Silicon Labs:为物联网提供低能耗与传感解决方案

 中国电子报、电子信息产业网  作者:Silicon Labs亚太区业务副总裁王禄铭
发布时间:2014-12-31
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  随着全球经济继续稳步复苏,我们已经看到2014年全球电子行业保持稳定增长。我们预计这一增长趋势将延续到2015年,这主要源于乐观的宏观经济因素以及加速推进物联网(IoT)部署的新型集成电路(IC)创新技术,以及满足云计算和数据中心不断增长的带宽需求的互联网基础设施所带来的驱动力。这些创新将帮助制造商为IoT产业设计并生产带有更多智能、感应能力和无线连接选择的新型超低能耗互联设施。

  推动物联网发展是Silicon Labs在中国首要目标之一

  到目前为止,对半导体供应商来说最大、最激动人心的市场机遇是物联网(IoT),许多业内专家预测到2015年互联设备节点数量将超过150亿,到2020年节点数量将超过500亿。IoT中具有增长潜力领域包括家居互联、可穿戴(智能手表、健身监视器和智能耳机)、个人医疗设备、照明控制、安全系统和IoT工业。这些成长型市场中的互联设备应用将需要——可以最大化电池使用寿命的超低功耗8位/32位MCU、智能传感器和无线IC(支持Wi-Fi、Bluetooth Smart、ZigBee、私有和开放标准的sub-GHz协议、以及即将到来的基于IP的Thread协议)。

  推动物联网的发展是Silicon Labs在中国的首要目标之一,该市场中的挑战为提供易于使用且全面的解决方案,包括针对特定需求的软件内容及帮助工程师简化其物联网设计的开发生态系统。例如,可穿戴产品正以其能效、功能、特点、用户接口和外形等形成差异化,成功的可穿戴产品远远不只是计量行走步数和卡路里消耗的计步器——它们能够感知一系列诸如心率、血压和紫外光等生物和环境指标。这些可穿戴产品集成了复杂的算法,可简化健康和健身测量。同时这类产品的上市时间也很重要。Silicon Labs应对这些挑战的策略包括提供带有完整MCU、传感器和无线通信的高集成度解决方案,以及可加快终端产品设计的全面的开发平台。借助Silicon Labs的芯片、软件和工具,中国的系统厂商可以针对智能家庭和可穿戴等特定市场快速开发出各种创新产品,以推动中国物联网产业的发展。

  此外,当今竞争激烈的电子行业环境推动半导体厂商对于他们的商业模式需要有更多战略性考虑。为了应对行业挑战,厂商必须灵活的采用新方法,以满足市场和客户的需求。例如,IC供应商必须通过提供可减少BOM数量的高集成度IC解决方案(例如SoC)、完整的软件和硬件开发工具、交钥匙参考设计、以及用于无线连接的基于标准的软件协议栈,来帮助OEM厂商降低系统整体成本、简化开发难度、缩短产品上市时间。

  基于Cortex-M的低能耗MCU更适合可穿戴产品

  因为超长电池寿命对于大多数可穿戴产品来说是一个关键设计因素,因此我们相信基于ARM Cortex-M处理器的MCU是可穿戴产品设计的更佳解决方案。一些MCU供应商最近推出了基于Cortex-A处理器的参考设计。虽然这些概念设计极具宣传噱头,但是我们认为这些基于Cortex-A的产品设计不切实际,难以满足当今大多数可穿戴设备对于超低功耗的需求。虽然ARM Cortex-A系列的处理器和MCU在基于Android的便携式设备上可能是最佳选择,但是这些设备是基于可频繁充电的情况而设计的。在可穿戴产品中实现Cortex-A的高性能是以很大的能耗为代价的,这使得一次充电仅仅能工作一两天。高功耗(导致短电池寿命)对于典型的智能手表或可穿戴健身追踪器来说是不可能被接受的。基于ARM Cortex-M的低能耗MCU更适合这些类型的可穿戴产品。基于这些原因,Silicon Labs将会持续投资并扩展基于Cortex-M0+、M3和允许浮点运算的M4核心的EFM32 Gecko MCU产品线。

  因为超长电池寿命对于大多数可穿戴产品来说是一个关键设计因素,因此我们相信基于ARM Cortex-M处理器的MCU是可穿戴产品设计的最佳解决方案。一些MCU供应商最近推出了基于Cortex-A处理器的参考设计。虽然这些概念设计极具宣传噱头,但是我们认为这些基于Cortex-A的产品设计不切实际,难以满足当今大多数可穿戴设备对于超低功耗的需求。虽然ARM Cortex-A系列的处理器和MCU在基于Android的便携式设备上可能是绝佳选择,但是这些设备是基于可频繁充电的情况而设计的。在可穿戴产品中实现Cortex-A的高性能是以很大的能耗为代价,这使得一次充电仅仅能工作几天。高功耗(导致短电池寿命)对于典型的智能手表或可穿戴健身追踪器来说是不可能被接受的。基于ARM Cortex-M的低能耗MCU更适合这些类型的可穿戴产品。另外,我们将低功耗蓝牙(Bluetooth Smart)视为可穿戴产品中最理想的低功耗、点对点无线连接解决方案,可应用于与用户的智能手机连接的健身追踪器、智能手表中。

  MCU和传感器SoC或SIP

  Silicon Labs为可穿戴应用提供多种光学和环境传感器,包括针对接近感测及手势控制的红外(IR)传感器、可调节背光的环境光传感器,以及相对温度和湿度传感器。Silicon Labs最近还推出了业界首款单芯片数字紫外线(UV)指数传感器IC,专为智能手机和可穿戴计算产品中检测UV光照强度、心脏/脉搏速率、血氧饱和度,以及提供接近/手势控制等而设计。

  新款UV指数传感器IC非常适用于具有动作跟踪功能的腕带和臂带产品、智能手表和智能手机等应用。除了支持UV指数检测之外,这些器件也可为健康和健身方面的应用提供环境光和红外(IR)接近感测功能。在消费类电子产品中,对UV感测的需求正在上升,因为开发者打算通过提供保护人们免于UV伤害的这种新功能,来寻求在可穿戴和手持设备上的差异化设计。UV检测对于那些有晒伤危险或者对光照有疑虑的人们是有帮助的,例如:户外活动的终端用户在他们达到危险的暴露级别之前,带有UV传感器的产品可以为其测量累积的UV强度并且及时报警。

  许多IoT可连接设备,例如便携式设备和可穿戴设备,采用各种传感器感应移动、相对湿度、温度、环境和紫外线。一般情况下,传感器技术要比MCU发展更加迅速。当传感器创新的步伐减慢、传感器类型更加规范时,我们看到MCU和传感器集成到SoC或SIP解决方案里。许多MCU已经有成熟的传感器接口架构。在将来,我们会看到专为自动采集传感器数据而设计的MCU架构的出现,在为IoT而优化的超低功耗平台上实现传感器数据汇聚。


来源:中国电子报、电子信息产业网            责任编辑:陈炳欣
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