在11月舉行的2014德國慕尼黑電子展上,物聯網技術繼續擔當主角。半導體廠商以及嵌入式軟件供應商正著手研發基于物聯網架構的各種解決方案。因此傳感器的低功耗節點設計亦具備多重選擇。
NXP、賽普拉斯半導體和Atmel也在降低功耗方面做出大量研究工作,而且還增加了諸如可編程邏輯單元等外設。與此同時,新協議的出現也增加了無線節點的量。
在工廠、企業和家庭之間衍生了許多新的系統連接方式,不難理解,這一結果是由其它類協議(如線程)導致的。
如下是本次電子展上的7大IoT控制方案:
1 NXP半導體
NXP把LCP54100設為傳感器節點中心,并且將ARM 100MHz,32位超低功耗Cortex-M0+內核與Cortex-M4處理器結合。前者是用來管理外設和監視系統,后者是做復雜運算處理功能。此款設備主攻電池供電的傳感器融合應用。
NXP已經在ROM和API上配置功率分步,以管理芯片的外圍設備和內核的頻率、休眠模式,這些均可直接做變換。電壓可依據不同頻率的設置在0.85V-1.35范圍內調整,外圍設備包括一個12位ADC。
另外這款90nm 54100還配有258KB閃存和104KB SRAM,采用了3.3*3.3mmm芯片封裝。NXP同時與博世傳感、基于博通WiFi模塊的Ackme合作,共同打造物聯網控制器。
2 賽普拉斯半導體
塞普拉斯半導體的首款單片BLE產品包括ARM M0+控制器應用,IoT節點用于自定義狀態機的可編程邏輯單元。
賽普拉斯利用特殊的方式在相關信號到來的瞬間喚醒芯片,在監測到信號的同時孤立的運算放大器也會暫停休眠模式,并且使8MHz ARM Cortex M0+控制器進入工作狀態。
該產品的外圍設備有PsoC CapSense接觸控制器,LCD驅動器,SAR數據變換器,兩個低功耗比較器,還有128KB閃存和16KB的SRAM。
難得的是,此產品在深度隨眠狀態的電流僅為1.3μA,“冬眠”狀態更是低至50nA。
這些特質主要因為可編程邏輯陣列可在無需控制器的狀態下工作,這大大降低了產品的功耗。
片上換衡器的使用同樣減少了天線設計時的外部元件,這些芯片采用68腳CSP和56腳QFN封裝,有望于12月亮相。
3 Atmel
Atmel最新搭載ARM Cortex-M0+ 32位控制器實現了突破性的低功耗級別,在運行狀態僅有40μA/MHz的功耗,休眠模式更是低至200nA。SAML21配有全速USB主機、12位模擬、AES和觸摸傳感電容,電池壽命可達十年。
SAM L21正在進行打樣階段,預計明年2月可投入使用。
4 飛思卡爾
KW2x可輕松實現基于線程協議,主要針對家庭IoT應用。
此協議有谷歌Nest創立,以提供本地IPv6的連接。其基于6LoPAN,由IEEE802.15.4演變而來。
KW2x集成了一個2.4GHz 6LoPAN前端,具有數據處理功能的50MHz Cortex-M4 CPU,512KB閃存,64KB SRAM和Flex存儲。外圍設備有USB、加密加速計、16位ADC和定時器。
無線電收發器接收靈敏度為-102dBm,最大發送功率為8dBm。
MKW2x采用的是8*8mm LGA封裝,有63個接口。
5 Semtec
混合信號設計商Semtec已經將遠程無線收發器和Microchip 8位 PIC18控制器結合,這為868MHz、915MHz和400MHz等GHz級帶寬以下的物聯網創造了低成本、遠距離的節點。
本次電子展上Semtec展示了其利用10個網關控制節點環繞慕尼黑市的應用。
Semtec還與IBM合作,旨在提升LoRa MAC運行ARM控制器的代碼效率,這對飛思卡爾、NXP和ST的控制器均有很大的提升作用。
6 Neocortec
哥本哈根企業Neocortec研制了一種低功耗網狀網絡協議,主要用在TI的8位CC2510控制器上。
這個協議可讓節點在網絡中隨時添加,為達到良好的效果,代碼傳輸基于系列ID,并且數據以最有效的路線在網絡間傳輸。此協議還包含AES加密技術。
7 Microchip
在8位、16位和32位的開發環境中,性能和外設均與代碼編譯器相關。所有的端口、定時器、開關等利用同一個名字。Microchip表示這僅僅是10年前的難題。
在低功耗物聯網傳感器上,Microchip建議使用有適當容量的閃存和無線連接功能的8位控制器,例如XLP系列。這個250nm CMOS處理器在睡眠狀態功耗僅為20nA。考慮到電池型號的不同,自放電數量級必須大于睡眠模式的功耗。
在此情況下,同樣無需擔心加密問題,AES在8位處理器依然一直保持良好的效率。
不過,如果需要更強大的IoT節點,例如在圖像數據壓縮的功能,16為處理器將更合適。同時傳感器也需要隨之改變,帶有數字信號處理功能的PIC24是一個不錯的選擇。更重要的是,32位內核在IP棧中不可或缺。