低成本要求联网照明的复杂性,严格的联网照明到底要如何实现!?
部连接的重点,因为一个家庭的各个房间里都有多个照明设备,要连接这些灯泡和设备,就需要有好的Mesh网络。
互通性非常重要
互通性在联网照明中非常重要,因为所有房间只购买一种灯泡的机会很小。所以对于联网照明,各家供应商之间一定要达成协议而建立互操作性。
在过去18个月中,zigbee联盟在中国的发展也很迅速,包括力达信集团在内的四家公司加入zigbee联盟的董事会,另外三家分别是华为、南京物联(WuLian)和白电制造商——美的。此外阿里巴巴也在近期成为了zigbee联盟的会员,这代表了zigbee在中国很受欢迎。
在中国有zigbee China Group(zigbee联盟中国成员组),由Philips担任主席。前段时间,在全球最大的照明展之一——广州光亚照明展上,zigbee联盟中国成员组组织了包括Silicon Labs公司在内的很多联盟会员去参展,大力推动了联网照明的发展。
多协议共存
现在越来越多的设备中有Wi-Fi和zigbee,或者Wi-Fi和各种语音及视频控制处于同一设备中。所以许多设计中都同时使用了两种协议,Wi-Fi和zigbee的共存是一个非常重要的话题。
Silicon Labs公司就Wi-Fi和zigbee的共存做了长时间的研究和大量测试,将它们放在一个盒子/模块中时,主要有三个问题:第一,这两种协议进入同一个设备后,在有限的空间中相互紧挨着时,射频(radio)部分相互冲突;第二,Wi-Fi的发射功率高达20多甚至30多dBm,其嗓门很大可能会淹没了zigbee;第三,Wi-Fi总是以很高的速度、非常积极地去传输数据,有可能把所有时段都占了,而且Wi-Fi用了很多备用频段。当我们在自己的实验室里做测试时,Wi-Fi总是抢占了绝大多数资源。
在实验室里,Silicon Labs公司与Philips一起来研究带有zigbee和Wi-Fi的接入中心(hub),Wi-Fi总是抢夺了hub中的zigbee的通信资源,Wi-Fi甚至占有了99%的通信资源,留给zigbee的资源只有1%。这样就有可能造成包的延迟,例如用户在Wi-Fi推送视频时想开灯,因为没有通信资源不能马上响应,从而影响到了用户体验。
解决方案是通过一个仲裁机制让它们之间进行合作,以防出现过多的数据包失效;因此它们之间在共存于一台设备之上时,实现了我在传输数据时告诉你、你也在传输数据时告诉我,然后再通过共享这些数据的机制,从而减少传输失败和重传,或是对彼此的干扰。所以Silicon Labs在Wi-Fi和15.4之间通过3条或者4条板上的连线,在设计中让它们彼此协作(图1)。
这种工作方式类似于手机里的connectivity(连接)芯片中,Wi-Fi和Bluetooth整合在一起的时候。Wi-Fi最重要的是保证QoS(服务质量)。这种协调机制是以软件的方式来实现的。IEEE也有一个802.15.2标准,但它只是一个指导性的标准。所以,Silicon Labs现在把自己的软件提供给联发科技(MTK)和博通等做Wi-Fi热点接入的芯片公司,避免干扰他们的芯片,同时也让双方都能更好的工作。可见只有协调起来,才能使Wi-Fi和zigbee能够共存。
多协议芯片的优势
多协议芯片的成本比3个单独的芯片加起来要便宜很多,因为在多协议芯片中不同的协议可以共用同一个Flash和Memory。因此,Silicon Labs的很多客户都是快速转向多协议芯片,因为一方面的优势是可以提升用户体验,另一方面的优势是开发便利性,因为用户可以在一个芯片上开发一次,就可以针对不同的应用去做最终的产品。
多协议芯片还有很多新的应用,例如同一个片上的Flash可以用来在不同时候运行不同的协议。诸如在配置一个芯片时,芯片一开始就有蓝牙的协议栈,你用自己的手机用蓝牙下载软件去配置Thread等功能,配置完之后就可以以Thread协议栈重启,所以通过使用同一个存储器而不会产生额外的成本,可以从蓝牙开始而实现了Thread的开发;如果我们要重新开发,那么只需要重新加载蓝牙协议栈;这样我们既可以实现用zigbee去控制灯泡,也可以实现信标(beacon)的功能。
据悉,Silicon Labs的多协议芯片有两种共享的方式,一是可切换的方式,可以根据需求去进行重启和载入;另一种是动态性转换,可以通过软件在工作时即时进行两种协议的转换。
当前,多协议芯片非常受欢迎,因为就用户体验而言,开发的复杂程度会大大降低。
软件在IoT芯片中的重要性
市面上有很多无线芯片与MCU(微控制器)公司,但是Silicon Labs似乎对软件更重视,原因是什么?
Skip Ashton称,设计这种多协议产品还是很有挑战性的,包括怎么在实际使用时用软件去切换射频,怎么用软件去调
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