IoT布局有「道」，看IC廠商如何化繁為「簡」？

引言： 為實現物聯網的萬物互聯，藍牙無線連接技術進一步強化連接能力和通信距離。

同時，半導體企業開始推出多協議晶片方案。

此外，並從專注於技術的提升轉向如何更好地滿足客戶的需求。

從網際網路、到移動網際網路、再到物聯網，連接的形態正在發生著翻天覆地的變化。

網際網路時代，主要是電腦與網絡間的連接;移動網際網路時代，則使得手機與電腦和網絡連接在一起。

而物聯網時代，將會讓各種各樣形態的智能產品，從手機、手錶、手環等個人相關的產品，到汽車、音箱、空調等家用產品，再到智慧農業、智慧工業等相關的產品，都將進行相互連接。

據研究數據顯示，到2020年，物聯網連接的設備將達750億台。

這些產品間的互聯，是實時而且是長久的，有些需要幾年甚至幾十年。

要實現這種互聯，超低功耗成為物聯網的關鍵要素。

如何實現設備間的超低耗連接，關鍵要從無線連接技術、到晶片、傳感器、微處器理等上游技術方案的優化。

藍牙發布2016技術藍圖 提升距離、速度及MESH聯網

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自組網見長，而Wi-Fi則以大數據高帶傳輸見長。

為強化在物聯網的應用，Wi-Fi聯盟推出低功耗Wi-Fi技術，Zigbee聯盟宣布Zigbee3.0獲批。

在發布藍牙4.2之後，近日藍牙聯盟發布了2016年的技術藍圖。

對於藍牙2016年的技術藍圖，藍牙技術將實現更長通信距離、更快傳輸速度及Mesh聯網功能。

同時，宣傳其開發工具Bluetooth Developer Studio上線以及發布全新藍牙網關架構發布。

「今年，藍牙技術的演進將進一步為包括智能家居、工業自動化、基於位置的服務和智能基礎設施等高速增長行業注入更多動能。

」藍牙技術聯盟開發者計劃總監何根飛指出。

在通信距離上，Bluetooth Smart的射程範圍最多將可擴大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療設備實現更快速地數據傳輸，以提高反應速度並降低時間延遲。

而Mesh聯網功能則能讓藍牙網絡的覆蓋範圍得以遍及整棟建築或整戶住宅，使得範圍內的藍牙設備彼此互聯，開啟智能家居和工業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，藍牙技術聯盟宣布推出傳輸發現服務(Transport Discovery Service;TDS)，提供利於設備發現並連接的通用框架。

未來，無論設備採用哪種無線技術，透過TDS，設備間能夠實現彼此發現並連接。

何根飛指出：「TDS讓設備僅需最少的電量即可運行，將為物聯網(IoT)解決了一項重要的難題。

此外，宣布開放藍牙網關架構並推出入門工具套件，助力開發者快速為藍牙產品創建網際網路網關。

具有藍牙功能的傳感器能透過藍牙技術連接網關設備，向雲端傳遞數據並進行數據交換。

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測和控制，藉此擴展了物聯網的潛在應用領域。

多協議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。

為了簡化物聯網的連接，半導體企業開始推出多協議晶片方案。

近日，Silicon Labs公司推出多協議片上系統(SoC)Wireless Gecko產品系列，為物聯網設備提供靈活的連通性和價格/性能選擇。

Wireless Gecko產品包括三個系列的多協議SoC，分別針對IoT使用場景和最普遍的無線協議而優化：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，針對網狀網絡的最佳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議選項。

「多協議SoC是一個新概念。

具體來說，就是指能夠在一個晶片上實時運行兩種協議。

從單一協議到多協議並行的不同類型，其複雜程度逐漸增加。

其實，最令客戶感興趣的是，多協議產品系列能夠創造出更智能的應用場景。

」 Silicon Labs物聯網產品營銷副總裁Daniel Cooley表示。

在應用案例上，Daniel Cooley指出在醫院的實際應用。

以前的控制方式主要是醫院護士站中有一個系統控制病床。

不過，當護士離開時就無法操控。

現在廠商在生產的醫用病床上裝有很多傳感器，且使用的是網狀網絡，實現病床之間、病床和醫院的信息總控室之間的連接和通信。

同時病床裡面還有很多動力組件，可以進行床位的位置調控。

護士人手配一台平板電腦，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網狀網絡切換到藍牙連接，平板電腦可以獲得與病床相關的信息，並且對病床進行操控;而當護士離開病床時，該病床的通信協議又會從藍牙切換到ZigBee網狀網絡，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/M2M系統、無線傳感器、遙控器、恆溫器、可連接家居產品、汽車信息娛樂系統、銷售終端設備、健身和醫療設備等。

晶片廠商思路調整 從系統角度整合硬體、軟體和套件

此前，半導體廠商重點在於推動技術的提升，隨著物聯網應用的多樣化和應用需求的多元化，企業開始從專注於技術的提升轉向如何更好地滿足客戶的需求。

從晶片廠商的思維轉向系統思維。

在推動物聯網的連接應用上，ST在推動MCU的發展上開始有所轉變。

「我們從系統角度考慮來整合器件、軟體和套件，而不僅僅是晶片。

」意法半導體大中華與亞太區微控制器市場及應用總監James Wiartge指出。

在推進MCU在物聯網的應用中，需要有4個要素。

意法半導體STM32超低功耗和網絡微控制器市場經理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，整個系統要更低的功耗。

二是怎麼優化動態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。

功耗有靜態和動態兩種，優化動態模式的功耗是關鍵。

三是如何把系統做得更加精簡。

四是成本，BOM需要越簡單，這就要求集成度越高，用戶採購成本和製造成本、系統成本會更低。

」

針對物聯網領域的應用，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，該產品的主要低功耗外設包括低功耗ADC，它1000次/秒進行12位解析度採樣時，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全部數據且能夠自動喚醒情形下，消耗340nA。

隨著物聯網應用的不斷深入，半導體廠商的的競爭點發生了變化，企業開始從打造技術優勢轉向打造整體方案優勢。

「我們已經不會在意到底是8位還是32位，而是在意客戶需要的性能、功耗和成本，什麼樣的內核對用戶來講是最合適的。

」Hakim Jaafar表示，「過去應用比較簡單，現在應用會越來越複雜，特別是軟體、系統層面要求會越來越多，僅僅靠一個供應商很難做Sub System，我們會和合作夥伴一起做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+合作夥伴軟體，這是Sub System，用戶把sub System集成到手機里，加上自身的應用系統可以形成完整的應用系統;二是可穿戴方面，方案是MCU+傳感器+算法+顯示+用戶自身的軟體/算法，從而形成完整的系統。

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【作者】慕容素娟（微信號：murong199）智慧產品圈副主編