智能家居接入物联网的关键技术

谈及高深莫测的物联网(IoT)，最接地气的莫过于智能家居接入互联网。家用电器通过家庭网关连接宽带网，送入云端，进行信息交换和通信，可实现识别、定位、跟踪和远程管控。智能家居联网系统可包括嵌入式微控制器(MCU)、无线连接、软件平台和应用软件APP。本文介绍一套鲜活的家居联网解决方案，跨越概念化、落地难的门槛，走进现实，触手可及。

一. 系统组成

典型的应用场景中家居电器联网系统由微控制器、网关、受控物品和接入控制设备组成。孤立的物品(冰箱、空调、汽车、仪表等)接入网络世界，互相之间可以交流，形成智能网络。用户通过平板电脑或手机实现对受控物体信息采集分析和智能化管理，也可以上线进行远程操作。

图一 智能家居联网系统图

从上图可看出，家庭自动化系统将嵌入式微控制器技术、无线连接、接入网络融合为一体。Apps软件能够使用户发现家里的设备，予以设置，或者创建一个动作加以控制。

远程管控让你不管走到哪儿，都不会与家里失联，随时随地“发现、管理、控制”。例如，旅游在外，你仍可监视住宅的安全环境和调节家舍的室内温度。

微控制器单芯片将无线连接功能包含在内，按照不同的无线连接协议分类，可构成WiFi，蓝牙(Bluetooth)，Zigbee等系列。

二. 关键部件

微控制器是家居智能化的关键部件。MCU和Wi-Fi是最基本的两个元素。以Marvell MW300 Wi-Fi微控制器为例，它是内置全功能微控制器的单芯片SoC，支持802.11n Wi-Fi。

图二 Wi-Fi微控制器单芯片SOC示意图

MW300 Wi-Fi微控制器单芯片解决方案的主要性能特点如下：

内置全功能微控制器MCU WLAN的单芯片SoC;

支持802.11n Wi-Fi,无线频段2.4GHz;

采用支持DSP和浮点运算的32位Cortex-M4 CPU，性能高达200MHz;

3.3V输入电源，适用于各种基于电池供电的应用场景;

极低的RBOM，仅需要一个晶体、一块QSPI闪存和单轨功率输入天线;

支持全套I/O接口，包括SPI、I2C、UART、I2S、ADC/DAC、PWM，易于与传感器和起动器连接，减少了额外的组件和PCB面积;

大容量SRAM以及支持USB视频(UVC)和USB音频(UAC)的高速USB2.0 OTG接口，对任何装置均支持音频和视频数据传送;

实现了深度低功耗状态，同时降低了正常工作时的功耗;

采用先进的40纳米半导体工艺，集成度高，体积小;

适用温度范围为-40 - 85oC。

图三 典型的MCU单芯片内部体系结构图