Marvell“四駕馬車(chē)”并驅(qū) 開(kāi)拓LED智能照明未來(lái)

 “I have a dearm!我不是馬丁路德金，我也不是來(lái)演說(shuō)的，但我確有一個(gè)夢(mèng)想, 我希望在座的各位也有這樣的夢(mèng)想——當(dāng)你下班回家時(shí)，車(chē)開(kāi)到車(chē)庫(kù)前或是打開(kāi)門(mén)時(shí)，家里的燈就會(huì)慢慢的亮起來(lái)，不需要你開(kāi)任何的開(kāi)關(guān);吃飯時(shí)，飯廳的燈光會(huì)自動(dòng)調(diào)到你喜歡的色溫;如果說(shuō)吃完飯你還想看一部電影，這時(shí)候燈光就會(huì)暗下來(lái)……” 這是Marvell綠色產(chǎn)品部全球技術(shù)行銷(xiāo)總監(jiān)Lance Zheng先生在易維訊信息咨詢(xún)主辦的“2014產(chǎn)業(yè)和技術(shù)媒體研討會(huì)”上，向大家描繪的未來(lái)智能照明的一幅幅美好畫(huà)面。而事實(shí)上，這些已不再是憧憬和畫(huà)面中的東西了，憑借諸如Marvell這樣的技術(shù)提供商在LED驅(qū)動(dòng)、Zigbee傳輸、WiFi網(wǎng)關(guān)等智能照明核心技術(shù)上的突破與創(chuàng)新，智能照明的夢(mèng)想正一步一步變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

“在剛剛結(jié)束的CES 2014上，貝爾金(Belkin)公司W(wǎng)eMo系列就推出了這樣一款用于智能照明的燈泡。”Lance在本次研討會(huì)上介紹道，這款燈泡基于Marvell的無(wú)線(xiàn)通訊芯片88MZ100和3.3V供電低功耗AC/DC控制器芯片88EM8511而設(shè)計(jì)，亮度相當(dāng)于60w的傳統(tǒng)白熾燈泡。用戶(hù)可以在家中或辦公室中通過(guò)手中的iOS或Android設(shè)備對(duì)WeMo進(jìn)行精確的亮度控制;在夜晚，WeMo可以自動(dòng)轉(zhuǎn)化成夜間模式，當(dāng)用戶(hù)漸漸睡去了之后，自動(dòng)將燈光變暗;當(dāng)設(shè)置為“度假模式”時(shí)，可以根據(jù)家中人員和變化來(lái)自動(dòng)模擬環(huán)境的變化。此外WeMo在使用起來(lái)并不比傳統(tǒng)燈泡復(fù)雜，體積也并沒(méi)有變大，可以非常簡(jiǎn)單的直接替換傳統(tǒng)的白熾燈泡。

圖2.貝爾金(Belkin)公司在CES 2014上展示的WeMo智能照明燈泡。

正如上述案例所示，基于Zigbee+WiFi的路線(xiàn)正是Marvell在智能照明中主推的解決方案，它具體包括四個(gè)層次的內(nèi)容：首先，在LED驅(qū)動(dòng)部分，得益于Marvell獨(dú)特的數(shù)?；旌霞軜?gòu)，Marvell的智能LED照明解決方案采用了最少的芯片數(shù)量及器件數(shù)量，以滿(mǎn)足球泡燈的小尺寸要求，且LED驅(qū)動(dòng)擁有數(shù)字接口，可與通信芯片連接。其次，Marvell還提供整體的通訊網(wǎng)關(guān)方案，硬件基于Marvell的嵌入式WiFi、ZigBee等多種無(wú)線(xiàn)技術(shù)，從而最終實(shí)現(xiàn)多種無(wú)線(xiàn)制式包括ZigBee到WiFi和云端的無(wú)縫橋接。此外，Marvell提供的基于Kinoma技術(shù)的用戶(hù)接口(UI)簡(jiǎn)單、美觀(guān)、易用，支持多種操作系統(tǒng)包括IOS、Android等。而通過(guò)Marvell的軟件合作伙伴，能夠幫助用戶(hù)實(shí)現(xiàn)云端軟件和網(wǎng)關(guān)軟件的支持，以實(shí)現(xiàn)LED照明控制的云管理。

圖3.Marvell智能照明技術(shù)構(gòu)建模塊。

Marvell的智能照明解決方案好比“四駕馬車(chē)” 并驅(qū)發(fā)力，為客戶(hù)提供了End-to-end(端到端)的解決方案，這也是Lance在本次媒體研討會(huì)上反復(fù)強(qiáng)調(diào)的一個(gè)Eco-system(生態(tài)系統(tǒng))的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)樵谥悄苷彰飨到y(tǒng)中，包含了燈具、網(wǎng)關(guān)、云端以及軟件，任何一家做燈具的ODM(原始設(shè)計(jì)制造商)做出來(lái)的智能燈泡都無(wú)法獨(dú)立銷(xiāo)售，還需要搭配其它環(huán)節(jié)。Marvell作為turn-key(交鑰匙)的方案供應(yīng)商，利用其在通訊領(lǐng)域的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，則能夠串聯(lián)網(wǎng)關(guān)的ODM、云端軟件服務(wù)商一起配合做燈具的 ODM，為品牌客戶(hù)提供全套的智能照明方案。

獨(dú)特的數(shù)?；旌向?qū)動(dòng)架構(gòu)

不同于傳統(tǒng)的LED驅(qū)動(dòng)方案商，Marvell在LED驅(qū)動(dòng)部分采用了先進(jìn)的數(shù)?；旌霞軜?gòu)的方式，可在最大程度減少外圍電路降低成本的基礎(chǔ)上，同時(shí)使得驅(qū)動(dòng)“智能化”，達(dá)到高PF、高效率、低THD等高性能指標(biāo)。以Marvell可控硅調(diào)光芯片88EM8183為例，2012年底一上市，就以其最佳調(diào)光性能加最低物料成本的優(yōu)勢(shì)，在2013年可控硅調(diào)光市場(chǎng)上獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。

Marvell在配合智能調(diào)光的LED驅(qū)動(dòng)芯片上，留有數(shù)字信號(hào)接口，可直接接受來(lái)自無(wú)線(xiàn)遙控的數(shù)字信號(hào)，相比以往的模擬接口，可進(jìn)一步精簡(jiǎn)接口電路，并易于控制。

Marvell還提供獨(dú)特的Zigbee芯片高效供電方案88EM8511，可以直接實(shí)現(xiàn)120V AC(230V AC)到3.3V DC的轉(zhuǎn)換，該方案獨(dú)立于LED驅(qū)動(dòng)主電路。在遙控熄滅LED燈的時(shí)候，內(nèi)置于燈內(nèi)的Zigbee芯片3.3V供電必須正常工作，而為達(dá)到苛刻的能源之星靜態(tài)功耗(0.5W)要求，客戶(hù)希望LED主驅(qū)動(dòng)電路停止工作，因而由AC直接轉(zhuǎn)換的3.3V供電可以幫助客戶(hù)實(shí)現(xiàn)這一要求。

Marvell計(jì)劃在2014年推出將LED驅(qū)動(dòng)和3.3V供電集成的單芯片方案，可進(jìn)一步簡(jiǎn)化外圍電路，使得尺寸更小，成本也可進(jìn)一步降低。

所以，Marvell在AC/DC驅(qū)動(dòng)方案上，通過(guò)先進(jìn)的數(shù)?；旌霞夹g(shù)，可以幫助客戶(hù)降低成本、提高性能，并易于對(duì)口智能控制，并幫助客戶(hù)實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)足美國(guó)能源之星的要求。

無(wú)線(xiàn)智能照明控制協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的首選：Zigbee

“LED智能照明中通信芯片采用的無(wú)線(xiàn)傳輸標(biāo)準(zhǔn)有Zigbee、WiFi以及藍(lán)牙等。為什么主流廠(chǎng)商都選擇Zigbee作為L(zhǎng)ED智能無(wú)線(xiàn)傳感控制技術(shù)呢?” Lance在現(xiàn)場(chǎng)解析道，“藍(lán)牙的傳輸距離較短，且傳輸通道少;WiFi的功耗大，且成本較高;因此對(duì)于家居照明來(lái)講，Zigbee更具有技術(shù)和成本兩方面的綜合優(yōu)勢(shì)，ZigBee更有望成為主流的規(guī)范。”

在2012年，由LED照明巨頭Philips、GE、Osram以及半導(dǎo)體方案供應(yīng)商共同成立的Connected Lighting Alliance發(fā)布了一個(gè)新的應(yīng)用規(guī)范Zigbee Light Link(ZigBee燈光連接)，實(shí)現(xiàn)了開(kāi)放的互通標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，基于這一規(guī)范應(yīng)用ZigBee網(wǎng)絡(luò)控制燈光將更簡(jiǎn)單易用。Marvell借勢(shì)發(fā)力，開(kāi)發(fā)了88MZ100 ZigBee微控制器單芯片系統(tǒng)(SoC)，該芯片是業(yè)界集成度最高、RF傳輸性能最佳、BOM成本最低的SoC，省掉了PA、balun以及外置閃存，適用于家庭自動(dòng)化和LED照明控制應(yīng)用。

“Marvell 88MZ100 ZigBee微控制器系統(tǒng)級(jí)芯片SoC是業(yè)界最具性?xún)r(jià)比的解決方案，其提供業(yè)界最高的集成度，因而能顯著提高性能、降低功耗，并減少總物料成本。”Lance說(shuō)道，“首先MZ100集成了PA(Power Amplifier，功率放大器)，這是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手所沒(méi)有的。其發(fā)射功率達(dá)9dBm，Link-budget高出競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手10dBm;其次，MZ100集成了 512k的Flash Memory(閃存)，是業(yè)界最高的，高出競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手至少一倍，這一特性可方便實(shí)現(xiàn)OTA(空中下載)，而競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手則需要外置flash;第三， MZ100采用的是55nm的工藝(目前Marvell正在進(jìn)行40nm工藝的研發(fā))，比對(duì)手領(lǐng)先了一到兩代，擁有業(yè)界最低的功耗和成本;所有這一切，使Marvell MZ100成為業(yè)界最具性?xún)r(jià)比的ZigBee解決方案。”

下圖4是Lance向大家展示的基于Marvell 88MZ100芯片的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸距離測(cè)試。

MZ100沒(méi)有采用額外PA，采用PCB天線(xiàn)，并放置于LED金屬燈殼內(nèi)。上部分是在曠野測(cè)試，有效傳輸距離是1.5公里。下部分是室內(nèi)測(cè)試，在中間有墻間隔的情況下能達(dá)到30米有效傳輸距離。很好的解決了臥室的燈泡信號(hào)傳不到其它起居室的問(wèn)題。

圖4.基于Marvell 88MZ100芯片的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸距離測(cè)試畫(huà)面。

WiFi做橋，串聯(lián)LED與云端

“有了Zigbee的傳感控制技術(shù)，怎么才能把智能照明與互聯(lián)網(wǎng)、家庭的網(wǎng)絡(luò)連在一起了?這里需要基于Zigbee/WiFi的網(wǎng)關(guān)技術(shù)。”Lance繼續(xù)介紹道，網(wǎng)關(guān)技術(shù)看似容易，卻面臨諸多挑戰(zhàn)：

1. 硬件上，它要求無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)一定要好，即傳輸功率要夠強(qiáng)，接受靈敏度要夠好。另外，抗干擾也是一個(gè)問(wèn)題，通道與通道之間的干擾，Zigbee和不同2.4G技術(shù)(如WiFi、藍(lán)牙)之間的干擾都要做到最小。

2.軟件上，成熟度和可靠性是關(guān)鍵，同時(shí)要保證互連以及穩(wěn)定性，在買(mǎi)了不同的燈泡加進(jìn)去的時(shí)候不會(huì)出現(xiàn)不相融的問(wèn)題。最后，一個(gè)非常漂亮的APP也是影響用戶(hù)體驗(yàn)的關(guān)鍵。

圖5.Marvll在“2014產(chǎn)業(yè)和技術(shù)媒體研討會(huì)”展示的WiFi網(wǎng)關(guān)方案，非常小巧。

Marvell現(xiàn)有網(wǎng)關(guān)方案是基于MZ100/W8782/MC200三個(gè)單芯片的整體解決方案。由于三顆芯片的高集成度，外圍器件非常少，可以非常方便設(shè)計(jì)成類(lèi)似于手機(jī)充電器大小的尺寸;相比Philips推出的Hue，基于以太網(wǎng)要求網(wǎng)關(guān)需放置于路由器附近，并需要外置電源適配器，極大影響射頻距離以及靈活性，客戶(hù)采用本方案可以方便安插網(wǎng)關(guān)于家中WiFi信號(hào)觸及到的插座中。

在Marvell的產(chǎn)品規(guī)劃中，正在將W8782和MC200集成到一個(gè)單芯片SoC，這樣將會(huì)更加降低外圍物料成本并減小設(shè)計(jì)尺寸;可以把網(wǎng)關(guān)做的更低成本、體積更小。

除了在硬件上給客戶(hù)提供整體交鑰匙方案外，Marvell更融合了自己強(qiáng)大的軟件優(yōu)勢(shì)，提供可支持ZHA、ZLL等多種開(kāi)放的通訊協(xié)議平臺(tái)的網(wǎng)關(guān)方案。同時(shí)，Marvell還提供了包括局域網(wǎng)、云端和APP參考設(shè)計(jì);并有軟件合作伙伴提供成熟的相關(guān)設(shè)計(jì)和服務(wù)?？傊?，基于所有這些硬件和軟件方案，Marvell可快速地幫助網(wǎng)關(guān)ODM開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)成熟的Zigbee/WiFi網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品。

全面的軟件支持，成就用戶(hù)體驗(yàn)

“影響智能照明普及，成本是原因之一，另外一個(gè)關(guān)鍵就是用戶(hù)體驗(yàn)。” Lance說(shuō)道，“iPhone剛出來(lái)的時(shí)候給用戶(hù)體驗(yàn)是無(wú)與倫比的，我們也希望把這種無(wú)與倫比的用戶(hù)體驗(yàn)帶到智能照明中，這是完全可以做到的。”據(jù)Lance的介紹，Marvell的軟件支持包括了網(wǎng)關(guān)、ZigBee和Kinoma軟件，并可提供參考軟件，通過(guò)和軟件集成商伙伴合作，可以很快將智能照明與云端連接起來(lái)。

網(wǎng)關(guān)軟件

包括嵌入式OS和Marvell EZ-Connect軟件功能。嵌入式OS軟件支持Wi-Fi接口、用于連接到應(yīng)用程序協(xié)議(AP)的WPS配置、ZigBeePRO協(xié)調(diào)器以及Wi-FiAP和Wi-FiDirect。 MarvellEZ-Connect軟件具有服務(wù)發(fā)現(xiàn)、Web服務(wù)框架和固件無(wú)線(xiàn)升級(jí)功能，以提供易于使用的最終用戶(hù)解決方案。

Zigbee軟件

Marvell ZigBeePRO軟件支持針對(duì)無(wú)線(xiàn)低能耗通信的ZigBee標(biāo)準(zhǔn)。ZigBeePRO軟件堆棧提供互連節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)狀聯(lián)網(wǎng)。MarvellZigBeeWi-Fi架構(gòu)與Marvell MC200應(yīng)用處理器相連接，利用其智能來(lái)控制W8782 WiFi處理器。

Kinoma平臺(tái)

通過(guò)收購(gòu)移動(dòng)媒體軟件公司Kinoma，Marvell如今可以提供從芯片到應(yīng)用的完整的、高度集成的移動(dòng)解決方案。Kinoma是一種開(kāi)源軟件平臺(tái)，是開(kāi)發(fā)人員在空前廣泛的數(shù)字設(shè)備——從手持設(shè)備到智能電器和智能家具——上創(chuàng)建和提供快速、簡(jiǎn)單用戶(hù)體驗(yàn)的靈活基礎(chǔ)。將Kinoma作為基礎(chǔ)平臺(tái)后，開(kāi)發(fā)人員可以專(zhuān)注于創(chuàng)新的個(gè)性化應(yīng)用程序，充分發(fā)揮底層硬件的全部功能。

小結(jié)

智能照明系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)的LED照明，其包含了燈、網(wǎng)關(guān)、云端、UI以及相應(yīng)的軟件支持。Marvell作為全套方案供應(yīng)商，可以提供業(yè)內(nèi)最佳性能、最低物料成本、最小空間尺寸的LED驅(qū)動(dòng)和Zigbee/WiFi網(wǎng)關(guān)方案，并積極致力于搭建涵蓋智能LED燈、無(wú)線(xiàn)模塊、網(wǎng)關(guān)、云端/UI以及軟件各個(gè)環(huán)節(jié)的整個(gè)智能照明產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，為智能照明品牌商或者渠道商提供端到端的整體產(chǎn)品方案和技術(shù)支持，快速推出成本可接受并具有極佳用戶(hù)體驗(yàn)的智能照明系統(tǒng)，引領(lǐng)智能照明產(chǎn)業(yè)騰飛。