用超低功耗WI-FI平臺簡化智能家居

智能家居的承諾是為您簡化生活。 它具有烹飪食物、訂購雜貨、安排家務(wù)和監(jiān)控場所的潛力，為您提供舒適、便利、安全和保障。 但現(xiàn)實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)動的專業(yè)人士，他們?yōu)榱思夹g(shù)而熱愛技術(shù)。 他們愿意經(jīng)歷復(fù)雜的設(shè)置，并且有足夠的耐心來解決早期的錯誤和挫折。

另一方面，早期的大多數(shù)人并不關(guān)注技術(shù)的新穎性，而是受其實用性的驅(qū)動。 如果技術(shù)易于設(shè)置并為最終用戶提供實實在在的好處，則早期大多數(shù)人都會采用該技術(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，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 臺智能設(shè)備，你有 99.94% 的概率會遇到至少一個設(shè)置問題。 這對于智能家居設(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，因為兩個 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供應(yīng)商。

使用這些協(xié)議設(shè)置智能家居需要一個昂貴的集線器，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。 集線器制造商可能會決定通過引入意外的訂閱費或類似障礙來限制訪問，并且偶爾知名的集線器制造商會遇到財務(wù)困難，從而使最終用戶陷入困境。 簡而言之，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)國家的幾乎每個家庭中。 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，同時保持標(biāo)準(zhǔn) Wi-Fi 的兼容性、簡單性和普遍性。 借助 DA16200 Wi-Fi 平臺，嵌入式開發(fā)人員可以為其物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實現(xiàn)一年或更長時間的電池壽命，即使在始終連接的場景中也是如此。

Wi-Fi 將如何簡化智能家居架構(gòu)

DA16200 在超低功耗 Wi-Fi 市場上的領(lǐng)先地位通過在 EEMBC IoTMark ［Wi-Fi］ 基準(zhǔn)測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——這一時間比最接近的競爭對手長 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，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)化睡眠和喚醒時間。 該平臺根據(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 電流的最低功耗運行。當(dāng)此睡眠模式被激活時，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)備保留其實時時鐘功能，同時僅消耗 1.8uA。它還保證喚醒時間小于 100 毫秒，以響應(yīng)外部事件或內(nèi)部定時器的完成。

Sleep 3 啟用始終連接的 Wi-Fi 模式，并確保在檢測到傳入的 Wi-Fi 數(shù)據(jù)包時喚醒時間小于 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。它還會喚醒以啟動正常 Wi-Fi 流量的過程，就像任何網(wǎng)絡(luò)站點在需要時所做的那樣。

VirtualZero 技術(shù)的好處

簡單快速的 Wi-Fi 實現(xiàn)

在開發(fā)他們的第一個物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品時，我們的客戶通常將上市時間視為一個關(guān)鍵因素。 這些客戶中的大多數(shù)對 Wi-Fi 堆棧的了解有限，因為他們的主要目標(biāo)是在應(yīng)用程序級別增加價值，而不是將資源浪費在復(fù)雜的實施上。 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例子。

我們在我們的無線 DA16200 平臺上開發(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 Wi-Fi 無線連接物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序。

我們還包括一個Wi-Fi供應(yīng)應(yīng)用程序，以及iOS和Android的免費示例源代碼。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時間的電池壽命。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