钜大LARGE | 点击量：965次 | 2021年08月29日
在物联网网络边缘实现无线、免电池的使用
随着物联网(IoT)的快速发展，联接的IoT设备数、传感器数和执行器数将不断上升。在IoT网络边缘，有大量的终端节点，虽然这些单个节点可能都仅需极低的功率需求，且无需继续运行(仅在要时才启动)，但激增的节点数会出现极高的总功耗。因此，全球面对减少能源消耗的挑战，要寻求替代能源以实现免电池的新办法为这些边缘节点供电和提升能效。同时，市场要一系列的无线协议以实现无线互联，从而灵活部署、方便维护和降低成本。
致力于推动高能效创新的安森美半导体结合能量采集和低功耗无线互联技术，供应全面的超低功耗无线办法，包括创新的采集能量自供电办法、智能无源无线传感器、联接节点到云的超低功耗嵌入式硬件平台等，处理IoT使用的能源和线束挑战，同时降低设计和维护成本，并符合可继续发展理念，使世界更环保。
低功耗技术是确保执行能量采集以实现免电池的关键
能量采集技术是指通过把如热电、振动、运动、太阳能等出现的但尚未利用的能量回收并转化为电能，代替电池为使用供电，在IoT的部署中将越来越紧要。而通过能量采集实现免电池供电的关键是支持超低功耗无线协议的低功耗技术，如蓝牙低功耗(bLE)，Zigbee、Sigfox、Mesh、近场通信(NFC)等标准，这些协议各有优点，满足不同的使用需求。结合能量采集和低功耗技术可省去电源、电池成本和更换成本，并具有环保意义。
蓝牙低功耗开关参考设计
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
蓝牙低功耗具备优化的能效，且易于联接到智能手机，是可穿戴、医疗设备、资产跟踪等各种智能设备进行短距离通信的首选协议。
安森美半导体创新的蓝牙低功耗开关参考设计，基于行业最低功耗的蓝牙5无线电，并结合采埃孚股份公司(ZFFriedrichshafenAG)的能量采集技术，获取用户按下按钮时传输的能量，将此动能转换为电磁能并最终转化为电能，储存起来供RSL10SIp使用。
RSL10是蓝牙5认证的无线电系统单芯片(SoC)，具有全集成的天线和所有无源器件，领先于嵌入式微解决器探测基准协会(EEMbC)ULpMark能效评测，取得该评测史首次超过1,000分的成就，其系统级封装(SIp)模块RSL10SIp简化系统设计并最小化物料单。
每次按下按钮，能量采集办法出现300μJ能量，这足以满足RSL10SIp的极低功耗要求：深度睡眠功耗仅62.5nW，接收功耗低至7mW。
该蓝牙低功耗开关参考设计完全以采集的能量工作，实现真正自供电的IoT使用，为IoT含义新的超低功耗水平，使用示例包括墙面和照明控制、楼宇自动化和资产跟踪。
支持低功耗无线使用的快速原型平台b-IDK
安森美半导体的物联网开发套件(IDK)曾获杂志《IoTEvolution》和网站IoTEvolutionWorld选为2017物联网演进年度产品奖、获《ECN》选为快速原型制作影响力奖，是可配置的、联接节点到云的快速原型平台，涵盖所有不同类型的能力，包括通过嵌入式软件和固件的超低功耗互联、传感、驱动、电源管理，乃至基于云的管理和分解，简化和加速设计。
b-IDK则是基于RSL10蓝牙5并结合IDK能力的低功耗快速原型平台，供应行业最低功耗，现成的示例代码，支持AWS、Azure、bluemix或定制的云服务以实现可配置的云互联，还易于连接到其它IDK子板以扩展传感和控制功能。
上述的能量采集蓝牙低功耗开关与IDK和b-IDK都兼容。
RSL10系列支持蓝牙Mesh网络
传统的蓝牙互联使两个距离较近的设备/节点之间能点对点通信。自蓝牙技术联盟(SIG)公布蓝牙Mesh，蓝牙技术开始全面支持Mesh网状网络，供应多对多设备通信，支持达32,000台网络设备和强制的网络安全，使设备制造商可以部署大规模、低功耗的蓝牙Mesh网络，实现用于智能家居、楼宇自动化和资产跟踪等广泛使用的远距离互联。
安森美半导体扩展了RSL10系列至支持蓝牙Mesh标准，供应更多功能及行业最低功耗，通过RSL10USb适配器更好地使IoT边缘节点使用可受益于无处不在的、易用的蓝牙低功耗。
NCS36510支持Zigbee3.0
Zigbee基于IEEE802.15.4标准，工作频率为2.4GHz(全球通用频率)，支持短距离、低功耗的无线通信，如今已发展到Zigbee3.0，使用ZigbeeproR21网络，支持为最小、功耗最低的设备供应可靠的通信，还包括支持能量采集的Greenpower。
如安森美半导体的NCS36510全集成、超低功耗SoC射频收发器，接收功耗和发送功耗分别低至6.7mW和6.0mW，能通过采集的能量运行，供应1.0至3.6V宽输入电源电压，集成ARM®Cortex®-M3内核和640kb闪存，并采用AES256/128、真随机数发生器(TRNG)进行安全加密，典型使用如家庭与住宅自动化、楼宇及工业自动化、智能电网。
即用的RF系统级封装办法SigfoxSip
Sigfox是一种超窄带技术，工作在200kHz带宽，使用免授权频谱，能实现最简单和最低成本的互联，支持远程通信。
安森美半导体经Sigfox认证的办法支持全球所有Sigfox区域(RCZ1-RCZ4，RCZ7)，并符合严格的地方RF法规。如系统级封装办法AX-SIp-SFEU，超低功耗设计，待机电流、睡眠电流和深度睡眠模式电流分别仅为0.55mA、1.2μA和180nA，把Sigfox无线电、分立的射频(RF)匹配、所需的所有无源器件和固件集成在单个微型办法中，供应现成的Sigfox互联(上行和下行链路)，用于楼宇和家庭自动化以及传感器和资产跟踪，具有AT和使用编程接口(ApI)版本，支持RCZ1区域网络，获CE认证，无需额外器件和认证。
SubGHz专有RF产品
SubGHz支持远距离、超低功耗通信。安森美半导体专有的SubGHzRF产品包括独立的RF核，如窄带版本AX5043/AX5243、宽带版本AX5051/AX5031等，和SoC(结合独立的RF收发器核与一个MCU核)如AX8052F1xx、AXM0F243，并配备软件开发工具支援设计。
采用这些专有的RF产品可实现适用于使用的最低功耗办法，由于不遵循标准的网络协议，所以省去昂贵的认证费，无强制更新。
智能无源无线传感器：免电池、免维护
安森美半导体的智能无源无线传感器(SpS)是一款再三获得IoT范畴创新奖的产品，它基于RFID标准协议，因而无需线缆；从接收的电磁场信号中采集能量，所以无需电池，能在难以布线或更换电池的网络边缘采集、测量并分解各种参数，如温度、湿度、距离等。SpS冲破了传统的传感器技术，具有设计低功耗IoT平台的显著优点，也克服了NFC技术中通信距离短的限制。该办法的其它优点包括：超薄、扩展成本低，从而处理空间受限的挑战，并且配以开发套件成为一个完整的一站式处理办法，可实现多传感器IoT使用的快速配置和修改，性价比极高，加速设计。SpS适合各种要数据监测的场合，尤其是预测性维护、厂自动化和数据中心等使用。
总结
IoT使用规模在不断张大，涉及大量的能源消耗，电池供电的设备还牵涉电池使用寿命和维护的问题。能量采集技术日益紧要，低功耗无线技术是实现其意义的关键，这两大技术的结合将有助于实现免电池、免维护的无线互联使用，符合世界高能效和环保倡议。安森美半导体凭借领先的、全面的超低功耗无线技术，及丰富的技术使用知识和相关相关经验，继续开发一系列完整的低功耗无线互联办法，帮助在IoT网络边缘实现免电池/低功耗的无线IoT使用，处理能源挑战，并降低成本和加快设计。
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