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驱动物联网未来的系统单芯片会是什么？

2017-04-01 21:07:16

关于物联网（IoT）的相干话题已很热烈，但是正开始进入市场的许多物联网利用和装置，无疑将对我们与世界的互动方式产生更奥妙的影响，协助改良平常的例行工作和流程，而非从上而下的垂直式重建。

以Tile的蓝牙低功耗追踪器为例，这家公司生产的追踪器，主要是附着在我们最常使用但却常常不知所踪的物品上，包括我们进入办公室必得用到的钥匙，和用来支付咖啡费用的钱包等。我们知道自己会因忽视而把重要物品放错地方，Tile想帮忙的就是消除这类惧怕自己出错的深沉恐惧，而非试图重新发明钥匙或钱包。

使用蓝牙低功耗传感器，Tile追踪器可与无线装置通讯，并且链接Tile利用程序，在大约100英尺内的有效范围提示用户丢失物品的位置。为了帮助定位可能已超越范围的物品，Tile还透过链接全球用户的利用程序运作全球最大的“找寻失物（lost and found）”网络，协助追踪遗失的必须品。

虽然提供更好的保管物品方式仿佛不是最崇高的目标，但是像Tile和其他成功努力的背后动机，正是说明了物联网装置如何自但是然且无缝的进入公众意识的完善案例。例如，最近发布的Tile Slim能确保只需几下点击，就可以找回丢失的钱包，而用来驱动Tile产品的相同底层技术，完全展现了链接物联网装置并会对未来产生更广泛影响的技术架构。

不管范围大小，各种装置和传感器之间的链接是物联网的重要条件。较低功率的连结可扩大可能性，让开发人员得以在功率受限的装置上添加更多功能，同时保持外观尺寸的吸引力。加入整合度更高的组件，可以透过即插即用的方法来简化新利用的开发，并且具有1个能将新装置快速推向市场的完善架构。

快速高效的连结是物联网幕后推手

驱动物联网未来的系统单芯片会是什么？

▲图1：下1时期系统单芯片的设计诉求，是在范围经济的基础上提供蓝牙低功耗链接，速度方面的表现要比之前更好，功耗和系统本钱也都低于目前所见的其他微芯片。

Tile的追踪器使用蓝牙进行彼此之间的无线通讯，不需大量能源保持运作。在低功耗环境中实现这类连结是IoT会聚概念的关键：具有此能力的无线装置能够无中断地交换用户数据。

拜支持蓝牙链接的底层单芯片所赐，Tile及追踪器数组得以提供这类长时间的连结。在Tile Slim这个例子，Dialog Semiconductor的DA14580 系统单芯片提供所有必要的电路及零件，使得Tile Slim能以整合型处理器的处理能力，启用追踪器的蓝牙4．2无线链接，而这个微处理器乃至比按钮还小。

Dialog的SmartBond产品线涵盖多种芯片，支持各种仰赖蓝牙低功耗实现无线，且日趋复杂的电子装置，DA14580是此系列的产品之1。蓝牙低功耗最初是在蓝牙4．0规范中标准化，传输速度达1Mbps，仅消耗0．01至0．5瓦特的电力，大约是传统蓝牙1半的功率。

下1时期系统单芯片的设计诉求，是在范围经济的基础上提供蓝牙低功耗（Bluetooth LE）链接，速度方面的表现要比之前更好，功耗和系统本钱也都低于目前所见的其他微芯片。

以市场上最新的系统单芯片之1，DA14681为例。此芯片的设计是当装置在运作时，其ARM Cortex M0处理器能提供高达96 MHz的处理速度，同时在不运作时还很省电，待机功耗低于1μA。这个程度的灵活性非常合适用来管理多传感器数组，可以处理“总是在线”的情况，不同于Tile的例子。当消费性电子产业开始广泛推动可监控心脏或睡眠模式等的物联网装置，这些装置需要长时间不中断的链接以搜集数据；乃至是装置必须在生产在线的各个阶段延续通讯的工业利用，对这些消费及工业利用而言，下1时期的整合型芯片型非常重要。

无缝整合增进物联网发展

驱动物联网未来的系统单芯片会是什么？

▲图2 ：如果物联网市场保持高速度的创新，不但止于蓝牙低功耗的功能，SoC具有几近无穷的可能性，能支持未来几年将改变人类生活面貌的技术。

这些特性都显示，随着未来几年布建更多的物联网装置和传感器，需要追踪和分析的信息也将愈来愈庞大。相应于此趋势，传感器和装置则必须变得更小、更持久，开发者才能够以符合市场需求的速度提供新产品。

DA14681的设计诉求是借助整合型电源管理单元（Power Management Unit， PMU）提供3个独立电源轨来强化链接功能。这些电源轨除供电给芯片上充电器和电量计外，还能供电予外部系统组件。因此，虽然SoC本身可以为完全的物联网系统供电，不需额外的外部电源管理电路，但DA14681还是可以透过USB接口为电池充电。

这个芯片和其他下1时期芯片反应我们需要更多的整合型组件，如此才能将新的物联网装置推向市场，不会出现创新延迟。Tile及其创纪录的外观尺寸，只是整合方法如何落实在终端装置的1个例子。

像是DA14681此类的先进SoC是非常具有前瞻性的系统，能为开发人员提供所需的工具，让他们以最少心力创建功能最完全的物联网装置，所需要的就是1个接口和1个电池，让SoC的处理能力和PMU功能保持运作。这些系统借助灵活的外部记忆接口为软件利用程序开发人员提供几近无穷的运算空间。

虽然SmartBond SoC已经是目前“最好的”，具有高度的整合度和灵活性，但它真的只是未来解决方案的开端。随着物联网链接装置数量将从现在的60亿个扩大到2025年的270亿个以上，也就是物联网在未来10年将以16％的复合年成长率（CAGR）成长。提供这类庞大范围的蓝牙低功耗连结的SoC，将需要以一样的加速度延续进化，如此才能跟上需求。

如果物联网市场保持高速度的创新，不但止于蓝牙低功耗的功能，SoC具有几近无穷的可能性，能支持未来几年将改变人类生活面貌的技术。物联网是1个新技术不断发展和扩大的领域，如果目前的预期不变，则下1代物联网装置的普及将更早，不会更晚。

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