從互聯(lián)網(wǎng),、到移動互聯(lián)網(wǎng),、再到物聯(lián)網(wǎng)，連接的形態(tài)正在發(fā)生著翻天覆地的變化,?；ヂ?lián)網(wǎng)時代，主要是電腦與網(wǎng)絡間的連接;移動互聯(lián)網(wǎng)時代,，則使得手機與電腦和網(wǎng)絡連接在一起,。而物聯(lián)網(wǎng)時代，將會讓各種各樣形態(tài)的智能產(chǎn)品,，從手機,、手表、手環(huán)等個人相關的產(chǎn)品,，到汽車,、音箱,、空調等家用產(chǎn)品,，再到智慧農(nóng)業(yè)、智慧工業(yè)等相關的產(chǎn)品,，都將進行相互連接,。
據(jù)研究數(shù)據(jù)顯示，到2020年,，物聯(lián)網(wǎng)連接的設備將達750億臺,。這些產(chǎn)品間的互聯(lián)，是實時而且是長久的,，有些需要幾年甚至幾十年,。要實現(xiàn)這種互聯(lián)，超低功耗成為物聯(lián)網(wǎng)的關鍵要素,。如何實現(xiàn)設備間的超低耗連接,，關鍵要從無線連接技術、到芯片,、傳感器,、微處器理等上游技術方案的優(yōu)化。
藍牙發(fā)布2016技術藍圖 提升距離,、速度及MESH聯(lián)網(wǎng)
藍牙技術,、Zigbee、Wi-Fi是三種主流無線連接技術，藍牙以點對點的超低低功耗見長,，Zigbee以低功耗和MESH自組網(wǎng)見長,，而Wi-Fi則以大數(shù)據(jù)高帶傳輸見長。為強化在物聯(lián)網(wǎng)的應用,，Wi-Fi聯(lián)盟推出低功耗Wi-Fi技術,，Zigbee聯(lián)盟宣布Zigbee3.0獲批。在發(fā)布藍牙4.2之后,，近日藍牙聯(lián)盟發(fā)布了2016年的技術藍圖,。
對于藍牙2016年的技術藍圖，藍牙技術將實現(xiàn)更長通信距離,、更快傳輸速度及Mesh聯(lián)網(wǎng)功能,。同時，宣傳其開發(fā)工具Bluetooth Developer Studio上線以及發(fā)布全新藍牙網(wǎng)關架構發(fā)布,?！敖衲辏{牙技術的演進將進一步為包括智能家居,、工業(yè)自動化,、基于位置的服務和智能基礎設施等高速增長行業(yè)注入更多動能?！彼{牙技術聯(lián)盟開發(fā)者計劃總監(jiān)何根飛指出,。
在通信距離上，Bluetooth Smart的射程范圍最多將可擴大4倍,，改變智能家居和基礎設施領域的應用,，為整個室內空間或戶外中的不同使用情境提供傳輸距離更長、連接品質更穩(wěn)健的無線連接,。傳輸速度在不增加功耗的情況下也將提升至當前的100%,，可為關鍵性應用如醫(yī)療設備實現(xiàn)更快速地數(shù)據(jù)傳輸，以提高反應速度并降低時間延遲,。而Mesh聯(lián)網(wǎng)功能則能讓藍牙網(wǎng)絡的覆蓋范圍得以遍及整棟建筑或整戶住宅,，使得范圍內的藍牙設備彼此互聯(lián)，開啟智能家居和工業(yè)自動化的更多應用可能,。
同時,，為了推動藍牙設備與其他連接技術設備的連接，藍牙技術聯(lián)盟宣布推出傳輸發(fā)現(xiàn)服務（Transport Discovery Service;TDS）,，提供利于設備發(fā)現(xiàn)并連接的通用框架,。未來，無論設備采用哪種無線技術,，透過TDS,，設備間能夠實現(xiàn)彼此發(fā)現(xiàn)并連接,。何根飛指出：“TDS讓設備僅需最少的電量即可運行，將為物聯(lián)網(wǎng)（IoT）解決了一項重要的難題,。
此外,，宣布開放藍牙網(wǎng)關架構并推出入門工具套件，助力開發(fā)者快速為藍牙產(chǎn)品創(chuàng)建互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關,。具有藍牙功能的傳感器能透過藍牙技術連接網(wǎng)關設備,，向云端傳遞數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)交換。該架構讓所有人都能對固定式的,、具有藍牙功能的傳感器進行遠程監(jiān)測和控制,，藉此擴展了物聯(lián)網(wǎng)的潛在應用領域。
多協(xié)議SoC方案應運而生 簡化IoT連接
在多種無線連接技術真正融合之前,，仍存在著多種連接方式,。為了簡化物聯(lián)網(wǎng)的連接，半導體企業(yè)開始推出多協(xié)議芯片方案,。
近日,，Silicon Labs公司推出多協(xié)議片上系統(tǒng)（SoC）Wireless Gecko產(chǎn)品系列，為物聯(lián)網(wǎng)設備提供靈活的連通性和價格/性能選擇,。Wireless Gecko產(chǎn)品包括三個系列的多協(xié)議SoC,，分別針對IoT使用場景和最普遍的無線協(xié)議而優(yōu)化：一是Blue Gecko系列，Bluetooth Smart連接,，具有理想的輸出功率和傳輸距離,。二是Mighty Gecko系列，針對網(wǎng)狀網(wǎng)絡的最佳ZigBee和Thread連接,。三是Flex Gecko系列,，針對各種應用中靈活的專有無線協(xié)議選項。
“多協(xié)議SoC是一個新概念,。具體來說，就是指能夠在一個芯片上實時運行兩種協(xié)議,。從單一協(xié)議到多協(xié)議并行的不同類型,，其復雜程度逐漸增加。其實,，最令客戶感興趣的是,，多協(xié)議產(chǎn)品系列能夠創(chuàng)造出更智能的應用場景?！?Silicon Labs物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品營銷副總裁Daniel Cooley表示,。
在應用案例上，Daniel Cooley指出在醫(yī)院的實際應用,。以前的控制方式主要是醫(yī)院護士站中有一個系統(tǒng)控制病床,。不過,，當護士離開時就無法操控。現(xiàn)在廠商在生產(chǎn)的醫(yī)用病床上裝有很多傳感器,，且使用的是網(wǎng)狀網(wǎng)絡,，實現(xiàn)病床之間、病床和醫(yī)院的信息總控室之間的連接和通信,。同時病床里面還有很多動力組件,，可以進行床位的位置調控。護士人手配一臺平板電腦,，操控的動作可以轉移到平板電腦上,，當護士走近病床時，通信從ZigBee網(wǎng)狀網(wǎng)絡切換到藍牙連接,，平板電腦可以獲得與病床相關的信息,，并且對病床進行操控;而當護士離開病床時，該病床的通信協(xié)議又會從藍牙切換到ZigBee網(wǎng)狀網(wǎng)絡,，直接和護士站的信息控制中心進行溝通和互動,。
此外，Silicon Labs推出即插即用型模塊解決方案來簡化Wi-Fi連接,。WGM110模塊是添加Wi-Fi功能到各類設備的解決方案,，例如工業(yè)/M2M系統(tǒng)、無線傳感器,、遙控器,、恒溫器、可連接家居產(chǎn)品,、汽車信息娛樂系統(tǒng),、銷售終端設備、健身和醫(yī)療設備等,。
芯片廠商思路調整 從系統(tǒng)角度整合硬件,、軟件和套件
此前，半導體廠商重點在于推動技術的提升,，隨著物聯(lián)網(wǎng)應用的多樣化和應用需求的多元化,，企業(yè)開始從專注于技術的提升轉向如何更好地滿足客戶的需求。從芯片廠商的思維轉向系統(tǒng)思維,。
在推動物聯(lián)網(wǎng)的連接應用上,，ST在推動MCU的發(fā)展上開始有所轉變?！拔覀儚南到y(tǒng)角度考慮來整合器件,、軟件和套件，而不僅僅是芯片,?！币夥ò雽w大中華與亞太區(qū)微控制器市場及應用總監(jiān)James Wiartge指出,。
在推進MCU在物聯(lián)網(wǎng)的應用中，需要有4個要素,。意法半導體STM32超低功耗和網(wǎng)絡微控制器市場經(jīng)理Hakim Jaafar指出：“一是低功耗,，未來會有很多傳感器和傳感器相連的供電電池，整個系統(tǒng)要更低的功耗,。二是怎么優(yōu)化動態(tài)模式下的功耗非常關鍵,。電池能量是固定的，如何延長其壽命,，需要從功耗入手,。功耗有靜態(tài)和動態(tài)兩種，優(yōu)化動態(tài)模式的功耗是關鍵,。三是如何把系統(tǒng)做得更加精簡,。四是成本，BOM需要越簡單,，這就要求集成度越高,，用戶采購成本和制造成本、系統(tǒng)成本會更低,?！?/p>
針對物聯(lián)網(wǎng)領域的應用，未來MCU的布局將以低功耗,、小引角,、無線為主。對此,，為推出對能效應用敏感的微控制器,，意法半導體今年推出了ARM CortexM0+STM32L0微控制器，該產(chǎn)品的主要低功耗外設包括低功耗ADC,，它1000次/秒進行12位分辨率采樣時,，功耗為41μA，以及超低功耗定時器（16位定時器）,，在超低功耗模式下可以運行;低功耗模式包括停止模式,，在保留RAM全部數(shù)據(jù)且能夠自動喚醒情形下，消耗340nA,。
隨著物聯(lián)網(wǎng)應用的不斷深入，半導體廠商的的競爭點發(fā)生了變化,，企業(yè)開始從打造技術優(yōu)勢轉向打造整體方案優(yōu)勢,。“我們已經(jīng)不會在意到底是8位還是32位,，而是在意客戶需要的性能,、功耗和成本,，什么樣的內核對用戶來講是最合適的?！盚akim Jaafar表示,，“過去應用比較簡單，現(xiàn)在應用會越來越復雜,，特別是軟件,、系統(tǒng)層面要求會越來越多，僅僅靠一個供應商很難做Sub System,，我們會和合作伙伴一起做Sub System,。”
在應用案例上,，一是手機傳感器融合,，提供的方案是MCU+傳感器+合作伙伴軟件，這是Sub System,，用戶把sub System集成到手機里,，加上自身的應用系統(tǒng)可以形成完整的應用系統(tǒng);二是可穿戴方面，方案是MCU+傳感器+算法+顯示+用戶自身的軟件/算法,，從而形成完整的系統(tǒng),。