基于安森美半导体物联网构建模块设计

物联网（IoT）正以前所未有的态势迅猛发展并不断演进。据预测，到2020年将有500亿台互联的设备。这趋势促进电子产品向更智能和互联的方向发展，进而形成产品体系和成体系的系统，如智能楼宇、智慧城市、工业自动化、掌上及移动医疗等领域。这要求技术不断地创新以提供更先进和高能效的方案，来满足这日益增加的设计挑战，尤其是半导体技术。

安森美半导体定位于针对市场趋势推动高能效创新，提供宽广的方案支持所需特性，解决设计挑战，并独一无二地将各种不同技术集成到一起，以创建结合感测、通信、驱动、电源管理和处理的更高能效、易于实施的方案。

针对物联网，安森美半导体提供传感器、电机控制、有线和无线互联、处理器/MCU、电源管理等不同的模块，并提供先进的封装方式，从极小的微型封装方案到系统单芯片（SoC）、多芯片和模块方案以增强集成度，从而帮助设计人员实现节省能源和成本。

图1：安森美半导体物联网构建模块

为了帮助工程师简化物联网系统的开发进程，安森美半导体充分利用其技术、知识产权和产品专知，开发出了模块化、可配置的物联网开发套件（IDK），集成硬件、软件平台和通用系统接口，可将不同的传感器、驱动器和互联的构建模块原型应用到单个平台，并且可根据需要进行扩展。

IDK的集成开发环境（IDE）基于Eclipse，主机操作系统为Windows，采用ARM Cortex-M3的主板处理器，和Carriots的云平台（未来会扩展到其它云平台），并支持具象状态传输（REST）、消息队列遥测传输（MQTT）物联网协议和SIGFOX、Thread、Enocean、Zigbee、W-MBUS、以太网、Wi-Fi、CAN、BLE等互联协议。

全面的软件环境使开发人员能够内快速开始和启动并运行他们的第一个项目。该环境包含28个简单的示例代码和12个复杂的示例代码供开发人员选择。

图2：IDK集成硬件、软件平台和通用系统接口

安森美半导体提供不同的互联（SIGFOX、Wi-Fi、EnOcean、Thread、PoE、BLE、CAN）、传感器（无源红外PIR、环境光、触摸、距离、液位、智能无源、心率）、驱动器（步进电机、LED+镇流器、无刷直流BLDC电机控制+功率级）模块，设计人员可根据应用需要进行混搭。还有大量的扩展板系列如BLDC控制、心率监测器、接口医疗传感器的Struix、2.4 GHz Thread、实现以太网控制的照明应用的PoE 、用于工业和汽车通信的CAN等扩展板，且产品线还在不断壮大，以满足更多的设计所需。

图3：IDK主板和扩展板示意图

表1：IDK扩展组合示例

图4所示为IDK的基本配置，包括一个环境光传感器、一个PIR运动检测传感器、电容式触摸开关及驱动器如双步进电机控制器，和两个不同色温的LED，还有一个包含ARM SoC和所有电源子系统的基板，并提供1GHz以下的Sigfox互联和Wi-Fi互联，以支持连接到云。

图4：IDK的基本配置

图5所示为智能驱动器应用，包括一个环境光传感器、智能双步进电机驱动器、一个Carriot云平台支持的Wi-Fi接口。我们监测变化的光照条件，测量光并加以处理以确定光照水平。随着光照条件改变，该应用程序将测量和显示变化，然后由主板处理器处理以确定两个同时进行的操作：一个是改变步进电机的位置以模拟一个百叶窗，另一个操作是通过Wi-Fi向Carriot云平台发送百叶窗的位置或打开的程度，以存储和进行后续处理、分析和操作。

图5：智能驱动器应用

以智能百叶窗为例：我们用传感器测量光，并通过步进电机驱动器将光照水平传输到步进电机，当光照水平超过一定强度，步进电机将快速移动到另一个位置模拟百叶窗关闭。这些信息包括光照水平、步进电机位置和百叶窗位置将通过REST API和MQTT协议被发送到Carriot云平台，然后，信息通过JavaScript HTML进行处理和管理，在电脑上显示出来，此外，设备的地理位置、光照水平、电机角度位置和百叶窗情况也将被显示出来。

前面讲到，设计人员可将IDK主板与不同的扩展板进行配置，满足不同的应用需求。示例配置如智能电机驱动套件，配以互联、触摸传感、步进电机和BLDC，智能照明应用配以互联、触摸传感和LED驱动器，智能医用方案配以互联、生物传感器和数据采集，智能感应方案配以智能无源传感器SPS、读写器、所有传感器及互联，等等。

表2所示为IDK目前采用的每一单个器件，每一器件都可用于特定的扩展板，需注意对于每一器件指定的适用于工业、工业扩展或医疗等各种应用领域的温度范围。

表2：IDK目前采用的每一单个器件

安森美半导体以变革性的IDK引领物联网技术的进展，帮助工程师克服物联网设计挑战。IDK是模块化的可扩展平台，独一无二地将各种不同技术集成到一起，以创建结合感测、通信、驱动、电源管理和处理的可即用的方案，降低了多家供应商的管理和策略变更带来的风险，综合支持硬件、软件和各种不同的协议，提供可用于多种用例的示例代码。安森美半导体还提供一系列扩展板，设计人员可根据应用需求进行扩展配置，以在尽可能短的时间内评估、开发和推出高度差异化的IoT系统，应用于广泛的行业领域，包括环境监测、医疗保健、家居/楼宇自动化、工业控制和可穿戴式电子产品。