将低功耗进行到底,Dialog给IoT连接带来更多可能
2020-05-17
作者:王洁
来源:电子技术应用
从1997年IEEE公布第一代802.11标准到第五代Wi-Fi802.11 ac(Wi-Fi5)的普及,再到802.11ax(Wi-Fi6)的出现,Wi-Fi的连接性能不断升级,成为人们生活中布局最为广泛的连接方式。随着物联网市场的增长,特别是在智能家居应用领域,蓝牙和ZigBee以低功耗优势成为大量采用的连接方式。高度集成电池管理、AC/DC电源转换、Wi-Fi、低功耗蓝牙(BLE)和工业IC供应商Dialog开云棋牌官网在线客服公司近些年也陆续推出了多款面向消费领域的BLE SoC,并且在世界各地的主要制造厂商中得到了广泛采用,例如小米手环中的BLE芯片。
Wi-Fi 没办法完全覆盖所有的应用,根本原因在于Wi-Fi本身最致命的弱点——功耗的问题。Dialog的低功耗SoC策略这次拓展到Wi-Fi阵营,于日前宣布正式推出高度集成、超低功耗的Wi-Fi网络SoC芯片DA16200芯片,以及DA16200模块和DA16600(Wi-Fi + BLE二合一)模块,有望彻底克服Wi-Fi连接的功耗问题,为Wi-Fi联网、电池供电的IoT设备提供突破性电池续航能力。
克服Wi-Fi功耗弱点
“Wi-Fi 刚开始出现的时候,很多应用产品不是以电池供电的。但是现在很多联网的产品都是要用电池的,真正的无线化的时代已经来临。这样的情况之下,以前的Wi-Fi虽然是无线联网,但是为了联网,还有个电源线,就像尾巴一样,不是真正的无线化。另外有些地方很难把电线拉进来,不得不用电池,这时要用Wi-Fi也有困难。”Dialog 开云棋牌官网在线客服公司连接和音频业务部产品营销总监崔南岫分析:“这种产品现在都采用ZigBee或蓝牙等其他技术方案,但是这些方案没办法直接联网,主要的网关是AP(无线接入点)的情况下,如果要联网,就必须加入网关等其他设备,造成成本的上升。”
崔南岫认为,Dialog DA16200芯片的推出可以解决Wi-Fi连接的根本弱点,满足智能门锁、摄像头、温控器及温湿度传感器等典型应用对低功耗的要求。
Wi-Fi安防监控摄像头,其大容量的数据传输需要宽频的联网工具,最好的就是Wi-Fi。据崔南岫介绍,经过测试,在10 MB的HD高清视频、一天5次使用的情况下,4000 mAh的电池可以持续使用一年以上。
智能门锁之前通常是用BLE+AP上的网关,或者ZigBee+网关的方式。采用Wi-Fi 产品的情况下,智能门锁联网时直接用家里的AP就可以了。测试表明,在每天开关20次的情况下,4个5号AA干电池可以使用1年以上。
温控器方面,DA16200功耗可以做到和蓝牙接近,在使用30次/天的情况下,可以保证3年以上电池续航能力。
温/湿度传感器应用方面,在使用1440次/天,也就是每分钟采集一次的情况下,使用两个7号AAA干电池,可实现4年以上的电池续航能力。
智能手表和手环方面,如今功能越来越复杂,要处理的数据也越来越大,系统的升级必不可少。采用蓝牙的方式需要花费较多的时间进行数据传输和系统升级,低功耗Wi-Fi芯片更为合适。目前Dialog已经和一些客户在进行相关产品的开发。
低功耗的同时性能不打折
DA16200是Dialog专门针对使用电池供电的产品而开发的,能做的超低功耗是因为其最新的专利技术VirtualZero。“VirtualZero意为保持联网的情况之下,功耗几乎为0的意思,当然不是绝对的0,而是保持联网的情况之下,功耗非常低。”崔南岫介绍,“保持联网意味着可以随时对它进行控制,将收集的数据传输过来,也可以让它做一些其他的工作。”
在睡眠模式3的情况下,DA16200还能保持网络连接、加载网络证书并保持网络在线。
如果牺牲掉Wi-Fi的一些功能或者规范来实现超低功耗,那并不是真正意义上的超低功耗。崔南岫介绍:“DA16200是完全集成的Wi-Fi SoC芯片,里面包括CPU、SRAM,完全满足Wi-Fi的整个规范,包括射频的灵敏度、传达的距离长度等,甚至和市面上一般的Wi-Fi 相比,我们的灵敏度和传达距离更有优势。同时,还可以做到其他芯片做不到的超低功耗。”
高度集成的DA16200自主运行整个Wi-Fi系统、安全和网络协议栈,无需外部的网络处理器、CPU或微控制器。它包含一个802.11b/g/n无线电(PHY)、基带处理器、MAC、片上内存、专用加密引擎和ARM® Cortex®-M4F主机网络应用处理器,这些全部集成在单片硅芯片上。
为了实现更宽的覆盖范围,并且不牺牲电池续航能力,DA16200还集成了一个功率放大器(PA)和低噪声放大器(LNA),为用户提供了行业领先的输出功率和接收器灵敏度。
此外,DA16200符合WPA/2/3个人和企业级加密标准,并具有TLS和HTTPs上层安全。崔南岫介绍:“Wi-Fi 本身的安全性相比其他的方案已经很高了,而DA16200芯片又包含了加密模块在里面。因此,它可以做到安全启动、安全调试、安全存储。”
两款模块应对不同需求
考虑到市场上的很多客户为了生产的方便性需要模块产品,Dialog也推出了两款基于DA16200的模块产品:DA16200模块和DA16600模块。除了DA16200芯片以外,还集成了内存、RF器件、晶振、滤波器、天线等,可以直接使用。这两款模块均经过全面认证,可全球范围使用,认证包括FCC、IC、CE、Telec、Korea和SRRC。此外,该SoC芯片和两款模块都经过Wi-Fi CERTIFIED® 认证,可实现互联互通。
DA16600是一款Wi-Fi +BLE的组合模块,是DA16200芯片和低功耗蓝牙芯片DA14531组合在一起的“二合一模块”。崔南岫表示,DA16200 的模块是单纯超低功耗的 Wi-Fi 模块,成本较低,DA16600 成本较高,如果用户的设计通过 Wi-Fi 单独可以完成,那么采用 DA16200 即可;如果不存在成本问题,DA16600提供给用户更多的选择,可以让用户使用更加方便。
Wi-Fi 和 BLE 的组合实际上是存在一些技术上的门槛的,相当于是两个RF共存,Wi-Fi 的功耗特别大,带来的噪声对BLE 信号也会造成很大的影响。崔南岫表示,Dialog拥有非常专业的技术能力,实现了Wi-Fi 和 BLE 共存的方案,目前软件和硬件的整套方案都已经做出来了,可以让客户用得更方便,也更简单。
目前,NB-IoT、ZigBee、蓝牙、Wi-Fi,甚至是如今发展迅速的5G,在物联网应用中,这些连接技术自然而然会找到自己的位置,性价比、功能都是重要的考量因素。另外,基础设施对于应用来说也是一个很大的挑战,而Wi-Fi广泛覆盖,通过Wi-Fi来实现生活上的物联网是一个既方便又省钱的方案。以往限制其应用领域进一步拓展的弊端就在于功耗太大,而如今Dialog新推出的DA16200芯片可以克服Wi-Fi的致命弱点,未来IoT上Wi-Fi自然前景可期,这也正是Dialog开发超低功耗Wi-Fi SoC的初衷。