使用模块化平台实现高能效IoT设备
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前言 物联网(IoT)的部署正在获得实质的动力,感测方面新的技术进展和新兴的通信协议将有助于推动IoT的发展。IoT的多学科特性需要一系列广泛的能力,资源或经验有限的组织在将设备连接到云方面可能会遇到挑战。当涉及到确保在不同的垂直市场更快地采用IoT,电池使用寿命或设备独立性是另一个挑战。 在网络边缘进行数据采集和/或执行活动的IoT节点通常是电池供电的。频繁更换电池的不切实际和维护成本是开启许多物联网应用的障碍。部署在远程位置的节点进一步加剧了这一问题。 对于物联网的潜在用户和方案提供商,掌握提供高能效工作的互连技术如蓝牙低功耗(BLE)或低功耗广域网(LWAN)技术至关重要。此外,创新的免电池传感器,如安森美半导体的智能无源传感器(SPS),通过采集超高频(UHF)射频(RF)能量来工作,消除了对电池使用寿命管理的任何顾虑。它们无需维护,还能对难以进入的区域进行监测。 蓝牙低功耗生态系统 蓝牙低功耗(BLE)技术是智能家居、楼宇自动化、智能零售、数字健康等IoT垂直领域最受欢迎的通信协议之一。几乎每一部智能手机和平板电脑都可用蓝牙,加之协议的功能增强,非常适合用在IoT网络边缘。 BLE引入了传输小数据包然后进入睡眠模式的理念,大大降低了整体功耗。这种工作模式非常适于传感器节点,因为在传感器节点中不需要恒定的数据流。BLE采用无连接模式,更宽通道,更短数据包和更简单的堆栈,优化以提供高能效。为了进一步支持IoT模式,在BLE规范中增加了新的网络拓扑,如广播、网格和更强大的安全功能,包括“中间人”保护和AES-128加密。 最近的更新 - 蓝牙5 - 是在提供与IoT相关的功能和性能方面的又一重大进步。蓝牙5将峰值带宽增加到2 Mbps,并扩展了4倍的范围,达到了300米的理论数字。对于IoT应用而言,特别重要的是蓝牙5能被配置为网状网络,而不需要中央集线器——这显著地增加了潜在覆盖范围并使网络更具灵活性。 安森美半导体的多协议蓝牙5认证的SoC RSL10具有业界最低的睡眠和接收功耗,非常适用于电池供电的应用。RSL10还获ULPMAX®验证,获得超过1000分的可观成绩(得分越高,功耗越低)。ULPMAX®是嵌入式系统的行业标准基准(https://www.eembc.org/ulpmark/index.php)。RSL10的CortX-M3核与32位低功耗DSP核、宽输入电压范围、嵌入式闪存和超微型尺寸提供了极大的设计灵活性。 智能无源传感器-开辟IoT的机会 安森美半导体的SPS技术扩展超低功耗工作的概念和便利性,是完全无线的-既可用于数据传输,也提供运行所需的极小功率。 图1:SPS技术是完全无需电池和无线的 Antenna:天线 Sensor:传感器 SPS‘标签’可以监测环境参数,如温度、压力和湿度,这是许多IoT应用的关键。它们含一个超薄的集成电路(IC),管理电源、RF互联和感测,无需一个微控制器。这些器件从UHF RF传输中采集能量,因此只需将RF读取器靠近就可以使它们正常工作。 由于小体积、低成本的SPS标签有革新IoT的潜力,能在以前难以进入的区域感测。它们特别适用于难以更换电池的领域,如嵌入墙壁或地板。 图2:SPS技术实现了一种全新的IoT感测方法 SPS标签用于病人接触医疗应用中是完全安全的,它们的低成本使其可用于大批的一次性应用,如用于监测运输中的食物。在一次性应用中,SPS标签不需要电池这一事实既节省了成本,也避免了与电池处理有关的任何环境问题。 |








