自物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用以來，智能家居行業(yè)正如火如荼地快速發(fā)展，已經(jīng)從遙控掌握發(fā)展到手機(jī)遠(yuǎn)程控制，網(wǎng)絡(luò)傳輸信號也從有線一躍而升為無線，既降低成本，低碳節(jié)能。在眾多的無線連接技術(shù)中，應(yīng)用最廣泛和普遍的當(dāng)屬WiFi/BT/ZigBee，這三種技術(shù)，各有所長，分別適用不同的應(yīng)用場景，成為物聯(lián)網(wǎng)無線連接最流行的通信協(xié)議。


    從2013年至今，整合無線的單芯片MCU、集成MCU和無線功能的模塊、整合嵌入式處理器和無線的單芯SOC等產(chǎn)品和方案全線開花。我們盤點(diǎn)TI、ST、Marvell、飛思卡爾、博通、高通、聯(lián)發(fā)科、恩智浦等主流芯片商推出的那些專為物聯(lián)網(wǎng)而設(shè)的WiFi/BT/ZigBee無線芯片或模塊，分析其特點(diǎn)和適合應(yīng)用的場景。


    一.整合無線的單芯片MCU


    1、TI 最新SimpleLink WiFi平臺專為IoT而設(shè) 提供靈活選擇


    SimpleLink WiFi 平臺為用戶提供了靈活選擇：CC3200集成了可編程 ARM? Cortex?-M4 MCU，允許客戶添加其特有的代碼；而CC3100已經(jīng)為8、16、32位的MCU提供了接口，可搭配用戶需要使用，并通過TI的IoT云生態(tài)系統(tǒng)成員擁有了云連接支持能力。

    2014年6月份，TI推出了SimpleLink WiFi 系列WIFI平臺，專為IoT而設(shè)計，包括CC3100/3200，平臺具有高度的靈活性，其中3200在單芯片中集成了射頻及模擬功能電路，將WiFi平臺與ARM Cortex-M4 MCU整合在一起，實(shí)現(xiàn)了低功耗、單芯片WiFi解決方案；而CC3100可與任何MCU配合使用。這兩款芯片都具有很低的功耗，提供低功耗射頻和高級低功耗模式，尤其適用于電池供電式設(shè)備的開發(fā)。


    兩款產(chǎn)品都可讓用戶利用快速連接、云支持和片上WiFi、互聯(lián)網(wǎng)和穩(wěn)健的安全協(xié)議實(shí)現(xiàn)針對IoT的簡易型開發(fā)，無需具備開發(fā)連接型產(chǎn)品的先前經(jīng)驗(yàn)，就能夠輕松地為眾多的家用、工業(yè)和消費(fèi)類電子產(chǎn)品增添嵌入式WiFi和互聯(lián)網(wǎng)功能。


    【應(yīng)用場景】：該平臺不僅能應(yīng)用于智慧家居，也能應(yīng)用于工業(yè)通信。例如可用于工業(yè)設(shè)備的無線服務(wù)通道，為無監(jiān)視器的非接入式設(shè)備提供智能、便利和服務(wù)；可采用現(xiàn)有的 WiFi 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施以實(shí)現(xiàn)電池供電式設(shè)備的室內(nèi)資產(chǎn)跟蹤；還可給工廠配電板增添WiFi功能以對耗電量和設(shè)置等進(jìn)行控制、監(jiān)測和分析，實(shí)現(xiàn)智能能源控制。


    2.Marvell 從WiFi到藍(lán)牙到Zigbee 全線的無線MCU平臺


    Marvell全線無線MCU平臺覆蓋WiFi，藍(lán)牙，Zigbee，提供高集成度，顯著提高了性能、降低了功耗并降低了總體用料成本，搭配軟件開發(fā)平臺Marvell EZ-Connect，讓開發(fā)者短短幾天實(shí)現(xiàn)應(yīng)用開發(fā)。

    2014年6月份，Marvell發(fā)布針對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的全面的無線MCU平臺：MW300 Wi-Fi微控制器、MB300藍(lán)牙微控制器和MZ100ZigBee微控制器。在單一芯片上集成MCU、RF收發(fā)器、網(wǎng)絡(luò)/無線協(xié)議棧的基礎(chǔ)上，還集成了軟件開發(fā)套件和調(diào)試工具，并提供從多層安全保障。


    其中MW300 Wi-Fi微控制器支持802.11n Wi-Fi、內(nèi)置全功能微控制器的單芯片SoC，面向低功耗進(jìn)行了有針對性的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了深度低功耗狀態(tài)，同時降低了正常工作時的功耗，適用于各種基于電池供電的應(yīng)用場景； MB300藍(lán)牙微控制器是支持雙模藍(lán)牙4.1、集成了微控制器的真正單芯片SoC，實(shí)現(xiàn)經(jīng)典藍(lán)牙與智能藍(lán)牙并存運(yùn)行，內(nèi)置語音功能支持高分辨率ADC以及與麥克風(fēng)的直連； MZ100 ZigBee微控制器是支持802.15.4/ZigBee、集成了微控制器的單芯片SoC，提供Wi-Fi與藍(lán)牙的共存，易于與傳感器、起動器以及其他組件連接，減少了外部組件和PCB面積。Marvell EZ-Connect 軟件平臺支持這個最新的無線產(chǎn)品系列，基于該平臺大大減少開發(fā)時間。


    【應(yīng)用場景】：可穿戴設(shè)備、家庭自動化、家庭安防、個人保健、智能家電、配飾與遙控器、汽車、照明、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等市場。3款芯片分別適用不同的應(yīng)用場景：其中MW300 Wi-Fi微控制器主要適用于智能家居中冰箱、冷氣機(jī)等家電和家用電器與家庭網(wǎng)絡(luò)的長時間連接；MB300藍(lán)牙微控制器適合于裝置之間的“互動”；MZ100ZigBee微控制器在智能照明以及多終端互聯(lián)方面的優(yōu)勢明顯。


    二.集成MCU和無線功能的模塊


    1.Microchip RN4020藍(lán)牙智能模塊 可連接主機(jī)MCU使用或獨(dú)立運(yùn)行

    支持最新的藍(lán)牙4.1，具有功耗低、發(fā)射距離遠(yuǎn)、尺寸緊湊等特點(diǎn)，它可以連接到任意一款具有UART接口的單片機(jī)(包括數(shù)百款PIC? MCU)，也可以無需MCU地獨(dú)立運(yùn)行。

    Microchip在收購Roving Networks公司后不久的2012年9月份，就快速推出了WiFi無線模塊 RN-171和RN-131，可連接任何PIC MCU，2013年又陸續(xù)發(fā)布 MRF24WG0MA/MB WiFi模塊，集成無線模塊和PIC MCU，支持低數(shù)據(jù)速率的Wi-Fi傳感器網(wǎng)絡(luò)，家庭自動化，樓宇自動化和消費(fèi)電子應(yīng)用。


    2014年6月份，Microchip藍(lán)牙 4.1低功耗模塊RN4020發(fā)布，提供一個發(fā)射功率為7 dBm、接收靈敏度為-92.5 dBm的內(nèi)置PCB天線，使模塊的有效工作距離超過100米，而尺寸卻非常緊湊僅為11.5×19.5×2.5mm。RN4020是一種板載協(xié)議棧模塊，它可以連接到任意一款具有UART接口的單片機(jī)(包括數(shù)百款PIC? MCU)，也可以無需MCU地獨(dú)立運(yùn)行，進(jìn)行基本的數(shù)據(jù)采集和通信，其應(yīng)用如燈標(biāo)或傳感器等。獨(dú)立運(yùn)行模式基于Microchip獨(dú)特的非編譯腳本而實(shí)現(xiàn),它使用簡單的ASCII命令接口來進(jìn)行模塊配置，而無需工具或編譯。


    【應(yīng)用場景】： 適用于家庭自動化和家用電器，照明類應(yīng)用，以及醫(yī)療設(shè)備、可穿戴設(shè)備，玩具、標(biāo)簽、表鏈和遙控裝置，基于脈沖和接近傳感器的系統(tǒng)，甚至各種工業(yè)應(yīng)用。


    2.Atmel SmartConnect SAM W23模塊 融合無線與控制優(yōu)勢


    集成了WiFi連接、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、安全等功能，以及Atmel的ARM Cortex M0+微控制器技術(shù)，既可將SAM W23 平臺作為獨(dú)立系統(tǒng)使用，也可將其作為功能擴(kuò)展方案使用，從而在當(dāng)前設(shè)計中實(shí)現(xiàn)WiFi連接。

    鑒于物聯(lián)網(wǎng)市場的強(qiáng)大攻勢，Atmel在融合其在無線與控制兩方面的強(qiáng)大優(yōu)勢，2014年6月份，Atmel推出了全新的MCU品牌--Atmel SMART以及SmartConnect SAM W23模塊，該模塊基于 Atmel超低功率WiFi系統(tǒng)芯片，實(shí)現(xiàn)了低功率MCU與Wi-Fi解決方案的結(jié)合。SAM W23模塊整合了WiFi功能，設(shè)計人員無需再學(xué)習(xí)WiFi堆棧，從而能夠?qū)Ｗ⒂谔嵘a(chǎn)品功能。


    SAM W23模塊是為那些尋求將WiFi連接與IEEE802.11、RTOS、IP堆?；騌F進(jìn)行整合的設(shè)計人員提供的理想解決方案，此外，該模塊可提供應(yīng)用和安全協(xié)議(如TLS)、集成網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(TCP/IP堆棧)和標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)時操作系統(tǒng)(RTOS)，這些全部可以在Atmel Studio 6的集成開發(fā)平臺(IDP)通過簡單的串聯(lián)主機(jī)接口(SPI、UART)實(shí)現(xiàn)。


    【應(yīng)用場景】： 適用于為廣泛的住宅、醫(yī)療、工業(yè)、消費(fèi)、智能能源和可穿戴設(shè)備市場。


    3.飛思卡爾 Kinetis W系列無線模塊 在Zigbee領(lǐng)域有優(yōu)勢


    Kinetis KW2X無線模塊降低功耗，集成了在高端處理器中才提供的高級安全特性，支持高級加密方法，如密鑰生成、安全存儲器和篡改檢測功能，提供512KB閃存和64KB RAM，以及64K的FlexMemory，方便用戶靈活使用，搭配Kinetis開發(fā)工具，可進(jìn)一步加快產(chǎn)品開發(fā)速度。

    MCU 是飛思卡爾的戰(zhàn)略重點(diǎn)，在物聯(lián)網(wǎng)時代，飛思卡爾也打起了物聯(lián)網(wǎng)的算盤，通過整合MCU和Zigbee無線技術(shù)和RF收發(fā)器，推出了一系列的整合式MCU—Kinetis W系列，可為2.4GHZ Zigbe/ IEEE 802.15.4應(yīng)用和低于1GHZ的IEEE 802.15.4提供靈活的產(chǎn)品選擇。


    2013年年底，飛思卡爾推出了Kinetis系列KW2x無線MCU。 KW2x是一款低功耗、緊湊型集成式器件， 由一個高性能可兼容IEEE 802.15.4的2.4 GHz無線收發(fā)器和一個強(qiáng)大的ARM Cortex-M4 MCU系統(tǒng)組成，并配有數(shù)據(jù)連接和高精度混合信號模擬外設(shè)。


    【應(yīng)用場景】： KW2x無線MCU主要在智能能源、家庭/樓宇自動化、醫(yī)療保健、家庭娛樂等場景使用,典型的應(yīng)用有：由儀表、網(wǎng)關(guān)家用顯示器和互連設(shè)備構(gòu)成的家庭網(wǎng)絡(luò)；聯(lián)網(wǎng)樓宇控制以及具備燈光控制、暖通空調(diào)和安保等功能的家庭自動化應(yīng)用。


    4.恩智浦 JN516x無線MCU模塊 劍指智能家庭


    對智能照明、住宅自動化和能源管理應(yīng)用而言，JN516x無線MCU模塊系列匯集價格/性能、片上存儲器和超低功耗及軟件堆疊選擇的最佳組合。尤其恩智浦還推出了LightPRO智能照明系統(tǒng)模塊，允許構(gòu)建具有多達(dá)500個節(jié)點(diǎn)的智能照明網(wǎng)絡(luò)，完美涵蓋商業(yè)和公共照明應(yīng)用。

    從2011年開始，恩智浦就以智能照明為突破口，進(jìn)攻物聯(lián)網(wǎng)，起初在其LPC系列MCU中并未整合無線功能。2013年年初，恩智浦推出針對物聯(lián)網(wǎng)的JN516x系列無線MCU模塊，包括JN5161、JN5164或JN5168，整合了無線功能。


    該模塊配置了高性能的32位RISC處理器，內(nèi)嵌Flash和E2PROM，通過可變寬度指令、多級指令流水線、低功耗與可編程時鐘速度來提高代碼效率。同時片上還具有一個符合IEEE802.15.4 2.4GHz標(biāo)準(zhǔn)的無線收發(fā)器以及一系列豐富的模擬、數(shù)字外設(shè)。配合超低的工作電流和低功耗睡眠特性，可以使設(shè)備利用紐扣電池供電并延長電池的壽命。


    【應(yīng)用場景】： 配合恩智浦的應(yīng)用商業(yè)開和評估套件，開發(fā)人員可以可在智能照明、資產(chǎn)管理、樓宇控制、智能能源、家庭自動化、遠(yuǎn)程控制等領(lǐng)域開發(fā)應(yīng)用?；贘N516x，業(yè)界已經(jīng)開發(fā)出眾多成功的商用產(chǎn)品，如Cherry的無線電能采集開關(guān)，無需電池或供電連線，利用一次按壓開關(guān)的動作就可以發(fā)送8個無線數(shù)據(jù)包的能量，從而實(shí)現(xiàn)球泡燈的開關(guān)甚至調(diào)光的功能。


    5.ST意法半導(dǎo)體 SPWF系列微型智能WiFi模塊 低功耗小尺寸


    SPWF系列的微型智能WiFi模塊具有低功耗和小尺寸，可方便地與物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備及獨(dú)立的802.11 b/g/n設(shè)備進(jìn)行即插即用式的集成。

    瞄準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng)商機(jī)，ST意法半導(dǎo)體除了可提供各種低功耗、低成本的ARM Cortex-M處理器系列的STM32 MCU，還整合WiFi技術(shù)，推出了SPWF系列的微型智能WiFi模塊。PWF01S WIFI模塊配置為單片802.11收發(fā)器，具有集成的PA和STM32 ARM Cortex-M3 32位MCU，可提供1.5MB和512KB的閃存選擇以及64 KB RAM，支持廣泛的GPIO，還包括時鐘及穩(wěn)壓器，可方便地與物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備及獨(dú)立的802.11 b/g/n設(shè)備進(jìn)行即插即用式的集成。


    此外，ST意法半導(dǎo)體已增辟產(chǎn)品線，大舉推出整合32位元Cortex-M核心MCU及2.4GHz射頻收發(fā)器、藍(lán)牙技術(shù)，擬推出支持下一代多通信協(xié)議（Multi-Protocol）的無線MCU方案，以克服各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備開發(fā)挑戰(zhàn)。


    【應(yīng)用場景】：產(chǎn)品可在智能家電、工業(yè)控制和數(shù)據(jù)采集、家庭自動化和安全系統(tǒng)、無線傳感器、電纜更換、醫(yī)療設(shè)備 、機(jī)器對機(jī)器的通信等應(yīng)用場景下使用。


    三.整合嵌入式處理器和無線的單芯SOC


    1.博通 WICED平臺 WiFi BCM4390+藍(lán)牙BCM2073X 高集成低功耗


    作為領(lǐng)先的半導(dǎo)體廠商，博通在無線領(lǐng)域的優(yōu)勢有目共睹，芯片集成度高，并顯著降低功耗。WICED平臺提供一站式的多樣化應(yīng)用，客戶在上面做不同的軟件開發(fā)以實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)用。

    2013年6月份，博通發(fā)布針對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的單片WiFi解決方案--BCM4390，這也是博通嵌入式設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)無線連接WICED產(chǎn)品組合的一部分。BCM4390 SoC符合IEEE 802.11b/g/n標(biāo)準(zhǔn)，在單一芯片集成了PA和LNA|2.4GHZ RF收發(fā)器、通用異步收發(fā)器（UART）等，在應(yīng)用處理器中靈活實(shí)現(xiàn)了實(shí)時操作系統(tǒng)(RTOS)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，為低功耗、高性能、互操作性強(qiáng)的無線連接功能奠定了基礎(chǔ)，幫助微控制器嵌入式設(shè)備降低功耗、減少成本。


    除了WiFi方案，WICED還不斷發(fā)展，2014年6月份，博通發(fā)布了適應(yīng)于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的WICED Smart藍(lán)牙SoC芯片---BCM20737。新品具有三大特性：支持Bluetooth Smart標(biāo)準(zhǔn)（藍(lán)牙4.0及以上）、iBeacon技術(shù)，可以加快臨近檢測速度；支持A4WP無線充電；支持RSA 4000比特加密與解密，可以為產(chǎn)品間數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行加密。


    【應(yīng)用場景】： BCM4390適用于8和16比特微控制器系統(tǒng)，幫助低功耗、電池供電的設(shè)備實(shí)現(xiàn)WiFi連接。BCM4390初步支持的應(yīng)用包括運(yùn)動健身、健康以及安防和自動化?；赪ICED平臺的創(chuàng)新技術(shù)可以幫助OEM實(shí)現(xiàn)利用單一芯片在更小型家用電器上進(jìn)行連接，包括慢燉鍋、燈具等。BCM20737適用于玩具、醫(yī)療設(shè)備、遠(yuǎn)程控制等方面的實(shí)際使用需求，同時對蘋果iBeacon技術(shù)的支持使其在區(qū)域限定和設(shè)備檢測方面具有優(yōu)勢。


    2.高通Atheros 低功耗單芯片WiFi平臺QCA4002/4004


    QCA4002/QCA4004采用低功耗技術(shù)，如動態(tài)功率調(diào)整Green TX功能，可讓設(shè)備在鄰近其他設(shè)備或接入點(diǎn)的情況下，減少最多1/2的傳輸功率，搭配睡眠模式，可實(shí)現(xiàn)更節(jié)能的通信功能。另外，無論用戶開發(fā)高端或者低端的應(yīng)用，平臺都可以滿足需求。

    2013年9月份，高通Atheros 推出低功耗單芯片WiFi平臺QCA4002/4004，以期布局飛速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)市場，這也是高通專門為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用推出的基于802.11n的單芯片平臺。 QCA4002/4004不但在芯片設(shè)計上采用一顆單芯片處理器和內(nèi)存，無需使用其它MCU產(chǎn)品，還同時納入了IP堆棧、軟件中間件架構(gòu)AllJoyn以及完整的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，以協(xié)助客戶以最低的開發(fā)成本，將低功耗WiFi功能增加至任何產(chǎn)品。由于采用的是單芯片設(shè)計，這兩個平臺的功耗非常低，而且在2.4G和5G兩個頻段都可以運(yùn)行。


    QCA4002與QCA4004的區(qū)別在于QCA4002是一個子系統(tǒng)，可用于一些要求強(qiáng)大的MCU或高內(nèi)存的應(yīng)用場景，通過搭配各種各樣的MCU或內(nèi)存等來實(shí)現(xiàn)。而QCA4004用于一些較低端的應(yīng)用，內(nèi)置的CPU可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)很多應(yīng)用。


    【應(yīng)用場景】：QCA4002/4004可應(yīng)用于家庭和辦公室的各種新設(shè)備，包括洗衣機(jī)、空調(diào)設(shè)備、熱水器等家電、消費(fèi)電子產(chǎn)品以及用于家庭照明、安全和自動化系統(tǒng)的傳感器及智能插座。目前，海爾已在其洗衣機(jī)/烘干機(jī)和空調(diào)設(shè)備上采用了QCA4004。


    3.MTK 單芯片wifi soc MT7688/MT7681 為智能家居而設(shè)


    MTK宣稱這兩款新品低功耗，支持Smart Connection 智能手機(jī)應(yīng)用程序，可實(shí)現(xiàn)照明燈具、智慧電視、智慧門鎖等家電的網(wǎng)絡(luò)連接。


    提起MTK，大家最想聯(lián)想到的是移動處理器，但其實(shí)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，MTK也積極進(jìn)攻。在2014年6月份舉行的臺北電腦展上，MTK推出了兩款智能家居系統(tǒng)wifi芯片MT7688及MT7681。


    MT7688采用Linux系統(tǒng)，支持802.11n，內(nèi)建MIPS24KEc/580MHz處理器，256MB內(nèi)存以及AES128/256加密引擎，可處理更為復(fù)雜或數(shù)據(jù)密集型的智能家居設(shè)備，比如IP投影機(jī)及家庭監(jiān)控系統(tǒng)。而MT7681則主要針對如燈泡、門鎖、插座等小型設(shè)備，支持802.11n，可輕松為嵌入式設(shè)備設(shè)計網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，整合電源管理單元、低頻放大器、射頻切換器，所有功能都整合在40針腳的5*5毫米的封裝中。


    【應(yīng)用場景】： MT7688適合研發(fā)較為復(fù)雜的智能家居設(shè)備，而MT7681適合燈泡、門鎖、插座等小型設(shè)備的應(yīng)用研發(fā)。


    4.ST意法半導(dǎo)體 單片藍(lán)牙4.0芯片BlueNRG處理器 高能效


    BlueNRG具有同類中最佳的電流消耗、出色的無線鏈路性能和片上非易失性存儲器芯片，不僅耗電量更低，而且體積也更小，更適合應(yīng)用在穿戴式裝置上。


    2013年，ST發(fā)布了集成Cortex M0以及藍(lán)牙功能的BlueNRG處理器芯片，內(nèi)置專用射頻接口、處理器和藍(lán)牙固件，支持藍(lán)牙4.0標(biāo)準(zhǔn)。BlueNRG能夠讓設(shè)計人員靈活地選擇最喜歡的MCU，并配備在外部應(yīng)用處理器上運(yùn)行的 Bluetooth Low-Energy協(xié)議棧。片上非易失性存儲器可輕松實(shí)現(xiàn)固件升級，確保應(yīng)用始終兼容最新版本的藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)。


    【應(yīng)用場景】： 新芯片可為健身護(hù)腕、智能眼鏡或互動服裝等各種無線智能應(yīng)用配件實(shí)現(xiàn)更長得的電池使用壽命，及更小、更輕的電池尺寸。