自物聯(lián)網(wǎng)技術應用以來，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)展到手機遠程控制，網(wǎng)絡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中，應用最廣泛和普遍的當屬WiFi/BT/ZigBee，這三種技術，各有所長，分別適用不同的應用場景，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)而設的WiFi/BT/ZigBee無線芯片或模塊，分析其特點和適合應用的場景。
一.整合無線的單芯片MCU
1、TI 最新SimpleLink WiFi平臺專為IoT而設 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，就能夠輕松地為眾多的家用、工業(yè)和消費類電子產(chǎn)品增添嵌入式WiFi和互聯(lián)網(wǎng)功能。
【應用場景】：該平臺不僅能應用于智慧家居，也能應用于工業(yè)通信。例如可用于工業(yè)設備的無線服務通道，為無監(jiān)視器的非接入式設備提供智能、便利和服務；可采用現(xiàn)有的 WiFi 網(wǎng)絡基礎設施以實現(xiàn)電池供電式設備的室內(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置等進行控制、監(jiān)測和分析，實現(xiàn)智能能源控制。
2.Marvell 從WiFi到藍牙到Zigbee 全線的無線MCU平臺
Marvell全線無線MCU平臺覆蓋WiFi，藍牙，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)者短短幾天實現(xiàn)應用開發(fā)。
2014年6月份，Marvell發(fā)布針對物聯(lián)網(wǎng)應用的全面的無線MCU平臺：MW300 Wi-Fi微控制器、MB300藍牙微控制器和MZ100ZigBee微控制器。在單一芯片上集成MCU、RF收發(fā)器、網(wǎng)絡/無線協(xié)議棧的基礎上，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，面向低功耗進行了有針對性的優(yōu)化，實現(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用場景； MB300藍牙微控制器是支持雙模藍牙4.1、集成了微控制器的真正單芯片SoC，實現(xiàn)經(jīng)典藍牙與智能藍牙并存運行，內(nèi)置語音功能支持高分辨率ADC以及與麥克風的直連； 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。
【應用場景】：可穿戴設備、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、冷氣機等家電和家用電器與家庭網(wǎng)絡的長時間連接；MB300藍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藍牙智能模塊 可連接主機MCU使用或獨立運行
支持最新的藍牙4.1，具有功耗低、發(fā)射距離遠、尺寸緊湊等特點，它可以連接到任意一款具有UART接口的單片機(包括數(shù)百款PIC? MCU)，也可以無需MCU地獨立運行。
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，家庭自動化，樓宇自動化和消費電子應用。
2014年6月份，Microchip藍牙 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(包括數(shù)百款PIC? MCU)，也可以無需MCU地獨立運行，進行基本的數(shù)據(jù)采集和通信，其應用如燈標或傳感器等。獨立運行模式基于Microchip獨特的非編譯腳本而實現(xiàn),它使用簡單的ASCII命令接口來進行模塊配置，而無需工具或編譯。
【應用場景】： 適用于家庭自動化和家用電器，照明類應用，以及醫(yī)療設備、可穿戴設備，玩具、標簽、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)絡協(xié)議、安全等功能，以及Atmel的ARM Cortex M0+微控制器技術，既可將SAM W23 平臺作為獨立系統(tǒng)使用，也可將其作為功能擴展方案使用，從而在當前設計中實現(xiàn)WiFi連接。
鑒于物聯(lián)網(wǎng)市場的強大攻勢，Atmel在融合其在無線與控制兩方面的強大優(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，實現(xiàn)了低功率MCU與Wi-Fi解決方案的結合。SAM W23模塊整合了WiFi功能，設計人員無需再學習WiFi堆棧，從而能夠專注于提升產(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進行整合的設計人員提供的理想解決方案，此外，該模塊可提供應用和安全協(xié)議(如TLS)、集成網(wǎng)絡服務(TCP/IP堆棧)和標準的實時操作系統(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)主機接口(SPI、UART)實現(xiàn)。
【應用場景】： 適用于為廣泛的住宅、醫(yī)療、工業(yè)、消費、智能能源和可穿戴設備市場。
3.飛思卡爾 Kinetis W系列無線模塊 在Zigbee領域有優(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，可進一步加快產(chǎn)品開發(fā)速度。
MCU 是飛思卡爾的戰(zhàn)略重點，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。
【應用場景】： 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,典型的應用有：由儀表、網(wǎng)關家用顯示器和互連設備構成的家庭網(wǎng)絡；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，允許構建具有多達500個節(jié)點的智能照明網(wǎng)絡，完美涵蓋商業(yè)和公共照明應用。
從2011年開始，恩智浦就以智能照明為突破口，進攻物聯(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標準的無線收發(fā)器以及一系列豐富的模擬、數(shù)字外設。配合超低的工作電流和低功耗睡眠特性，可以使設備利用紐扣電池供電并延長電池的壽命。
【應用場景】： 配合恩智浦的應用商業(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、遠程控制等領域開發(fā)應用。基于JN516x，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，無需電池或供電連線，利用一次按壓開關的動作就可以發(fā)送8個無線數(shù)據(jù)包的能量，從而實現(xiàn)球泡燈的開關甚至調(diào)光的功能。
5.ST意法半導體 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）設備及獨立的802.11 b/g/n設備進行即插即用式的集成。
瞄準物聯(lián)網(wǎng)商機，ST意法半導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，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）設備及獨立的802.11 b/g/n設備進行即插即用式的集成。
此外，ST意法半導體已增辟產(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、藍牙技術，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)設備開發(fā)挑戰(zhàn)。
【應用場景】：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)療設備 、機器對機器的通信等應用場景下使用。
三.整合嵌入式處理器和無線的單芯SOC
1.博通 WICED平臺 WiFi BCM4390+藍牙BCM2073X 高集成低功耗
作為領先的半導體廠商，博通在無線領域的優(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用，客戶在上面做不同的軟件開發(fā)以實現(xiàn)不同的應用。
2013年6月份，博通發(fā)布針對物聯(lián)網(wǎng)應用的單片WiFi解決方案--BCM4390，這也是博通嵌入式設備互聯(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標準，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，在應用處理器中靈活實現(xiàn)了實時操作系統(tǒng)(RTOS)、網(wǎng)絡協(xié)議棧，為低功耗、高性能、互操作性強的無線連接功能奠定了基礎，幫助微控制器嵌入式設備降低功耗、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)布了適應于物聯(lián)網(wǎng)領域的WICED Smart藍牙SoC芯片---BCM20737。新品具有三大特性：支持Bluetooth Smart標準（藍牙4.0及以上）、iBeacon技術，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)傳輸進行加密。
【應用場景】： BCM4390適用于8和16比特微控制器系統(tǒng)，幫助低功耗、電池供電的設備實現(xiàn)WiFi連接。BCM4390初步支持的應用包括運動健身、健康以及安防和自動化?；赪ICED平臺的創(chuàng)新技術可以幫助OEM實現(xiàn)利用單一芯片在更小型家用電器上進行連接，包括慢燉鍋、燈具等。BCM20737適用于玩具、醫(yī)療設備、遠程控制等方面的實際使用需求，同時對蘋果iBeacon技術的支持使其在區(qū)域限定和設備檢測方面具有優(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，如動態(tài)功率調(diào)整Green TX功能，可讓設備在鄰近其他設備或接入點的情況下，減少最多1/2的傳輸功率，搭配睡眠模式，可實現(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)應用推出的基于802.11n的單芯片平臺。 QCA4002/4004不但在芯片設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AllJoyn以及完整的網(wǎng)絡服務，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)，可用于一些要求強大的MCU或高內(nèi)存的應用場景，通過搭配各種各樣的MCU或內(nèi)存等來實現(xiàn)。而QCA4004用于一些較低端的應用，內(nèi)置的CPU可以獨立實現(xiàn)很多應用。
【應用場景】：QCA4002/4004可應用于家庭和辦公室的各種新設備，包括洗衣機、空調(diào)設備、熱水器等家電、消費電子產(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/烘干機和空調(diào)設備上采用了QCA4004。
3.MTK 單芯片wifi soc MT7688/MT7681 為智能家居而設
MTK宣稱這兩款新品低功耗，支持Smart Connection 智能手機應用程序，可實現(xiàn)照明燈具、智慧電視、智慧門鎖等家電的網(wǎng)絡連接。
提起MTK，大家最想聯(lián)想到的是移動處理器，但其實在物聯(lián)網(wǎng)領域，MTK也積極進攻。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，可處理更為復雜或數(shù)據(jù)密集型的智能家居設備，比如IP投影機及家庭監(jiān)控系統(tǒng)。而MT7681則主要針對如燈泡、門鎖、插座等小型設備，支持802.11n，可輕松為嵌入式設備設計網(wǎng)絡服務，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。
【應用場景】： MT7688適合研發(fā)較為復雜的智能家居設備，而MT7681適合燈泡、門鎖、插座等小型設備的應用研發(fā)。
4.ST意法半導體 單片藍牙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，更適合應用在穿戴式裝置上。
2013年，ST發(fā)布了集成Cortex M0以及藍牙功能的BlueNRG處理器芯片，內(nèi)置專用射頻接口、處理器和藍牙固件，支持藍牙4.0標準。BlueNRG能夠讓設計人員靈活地選擇最喜歡的MCU，并配備在外部應用處理器上運行的 Bluetooth Low-Energy協(xié)議棧。片上非易失性存儲器可輕松實現(xiàn)固件升級，確保應用始終兼容最新版本的藍牙標準。
【應用場景】： 新芯片可為健身護腕、智能眼鏡或互動服裝等各種無線智能應用配件實現(xiàn)更長得的電池使用壽命，及更小、更輕的電池尺寸。
