基于MIPS的Qualcomm Atheros SoC創(chuàng)建智能燈泡

　　如果你最近購(gòu)買了Wi-Fi燈，那此燈便極有可能使用的是基于MIPS的芯片。例如，AnandTech公司的Ganesh T S最近對(duì)LIFX White 800燈泡進(jìn)行拆卸后發(fā)現(xiàn)，此燈中含有使用面積優(yōu)先MIPS CPU的Qualcomm Atheros QCA4002 SoC。

　　上周，由迪士尼研究院和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院組成的科學(xué)小組將連接燈泡的概念推向了一個(gè)全新的高度。此白皮書中，這四大物聯(lián)網(wǎng)先鋒對(duì)創(chuàng)新型LED-to-LED通訊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了描述。此系統(tǒng)可以應(yīng)用在玩具、可穿戴設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備及其他Wi-Fi連接設(shè)備中。

　　VLC是使用了400至800太赫茲（（780–375 nm）可見(jiàn)光的數(shù)據(jù)通信媒介

　　新的演示工具包（暫且稱之為L(zhǎng)inux燈泡）使用可見(jiàn)光來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)，且速率高達(dá)1 kbps。DIY燈泡的設(shè)計(jì)旨在與其他沒(méi)有完整Wi-Fi連接但卻可使用可見(jiàn)光通信（VLC）技術(shù)讀取數(shù)據(jù)的設(shè)備保持互通。

　　燈泡底套管主機(jī)電源（1c）、光傳感器（2 b）、VLC控制板（1a）和Qualcomm SoC板；

　?。?）套管頂部外殼LED散熱器（2b）和LED（2a），進(jìn)一步提供額外的空氣流（2 c）；

　　（3）原燈泡發(fā)光二極管和集成的電源插座。

　　本文主要對(duì)IP堆棧和其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)議如何在基于Linux的VLC設(shè)備上實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了探索。為此，研究人員還再次啟用了現(xiàn)有的OpenWrt等軟件，并使用了一些額外的固件來(lái)實(shí)現(xiàn)新的功能。整體而言，該方案大約需要1000行代碼。

　　在下圖中，我們應(yīng)關(guān)注，迪士尼研究院的工程師們?nèi)绾卧谝粋€(gè)普通的燈泡上配備額外的定制部件、電路和外殼來(lái)完成最終的硬件設(shè)計(jì)。

　　Linux燈泡的硬件架構(gòu)

　　基于MIPS的SoC運(yùn)行Linux發(fā)行版的高級(jí)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，單片機(jī)則處理VLC固件的實(shí)時(shí)運(yùn)行操作，而這兩個(gè)嵌入式處理器則通過(guò)UART接口進(jìn)行連接。值得強(qiáng)調(diào)的是，其主要目標(biāo)是建立一個(gè)僅使用VLC協(xié)議進(jìn)行通信的設(shè)備網(wǎng)，而Wi-Fi協(xié)議則僅用于遠(yuǎn)程控制及數(shù)據(jù)收集。

　　編程MIPS CPU非常容易和簡(jiǎn)單。我們也將在未來(lái)的其他雛形中使用MIPS架構(gòu)。——史提芬•曼古德，來(lái)自迪士尼研究院。

　　由于MCU通常是作為普通的以太網(wǎng)接口進(jìn)行抽取，因此大部分使用了TCP或UDP協(xié)議的應(yīng)用可以再次使用VLC驅(qū)動(dòng)程序。

　　主要的計(jì)算模塊將基于MIPS的Qualcomm Atheros SoC和內(nèi)置802.11 g / n Wi-Fi、20 GPIO引腳及UART端口集成在一起。此SoC已使用在很多電子愛(ài)好者的方案及運(yùn)行OpenWrt的機(jī)器人應(yīng)用程序中——智能燈泡也不例外。OpenWrt是嵌入式Linux的發(fā)行版，用于優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和附帶完整Wi-Fi堆棧的產(chǎn)品，其可提供一個(gè)完整的VLC傳輸層。

　　我們之所以選擇Qualcomm Atheros SoC是基于其可用性、在網(wǎng)絡(luò)論壇上的好評(píng)率及外形因素。——提芬•曼古德，來(lái)自迪士尼研究院。

　　不僅如此，在燈泡內(nèi)嵌入Wi-Fi芯片為遠(yuǎn)程通信和控制建立了絕佳的路線。開(kāi)發(fā)人員可通過(guò)無(wú)線廣播頻道進(jìn)行無(wú)線固件更新、添加新功能或遠(yuǎn)程編寫設(shè)備。此外，可利用Wi-Fi接口來(lái)收集實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)及其他統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，且不需要拆卸燈泡。

　　迪士尼團(tuán)隊(duì)不會(huì)就此止步。其未來(lái)的計(jì)劃還包括提升傳輸速度和距離，以及增加多色彩支持。