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智慧家庭5大連接技術
 

【作者: 恩智浦半導體】   2017年10月30日 星期一

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智慧家庭時代,家中每一處布置皆和主人一樣擁有智慧,我們只要安心躺在沙發上,讓整個家自行運作。而實現這樣的智慧生活,都離不開強大的連接技術。要實現家用設備與操作者之間的「心有靈犀」,就必須設法變革傳統「雙手+按鈕」的操作型態,解決「最後一哩傳輸」的問題。


為此,恩智浦半導體運用五大連接技術,包含ZigBee物聯網路技術、BLE低功耗藍牙技術、Kinetis W無線解決方案、i.MX應用處理器與NFC-Commissioning近距離無線通訊連接技術,藉以建立一個運籌帷幄的「技術聯盟」,使現代家電得以彼此「合縱連橫」,提前進入萬物互聯的時代。


智慧家庭時代已經到來


圖1
圖1

請想像以下場景:


剛結束一周風塵僕僕的出差,你一手拖著沉重的行李箱,一手提著為家人準備的禮物,走到家門口忽然停住腳步,鑰匙放哪兒了?你沒有立刻放下大包小包翻找,而是用手腕輕觸門鎖,藍牙智慧鎖立刻辨識你的公事包裡已經配對的手機,家門輕啟。


開門的瞬間,家裡的智慧設備已經感知到你的歸來,進入工作狀態,歡迎你回家。搭載i.MX6微處理器的恆溫器,早已熟知你的喜好,把家裡調整為你最適應的溫度和濕度。打開行李箱,把換洗衣物丟進智慧洗衣機,用手機在NFC標籤上輕輕一觸,機器立刻按照早已設置好的水溫和時間,根據衣物類型自動清洗。你走到紅酒櫃前,取出保存在恆溫酒櫃中的佳釀,犒賞辛苦工作的自己。


不在家的日子,智慧溫控設備關掉臥室與客廳的空調,卻懂得讓紅酒始終保存在恆溫狀態,這一切資料都可以透過雲端即時掌握。拿著酒杯坐上沙發,用手機將具有NFC-Commissioning功能的燈光調至柔和狀態。接著,輕輕揮手,智慧手環透過MCU檢測皮膚電流,識別手勢,心有靈犀地挑出喜愛的電影,搭載強大i.MX 6QP處理器的影音設備立即獻上高畫質3D影音。


這一切,不在未來,更不在遠方,智慧家庭已經由夢想邁向現實。恩智浦五大智慧家庭連接技術,得以讓此情境即刻成真。


八面玲瓏ZigBee

ZigBee解決方案奠基ZigBee PRO mesh網路通訊協定,具備多項針對現今市場和不斷演化的風險環境設計全新安全功能。該方案提供環保的全球無線標準,透過最廣泛的設備互連,實現智慧連結。ZigBee在短距離無線通訊中的表現使其適用於居家環境。就像八面玲瓏的交際達人,連接著家中大大小小的智慧設備。


ZigBee家庭自動化(HA)是一種全球標準,確保對電燈、暖氣、窗簾、百葉窗和門鎖等家用電器的靈活控制。家用電器可以透過各種元件進行無線控制,如開關、感測器、遙控器、手機和電腦等。ZigBee HA所具有的創新功能則可用於家庭裝配,運用智慧型手機、平板電腦和筆記型電腦等消費電子技術即可完全實現整合控制。


近年,恩智浦與小米公司合作,為其「智慧家庭套裝」提供高效能低功率、長距離JN516x全新無線微控制器及其相應的智慧家庭解決方案,配備經過認證的ZigBee、LightLink、Home Automation、GreenPower軟體通訊協定堆疊(protocol stack)。這次合作讓恩智浦幫助人們實現「智慧生活,安全連結」的使命得以進一步貫徹。


以少勝多BLE

低功耗藍牙BLE(Bluetooth Low Energy)技術,從藍牙V4.0開始作為核心規範的一部分,可以滿足小型電池供電設備進行低功耗無線連接要求,並大大延長電池壽命。BLE技術符合當下「Less is more」的極簡主義生活態度,耗能更少,負擔更小,力求以少勝多。



圖2 : BLE低功耗藍牙控制器
圖2 : BLE低功耗藍牙控制器

所有的智慧設備都需要相對應的電源來保證正常運作,其中一部分直接由家庭的內牽電線進行供電,但還有很多居家設備需要利用電池供電,如智慧水錶、智慧門鎖系統等。而這些設備必須保證即使斷電也能正常運作,還要與手機或其他控制設備進行通訊,同時要求待機時間長達一年甚至數年之久,因此低功耗的無線通訊技術成為即時連線的關鍵,BLE便在這趨勢下引領風潮。


智謀無雙打造「強大腦」

Kinetis W系列微控制器整合IEEE 802.15.4和BLE雙模射頻收發器,採用ARM Cortex核心,多功能整合能夠建立可靠、安全、低功耗的嵌入式無線解決方案。使用Kinetis W系列微控制器的家用設備則擁有智謀無雙的「最強大腦」。


恩智浦Kinetis W系列微控制器擴展智慧家庭的無限可能,適用於無線連接、保障資料安全、延長電池壽命等多種使用需求。搭載Kinetis W系列微控制器的煙霧警報器可以即時監測室內的煙霧及有害氣體。使用恩智浦Kinetis W系列微控制器的智慧燈泡可以輕鬆與手機、平板電腦等電子設備連接進行無線控制,亮度、顏色隨心所欲,打造專屬的燈光環境。



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

融會貫通i.MX

在嵌入式處理領域,微控制器(MCU)和應用處理器(MPU)二者的融合已成為最新趨勢,產品設計人員越來越需要高效率、高性能的嵌入式處理器,可以在不必增加成本和功耗的前提下進行產品升級,滿足更豐富的顯示功能、更強大的資料處理能力和更簡單的使用要求。


恩智浦為應用處理器和MCU領域的製造商,善用產業領域的獨特優勢,有助於用戶跨越這兩個不同的限制設計出新產品。全新的i.MX RT系列是這類新型跨界處理應用的成功例子,填補了工業和消費性市場對效能與使用簡易性間的空白。


i.MX應用處理器建構於ARM的多核心解決方案,適用家庭場景中的多媒體和顯示應用,具有可擴展性、高效能和低功耗等特點。i.MX RT系列的核心運行速度高達600 MHz,是目前高性能水準的Cortex-M7解決方案。就連線性而言,i.MX6系列中包含多功能外接口,提供多種無線標準的支援,如Wi-Fi、藍牙、BLE、Zigbee、Thread等。藉由完全整合的電源管理控制器、DC-DC轉換器和高效的電源控制,i.MX RT系列可以實現較低的動態功耗,有效延長家電產品的電池壽命。



圖4
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一呼百應 NFC-Commissioning

NFC(Near Field Communication近距離無線通訊)是當前熱門技術,可提供極高的安全性和便利性,與智慧家庭的需求不謀而合,使嶄新的互動方式成為可能。只需輕觸一下,即可將家電和聯網設備加到家用網路,只要安裝正確的應用程式,就能實現智慧型手機和平板電腦的控制或設置,恩智浦極力推廣NFC技術在智慧家庭的應用。



圖5 : NFC技術解決方案
圖5 : NFC技術解決方案

在家庭場景中,NFC強大的短距離資料傳輸能力獲得最佳體現。NFC支援三種通訊模式:讀寫模式(Reader/Writer Mode)、點對點模式(Peer-to-Peer Mode)和卡片模擬模式(Card Emulation Mode)。在此三種模式下,都僅需簡單靠近便可啟動傳輸。


在智慧家庭的照明領域,恩智浦推出的JN5169全新無線微控制器為具有NFC-Commissioning功能的元件。JN5169配備經過認證的ZigBee、LightLink、Home Automation、GreenPower軟體通訊協定堆疊,可以提供低功率、長距離智慧照明解決方案。ZigBee的Commissioning可以將多個設備加入一個特定網路,使用者僅需輕觸即可連接系統。另外,JN5169在連接效率上有所表現,+10dBm功率放大器可將恩智浦現有智慧家庭產品的連接範圍翻倍。


合縱連橫:五大技術聯手得天下

在萬物互聯時代,得連接者可得天下。恩智浦五大連接技術持續提供助力:


*ZigBee技術構建快捷的短距離無線通訊,為智慧家庭提供高效網路環境


*低功耗藍牙BLE技術減少消耗,讓智慧家庭輕裝上陣


*Kinetis W系列強大的功能讓智慧家庭更加貼心


*i.MX應用處理器融合MCU與MPU,讓智慧家庭的連接更高效


*NFC-Commissioning技術領先市場,實現智慧家庭的安全便捷管理。


五大技術合縱連橫、齊心協力,讓家庭變得更加舒適宜居,讓智慧生活暢通無阻!


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