用超低功耗WI-FI平臺(tái)簡(jiǎn)化智能家居

智能家居的承諾是為您簡(jiǎn)化生活。 它具有烹飪食物、訂購雜貨、安排家務(wù)和監(jiān)控場(chǎng)所的潛力，為您提供舒適、便利、安全和保障。 但現(xiàn)實(shí)與承諾的愿景相去甚遠(yuǎn)。

為什么智能家居技術(shù)還沒有出現(xiàn)？

在發(fā)達(dá)國(guó)家，5-15% 的家庭采用了某種智能家居產(chǎn)品（來源：Statistica）。 這些滲透率使智能家居處于采用的早期階段。 早期采用者通常是技術(shù)驅(qū)動(dòng)的專業(yè)人士，他們?yōu)榱思夹g(shù)而熱愛技術(shù)。 他們?cè)敢饨?jīng)歷復(fù)雜的設(shè)置，并且有足夠的耐心來解決早期的錯(cuò)誤和挫折。

另一方面，早期的大多數(shù)人并不關(guān)注技術(shù)的新穎性，而是受其實(shí)用性的驅(qū)動(dòng)。 如果技術(shù)易于設(shè)置并為最終用戶提供實(shí)實(shí)在在的好處，則早期大多數(shù)人都會(huì)采用該技術(shù)。

但是，如果您不是精通技術(shù)的人，那么今天的智能家居設(shè)置起來很復(fù)雜。 雖然您可以輕松購買移動(dòng)設(shè)備或筆記本電腦，并且知道它可以毫無問題地連接到您家的 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)，但您無法對(duì)智能家居小工具進(jìn)行同樣的操作。

根據(jù)Next-Generation Support：構(gòu)建參與平臺(tái)，超過 50% 的智能設(shè)備在安裝過程中面臨設(shè)置問題。 換句話說，如果你想在你的智能家居中安裝 10 臺(tái)智能設(shè)備，你有 99.94% 的概率會(huì)遇到至少一個(gè)設(shè)置問題。 這對(duì)于智能家居設(shè)備的大規(guī)模采用來說是完全不能接受的。

設(shè)置過程中遇到的設(shè)置問題數(shù)量

大多數(shù)設(shè)置問題的根源在于智能家居的協(xié)議碎片問題。 在當(dāng)今的智能家居中，Wi-Fi 和以太網(wǎng)用于高帶寬應(yīng)用，而 Zigbee 和 Z-wave 用于低功耗用例。 Zigbee 協(xié)議存在碎片問題，因?yàn)閮蓚€(gè) Zigbee 版本彼此不兼容。 Z-wave 是一種專有協(xié)議，將制造商和用戶委托給一個(gè)供應(yīng)商。

使用這些協(xié)議設(shè)置智能家居需要一個(gè)昂貴的集線器，使設(shè)備間通信成為可能。 問題不僅在于最終用戶的成本，還在于這些集線器的制造商控制智能家居數(shù)據(jù)的事實(shí)。 集線器制造商可能會(huì)決定通過引入意外的訂閱費(fèi)或類似障礙來限制訪問，并且偶爾知名的集線器制造商會(huì)遇到財(cái)務(wù)困難，從而使最終用戶陷入困境。 簡(jiǎn)而言之，基于集線器的家庭架構(gòu)使主流采用變得復(fù)雜。

Wi-Fi 將簡(jiǎn)化智能家居

Wi-Fi 是智能家居無處不在的協(xié)議。 它安裝在發(fā)達(dá)國(guó)家的幾乎每個(gè)家庭中。 它易于設(shè)置且易于維護(hù)。 隨著 Wi-Fi 6 和低功耗 Wi-Fi 的出現(xiàn)，智能家居的協(xié)議碎片化問題現(xiàn)在可以得到解決。 Wi-Fi 6 將取代目前在以太網(wǎng)上運(yùn)行的高帶寬應(yīng)用程序，而瑞薩電子的 DA16200 等新的超低功耗 Wi-Fi 平臺(tái)將取代 Zigbee 和 Z-Wave 用于低功耗用例。 DA16200 提供 Zigbee 和 Z-wave 的低功耗優(yōu)勢(shì)，同時(shí)保持標(biāo)準(zhǔn) Wi-Fi 的兼容性、簡(jiǎn)單性和普遍性。 借助 DA16200 Wi-Fi 平臺(tái)，嵌入式開發(fā)人員可以為其物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)一年或更長(zhǎng)時(shí)間的電池壽命，即使在始終連接的場(chǎng)景中也是如此。

Wi-Fi 將如何簡(jiǎn)化智能家居架構(gòu)

DA16200 在超低功耗 Wi-Fi 市場(chǎng)上的領(lǐng)先地位通過在 EEMBC IoTMark ［Wi-Fi］ 基準(zhǔn)測(cè)試中獲得最高分得到證明。 因此，智能門鎖一次充電可使用三年以上——這一時(shí)間比最接近的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手長(zhǎng) 50%。

瑞薩超低功耗 Wi-Fi 背后的魔力是什么？

DA16200是超低功耗 Wi-Fi 平臺(tái)，基于瑞薩電子的 VirtualZero? 技術(shù)。 瑞薩電子的天才和敬業(yè)的工程師通過開發(fā)專利的專有 DPM 算法掌握了低功耗 Wi-Fi 的藝術(shù)，該算法使用標(biāo)準(zhǔn) Wi-Fi 的許多功能來優(yōu)化睡眠和喚醒時(shí)間。 該平臺(tái)根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商的要求提供三種不同的睡眠模式。

Sleep 1 以 0.2uA 電流的最低功耗運(yùn)行。當(dāng)此睡眠模式被激活時(shí)，大部分芯片模塊關(guān)閉，芯片與網(wǎng)絡(luò)斷開連接。通過芯片的喚醒引腳可以打開 SoC。

Sleep 2 允許設(shè)備保留其實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能，同時(shí)僅消耗 1.8uA。它還保證喚醒時(shí)間小于 100 毫秒，以響應(yīng)外部事件或內(nèi)部定時(shí)器的完成。

Sleep 3 啟用始終連接的 Wi-Fi 模式，并確保在檢測(cè)到傳入的 Wi-Fi 數(shù)據(jù)包時(shí)喚醒時(shí)間小于 2 毫秒。此模式消耗的平均電流小于 50uA。在這種模式下，SoC 對(duì)嵌入在 802.11 管理幀中的標(biāo)準(zhǔn)Traffic Indication Map （TIM） 或Delivery Traffic Indication Map （DTIM） 信息元素執(zhí)行定期檢查。它還會(huì)喚醒以啟動(dòng)正常 Wi-Fi 流量的過程，就像任何網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)在需要時(shí)所做的那樣。

VirtualZero 技術(shù)的好處

簡(jiǎn)單快速的 Wi-Fi 實(shí)現(xiàn)

在開發(fā)他們的第一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品時(shí)，我們的客戶通常將上市時(shí)間視為一個(gè)關(guān)鍵因素。 這些客戶中的大多數(shù)對(duì) Wi-Fi 堆棧的了解有限，因?yàn)樗麄兊闹饕繕?biāo)是在應(yīng)用程序級(jí)別增加價(jià)值，而不是將資源浪費(fèi)在復(fù)雜的實(shí)施上。 因此，我們?yōu)榭蛻籼峁┮子谑褂玫?SDK 和一系列相應(yīng)的工具，幫助他們更快、更高效地開發(fā) Wi-Fi 產(chǎn)品。 AT 命令就是這種工具的一個(gè)例子。

我們?cè)谖覀兊臒o線 DA16200 平臺(tái)上開發(fā)了一套全面的 AT 命令，以幫助我們的客戶快速開發(fā)和部署他們的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序。 此外，DA16200 AT 命令工具還支持 Wi-Fi 配網(wǎng)、GPIO 配置和固件無線 （OTA） 更新。 如果存在任何定制要求，開發(fā)人員可以創(chuàng)建自己的命令。 AT 命令解析器和使用 UART 和 SPI 的示例可用，您可以將它們重用于您選擇的微控制器。 Raspberry Pi RP 2040 和 STM 32 運(yùn)行示例可用。 MikroE LP WiFi Click 板、Qwiic WiFi Shield 和 SparkFun MicroMod WiFi 功能板等第三方板將幫助您加快開發(fā)下一個(gè) Wi-Fi 無線連接物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序。

我們還包括一個(gè)Wi-Fi供應(yīng)應(yīng)用程序，以及iOS和Android的免費(fèi)示例源代碼。完整的AWS物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)被集成在一起，您可以選擇部署和重新開發(fā)自己的應(yīng)用程序。為了加快原型開發(fā)速度，DA16200 開發(fā)工具包支持FreeRTOS開發(fā)和基于gcc的開發(fā)。

總結(jié)

低功耗Wi-Fi技術(shù)通過消除對(duì)昂貴集線器的需求和解決協(xié)議碎片化問題，是使智能家庭網(wǎng)絡(luò)變得更簡(jiǎn)單的關(guān)鍵。瑞薩（Renesas）正以其低功耗Wi-Fi技術(shù)顛覆智能家居行業(yè)?；赩irtualZero專利技術(shù)的DPM算法，允許物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備擁有一年甚至更長(zhǎng)時(shí)間的電池壽命。完整的AT命令集為開發(fā)人員提供了定制、部署和重新開發(fā)其獨(dú)特應(yīng)用程序的靈活性。這些關(guān)鍵品質(zhì)使瑞薩的Wi-Fi成為Zigbee和Z-wave的絕佳替代品。

審核編輯：郭婷