的通信功能。另外,無論用戶開發高端或者低端的應用,平臺都可以滿足需求。
QCA4002與QCA4004的區別在于QCA4002是一個子系統,可用于一些要求強大的MCU或高內存的應用場景,通過搭配各種各樣的MCU或內存等來實現。而QCA4004用于一些較低端的應用,內置的CPU可以獨立實現很多應用。
QCA4002/4004可應用于家庭和辦公室的各種新設備,包括洗衣機、空調設備、熱水器等家電、消費電子產品以及用于家庭照明、安全和自動化系統的傳感器及智能插座。目前,海爾已在其洗衣機/烘干機和空調設備上采用了QCA4004。
10、MTK單芯片wifi soc MT7688/MT7681 為智能家居而設
***聯發科技股份有限公司(MediaTek.Inc)是全球著名IC設計廠商,專注于無線通訊及數字多媒體等技術領域。其提供的芯片整合系統解決方案,包含無線通訊、高清數字電視、光儲存、DVD及藍光等相關產品。
今年6月聯發科技發布兩款專為智能家居應用而設計的系統單芯片解決方案—MT7688與MT7681。MT7688為目前業界功耗最低的系統單芯片,支持Linux系統和802.11n Wi-Fi聯機;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,不僅奠定了聯發科技立足智能家居市場的優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產品特色:
內建MIPS24KEc/580MHz CPU、256 MB DDR1/2 RAM 與AES128/256加密引擎,可處理更為復雜或數據密集型的智能家居設備,如IP攝影機及家庭監控系統。
支持Linux平臺,完整的協議棧(protocol stack)有助于快速開發應用程序。
目前功耗最低的Linux平臺Wi-Fi SoC,功耗僅為之前產品的60%。
支持聯發科技的Smart Connection智能手機應用程序。
MT7681產品特色:
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備提供網絡服務。
支持GPIO及PWM智能化控制,另為移動設備的通訊提供UART與SPI界面。
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