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智慧家庭5大连接技术
 

【作者: 恩智浦半導體】2017年10月30日 星期一

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智慧家庭时代,家中每一处布置皆和主人一样拥有智慧,我们只要安心躺在沙发上,让整个家自行运作。而实现这样的智慧生活,都离不开强大的连接技术。要实现家用设备与操作者之间的「心有灵犀」,就必须设法变革传统「双手+按钮」的操作型态,解决「最後一哩传输」的问题。


为此,恩智浦半导体运用五大连接技术,包含ZigBee物联网路技术、BLE低功耗蓝牙技术、Kinetis W无线解决方案、i.MX应用处理器与NFC-Commissioning近距离无线通讯连接技术,藉以建立一个运筹帷??的「技术联盟」,使现代家电得以彼此「合纵连横」,提前进入万物互联的时代。


智慧家庭时代已经到来


图1
图1

请想像以下场景:


刚结束一周风尘仆仆的出差,你一手拖着沉重的行李箱,一手提着为家人准备的礼物,走到家门囗忽然停住脚步,钥匙放哪儿了?你没有立刻放下大包小包翻找,而是用手腕轻触门锁,蓝牙智慧锁立刻辨识你的公事包里已经配对的手机,家门轻启。


开门的瞬间,家里的智慧设备已经感知到你的归来,进入工作状态,欢迎你回家。搭载i.MX6微处理器的恒温器,早已熟知你的喜好,把家里调整为你最适应的温度和湿度。打开行李箱,把换洗衣物丢进智慧洗衣机,用手机在NFC标签上轻轻一触,机器立刻按照早已设置好的水温和时间,根据衣物类型自动清洗。你走到红酒柜前,取出保存在恒温酒柜中的隹酿,犒赏辛苦工作的自己。


不在家的日子,智慧温控设备关掉卧室与客厅的空调,却懂得让红酒始终保存在恒温状态,这一切资料都可以透过云端即时掌握。拿着酒杯坐上沙发,用手机将具有NFC-Commissioning功能的灯光调至柔和状态。接着,轻轻挥手,智慧手环透过MCU检测皮肤电流,识别手势,心有灵犀地挑出喜爱的电影,搭载强大i.MX 6QP处理器的影音设备立即献上高画质3D影音。


这一切,不在未来,更不在远方,智慧家庭已经由梦想迈向现实。恩智浦五大智慧家庭连接技术,得以让此情境即刻成真。


八面玲珑ZigBee

ZigBee解决方案奠基ZigBee PRO mesh网路通讯协定,具备多项针对现今市场和不断演化的风险环境设计全新安全功能。该方案提供环保的全球无线标准,透过最广泛的设备互连,实现智慧连结。ZigBee在短距离无线通讯中的表现使其适用於居家环境。就像八面玲珑的交际达人,连接着家中大大小小的智慧设备。


ZigBee家庭自动化(HA)是一种全球标准,确保对电灯、暖气、窗帘、百叶窗和门锁等家用电器的灵活控制。家用电器可以透过各种元件进行无线控制,如开关、感测器、遥控器、手机和电脑等。ZigBee HA所具有的创新功能则可用於家庭装配,运用智慧型手机、平板电脑和笔记型电脑等消费电子技术即可完全实现整合控制。


近年,恩智浦与小米公司合作,为其「智慧家庭套装」提供高效能低功率、长距离JN516x全新无线微控制器及其相应的智慧家庭解决方案,配备经过认证的ZigBee、LightLink、Home Automation、GreenPower软体通讯协定堆叠(protocol stack)。这次合作让恩智浦帮助人们实现「智慧生活,安全连结」的使命得以进一步贯彻。


以少胜多BLE

低功耗蓝牙BLE(Bluetooth Low Energy)技术,从蓝牙V4.0开始作为核心规范的一部分,可以满足小型电池供电设备进行低功耗无线连接要求,并大大延长电池寿命。BLE技术符合当下「Less is more」的极简主义生活态度,耗能更少,负担更小,力求以少胜多。



图2 : BLE低功耗蓝牙控制器
图2 : BLE低功耗蓝牙控制器

所有的智慧设备都需要相对应的电源来保证正常运作,其中一部分直接由家庭的内牵电线进行供电,但还有很多居家设备需要利用电池供电,如智慧水表、智慧门锁系统等。而这些设备必须保证即使断电也能正常运作,还要与手机或其他控制设备进行通讯,同时要求待机时间长达一年甚至数年之久,因此低功耗的无线通讯技术成为即时连线的关键,BLE便在这趋势下引领风潮。


智谋无双打造「强大脑」

Kinetis W系列微控制器整合IEEE 802.15.4和BLE双模射频收发器,采用ARM Cortex核心,多功能整合能够建立可靠、安全、低功耗的嵌入式无线解决方案。使用Kinetis W系列微控制器的家用设备则拥有智谋无双的「最强大脑」。


恩智浦Kinetis W系列微控制器扩展智慧家庭的无限可能,适用於无线连接、保障资料安全、延长电池寿命等多种使用需求。搭载Kinetis W系列微控制器的烟雾警报器可以即时监测室内的烟雾及有害气体。使用恩智浦Kinetis W系列微控制器的智慧灯泡可以轻松与手机、平板电脑等电子设备连接进行无线控制,亮度、颜色随心所欲,打造专属的灯光环境。



图3 : Kinetis W系列微控制器
图3 : Kinetis W系列微控制器

融会贯通i.MX

在嵌入式处理领域,微控制器(MCU)和应用处理器(MPU)二者的融合已成为最新趋势,产品设计人员越来越需要高效率、高性能的嵌入式处理器,可以在不必增加成本和功耗的前提下进行产品升级,满足更丰富的显示功能、更强大的资料处理能力和更简单的使用要求。


恩智浦为应用处理器和MCU领域的制造商,善用产业领域的独特优势,有助於用户跨越这两个不同的限制设计出新产品。全新的i.MX RT系列是这类新型跨界处理应用的成功例子,填补了工业和消费性市场对效能与使用简易性间的空白。


i.MX应用处理器建构於ARM的多核心解决方案,适用家庭场景中的多媒体和显示应用,具有可扩展性、高效能和低功耗等特点。i.MX RT系列的核心运行速度高达600 MHz,是目前高性能水准的Cortex-M7解决方案。就连线性而言,i.MX6系列中包含多功能外接囗,提供多种无线标准的支援,如Wi-Fi、蓝牙、BLE、Zigbee、Thread等。藉由完全整合的电源管理控制器、DC-DC转换器和高效的电源控制,i.MX RT系列可以实现较低的动态功耗,有效延长家电产品的电池寿命。



图4
图4

一呼百应 NFC-Commissioning

NFC(Near Field Communication近距离无线通讯)是当前热门技术,可提供极高的安全性和便利性,与智慧家庭的需求不谋而合,使崭新的互动方式成为可能。只需轻触一下,即可将家电和联网设备加到家用网路,只要安装正确的应用程式,就能实现智慧型手机和平板电脑的控制或设置,恩智浦极力推广NFC技术在智慧家庭的应用。



图5 : NFC技术解决方案
图5 : NFC技术解决方案

在家庭场景中,NFC强大的短距离资料传输能力获得最隹体现。NFC支援三种通讯模式:读写模式(Reader/Writer Mode)、点对点模式(Peer-to-Peer Mode)和卡片模拟模式(Card Emulation Mode)。在此三种模式下,都仅需简单靠近便可启动传输。


在智慧家庭的照明领域,恩智浦推出的JN5169全新无线微控制器为具有NFC-Commissioning功能的元件。JN5169配备经过认证的ZigBee、LightLink、Home Automation、GreenPower软体通讯协定堆叠,可以提供低功率、长距离智慧照明解决方案。ZigBee的Commissioning可以将多个设备加入一个特定网路,使用者仅需轻触即可连接系统。另外,JN5169在连接效率上有所表现,+10dBm功率放大器可将恩智浦现有智慧家庭产品的连接范围翻倍。


合纵连横:五大技术联手得天下

在万物互联时代,得连接者可得天下。恩智浦五大连接技术持续提供助力:


*ZigBee技术构建快捷的短距离无线通讯,为智慧家庭提供高效网路环境


*低功耗蓝牙BLE技术减少消耗,让智慧家庭轻装上阵


*Kinetis W系列强大的功能让智慧家庭更加贴心


*i.MX应用处理器融合MCU与MPU,让智慧家庭的连接更高效


*NFC-Commissioning技术领先市场,实现智慧家庭的安全便捷管理。


五大技术合纵连横、齐心协力,让家庭变得更加舒适宜居,让智慧生活畅通无阻!


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