基于安森美半導(dǎo)體物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建模塊設(shè)計

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）正以前所未有的態(tài)勢迅猛發(fā)展并不斷演進。據(jù)預(yù)測，到2020年將有500億臺互聯(lián)的設(shè)備。這趨勢促進電子產(chǎn)品向更智能和互聯(lián)的方向發(fā)展，進而形成產(chǎn)品體系和成體系的系統(tǒng)，如智能樓宇、智慧城市、工業(yè)自動化、掌上及移動醫(yī)療等領(lǐng)域。這要求技術(shù)不斷地創(chuàng)新以提供更先進和高能效的方案，來滿足這日益增加的設(shè)計挑戰(zhàn)，尤其是半導(dǎo)體技術(shù)。

安森美半導(dǎo)體定位于針對市場趨勢推動高能效創(chuàng)新，提供寬廣的方案支持所需特性，解決設(shè)計挑戰(zhàn)，并獨一無二地將各種不同技術(shù)集成到一起，以創(chuàng)建結(jié)合感測、通信、驅(qū)動、電源管理和處理的更高能效、易于實施的方案。

針對物聯(lián)網(wǎng)，安森美半導(dǎo)體提供傳感器、電機控制、有線和無線互聯(lián)、處理器/MCU、電源管理等不同的模塊，并提供先進的封裝方式，從極小的微型封裝方案到系統(tǒng)單芯片（SoC）、多芯片和模塊方案以增強集成度，從而幫助設(shè)計人員實現(xiàn)節(jié)省能源和成本。

圖1：安森美半導(dǎo)體物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建模塊

為了幫助工程師簡化物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的開發(fā)進程，安森美半導(dǎo)體充分利用其技術(shù)、知識產(chǎn)權(quán)和產(chǎn)品專知，開發(fā)出了模塊化、可配置的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)套件（IDK），集成硬件、軟件平臺和通用系統(tǒng)接口，可將不同的傳感器、驅(qū)動器和互聯(lián)的構(gòu)建模塊原型應(yīng)用到單個平臺，并且可根據(jù)需要進行擴展。

IDK的集成開發(fā)環(huán)境（IDE）基于Eclipse，主機操作系統(tǒng)為Windows，采用ARM Cortex-M3的主板處理器，和Carriots的云平臺（未來會擴展到其它云平臺），并支持具象狀態(tài)傳輸（REST）、消息隊列遙測傳輸（MQTT）物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議和SIGFOX、Thread、Enocean、Zigbee、W-MBUS、以太網(wǎng)、Wi-Fi、CAN、BLE等互聯(lián)協(xié)議。

全面的軟件環(huán)境使開發(fā)人員能夠內(nèi)快速開始和啟動并運行他們的第一個項目。該環(huán)境包含28個簡單的示例代碼和12個復(fù)雜的示例代碼供開發(fā)人員選擇。

圖2：IDK集成硬件、軟件平臺和通用系統(tǒng)接口

安森美半導(dǎo)體提供不同的互聯(lián)（SIGFOX、Wi-Fi、EnOcean、Thread、PoE、BLE、CAN）、傳感器（無源紅外PIR、環(huán)境光、觸摸、距離、液位、智能無源、心率）、驅(qū)動器（步進電機、LED+鎮(zhèn)流器、無刷直流BLDC電機控制+功率級）模塊，設(shè)計人員可根據(jù)應(yīng)用需要進行混搭。還有大量的擴展板系列如BLDC控制、心率監(jiān)測器、接口醫(yī)療傳感器的Struix、2.4 GHz Thread、實現(xiàn)以太網(wǎng)控制的照明應(yīng)用的PoE 、用于工業(yè)和汽車通信的CAN等擴展板，且產(chǎn)品線還在不斷壯大，以滿足更多的設(shè)計所需。

圖3：IDK主板和擴展板示意圖

表1：IDK擴展組合示例

圖4所示為IDK的基本配置，包括一個環(huán)境光傳感器、一個PIR運動檢測傳感器、電容式觸摸開關(guān)及驅(qū)動器如雙步進電機控制器，和兩個不同色溫的LED，還有一個包含ARM SoC和所有電源子系統(tǒng)的基板，并提供1GHz以下的Sigfox互聯(lián)和Wi-Fi互聯(lián)，以支持連接到云。

圖4：IDK的基本配置

圖5所示為智能驅(qū)動器應(yīng)用，包括一個環(huán)境光傳感器、智能雙步進電機驅(qū)動器、一個Carriot云平臺支持的Wi-Fi接口。我們監(jiān)測變化的光照條件，測量光并加以處理以確定光照水平。隨著光照條件改變，該應(yīng)用程序?qū)y量和顯示變化，然后由主板處理器處理以確定兩個同時進行的操作：一個是改變步進電機的位置以模擬一個百葉窗，另一個操作是通過Wi-Fi向Carriot云平臺發(fā)送百葉窗的位置或打開的程度，以存儲和進行后續(xù)處理、分析和操作。

圖5：智能驅(qū)動器應(yīng)用

以智能百葉窗為例：我們用傳感器測量光，并通過步進電機驅(qū)動器將光照水平傳輸?shù)讲竭M電機，當(dāng)光照水平超過一定強度，步進電機將快速移動到另一個位置模擬百葉窗關(guān)閉。這些信息包括光照水平、步進電機位置和百葉窗位置將通過REST API和MQTT協(xié)議被發(fā)送到Carriot云平臺，然后，信息通過JavaScript HTML進行處理和管理，在電腦上顯示出來，此外，設(shè)備的地理位置、光照水平、電機角度位置和百葉窗情況也將被顯示出來。

前面講到，設(shè)計人員可將IDK主板與不同的擴展板進行配置，滿足不同的應(yīng)用需求。示例配置如智能電機驅(qū)動套件，配以互聯(lián)、觸摸傳感、步進電機和BLDC，智能照明應(yīng)用配以互聯(lián)、觸摸傳感和LED驅(qū)動器，智能醫(yī)用方案配以互聯(lián)、生物傳感器和數(shù)據(jù)采集，智能感應(yīng)方案配以智能無源傳感器SPS、讀寫器、所有傳感器及互聯(lián)，等等。

表2所示為IDK目前采用的每一單個器件，每一器件都可用于特定的擴展板，需注意對于每一器件指定的適用于工業(yè)、工業(yè)擴展或醫(yī)療等各種應(yīng)用領(lǐng)域的溫度范圍。

表2：IDK目前采用的每一單個器件

安森美半導(dǎo)體以變革性的IDK引領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進展，幫助工程師克服物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計挑戰(zhàn)。IDK是模塊化的可擴展平臺，獨一無二地將各種不同技術(shù)集成到一起，以創(chuàng)建結(jié)合感測、通信、驅(qū)動、電源管理和處理的可即用的方案，降低了多家供應(yīng)商的管理和策略變更帶來的風(fēng)險，綜合支持硬件、軟件和各種不同的協(xié)議，提供可用于多種用例的示例代碼。安森美半導(dǎo)體還提供一系列擴展板，設(shè)計人員可根據(jù)應(yīng)用需求進行擴展配置，以在盡可能短的時間內(nèi)評估、開發(fā)和推出高度差異化的IoT系統(tǒng)，應(yīng)用于廣泛的行業(yè)領(lǐng)域，包括環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療保健、家居/樓宇自動化、工業(yè)控制和可穿戴式電子產(chǎn)品。