物聯網(IoT)正以前所未有的態勢迅猛發展並不斷演進。據預測,到2020年將有500億臺互聯的設備。這趨勢促進電子產品向更智能和互聯的方向發展,進而形成產品體系和成體系的系統,如智慧樓宇、智慧城市、工業自動化、掌上及移動醫療等領域。這要求技術不斷地創新以提供更先進和高能效的方案,來滿足這日益增加的設計挑戰,尤其是半導體技術。

安森美半導體定位於針對市場趨勢推動高能效創新,提供寬廣的方案支持所需特性,解決設計挑戰,並獨一無二地將各種不同技術整合到一起,以創建結合感測、通訊、驅動、電源管理和處理的更高能效、易於實施的方案。

安森美半導體物聯網構建模組

針對物聯網,安森美半導體提供感測器、馬達控制、有線和無線互聯、處理器/MCU、電源管理等不同的模組,並提供先進的封裝方式,從極小的微型封裝方案到系統單晶片(SoC)、多晶片和模組方案以增強整合度,從而幫助設計人員實現節省能源和成本。

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圖1:安森美半導體物聯網構建模組

模組化、可配置的 IDK簡化您的物聯網開發

為了幫助工程師簡化物聯網系統的開發進程,安森美半導體充分利用其技術、知識產權和產品專知,開發出了模組化、可配置的物聯網開發套件(IDK),整合硬體、軟體平臺和通用系統介面,可將不同的感測器、驅動器和互聯的構建模組原型應用到單個平臺,並且可根據需要進行擴展。

IDK的整合開發環境(IDE)基於Eclipse,主機操作系統為Windows,採用ARM Cortex-M3的主板處理器,和Carriots的雲端平臺(未來會擴展到其他雲端平臺),並支持具象狀態傳輸(REST)、消息佇列遙測傳輸(MQTT)物聯網協議和SIGFOX、Thread、Enocean、Zigbee、W-MBUS、乙太網、Wi-Fi、CAN、BLE等互聯協議。

全面的軟體環境使開發人員能夠內快速開始和啟動並運行他們的第一個專案。該環境包含28個簡單的示例代碼和12個複雜的示例代碼供開發人員選擇。

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圖2:IDK整合硬體、軟體平臺和通用系統介面

安森美半導體提供不同的互聯(SIGFOX、Wi-Fi、EnOcean、Thread、PoE、BLE、CAN)、感測器(無源紅外線PIR、環境光、觸摸、距離、液位、智能無源、心率)、驅動器(步進馬達、LED+鎮流器、無刷直流BLDC馬達控制+功率級)模組,設計人員可根據應用需要進行混搭。還有大量的擴展板系列如BLDC控制、心率監測器、介面醫療感測器的Struix、2.4 GHz Thread、實現乙太網控制的照明應用的PoE 、用於工業和汽車通訊的CAN等擴展板,且產品線還在不斷壯大,以滿足更多的設計所需。

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圖3:IDK主板和擴展板示意圖

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表1:IDK擴展組合示例

圖4所示為IDK的基本配置,包括一個環境光感測器、一個PIR運動檢測感測器、電容式觸摸開關及驅動器如雙步進馬達控制器,和兩個不同色溫的LED,還有一個包含ARM SoC和所有電源子系統的基板,並提供1GHz以下的Sigfox互聯和Wi-Fi互聯,以支持連接到雲端。

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圖4:IDK的基本配置

智能光檢測和百葉窗用例

圖5所示為智能驅動器應用,包括一個環境光感測器、智能雙步進馬達驅動器、一個Carriot雲端平臺支持的Wi-Fi介面。我們監測變化的光照條件,測量光並加以處理以確定光照水準。隨著光照條件改變,該應用程式將測量和顯示變化,然後由主板處理器處理以確定兩個同時進行的操作:一個是改變步進馬達的位置以模擬一個百葉窗,另一個操作是通過Wi-Fi向Carriot雲端平臺發送百葉窗的位置或打開的程度,以存儲和進行後續處理、分析和操作。

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圖5:智能驅動器應用

以智能百葉窗為例:我們用感測器測量光,並通過步進馬達驅動器將光照水準傳輸到步進馬達,當光照水準超過一定強度,步進馬達將快速移動到另一個位置模擬百葉窗關閉。這些資訊包括光照水準、步進馬達位置和百葉窗位置將通過REST API和MQTT協議被發送到Carriot雲端平臺,然後,資訊通過JavaScript HTML進行處理和管理,在電腦上顯示出來,此外,設備的地理位置、光照水準、馬達角度位置和百葉窗情況也將被顯示出來。

IDK示例配置及IDK中的主要元件

前面講到,設計人員可將IDK主板與不同的擴展板進行配置,滿足不同的應用需求。示例配置如智能馬達驅動套件,配以互聯、觸摸傳感、步進馬達和BLDC,智能照明應用配以互聯、觸摸傳感和LED驅動器,智能醫用方案配以互聯、生物感測器和數據採集,智能感應方案配以智能無源感測器SPS、讀寫器、所有感測器及互聯,等等。

表2所示為IDK目前採用的每一單個元件,每一元件都可用於特定的擴展板,需注意對於每一元件指定的適用於工業、工業擴展或醫療等各種應用領域的溫度範圍。

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表2:IDK目前採用的每一單個元件

總結

安森美半導體以變革性的IDK引領物聯網技術的進展,幫助工程師克服物聯網設計挑戰。IDK是模組化的可擴展平臺,獨一無二地將各種不同技術整合到一起,以創建結合感測、通訊、驅動、電源管理和處理的可即用的方案,降低了多家供應商的管理和策略變更帶來的風險,綜合支持硬體、軟體和各種不同的協議,提供可用於多種用例的示例代碼。安森美半導體還提供一系列擴展板,設計人員可根據應用需求進行擴展配置,以在盡可能短的時間內評估、開發和推出高度差異化的IoT系統,應用於廣泛的行業領域,包括環境監測、醫療保健、家居/樓宇自動化、工業控制和可穿戴式電子產品。

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