物聯網(IoT)將會是未來增長很快的一個領域，然而這其中也充滿了挑戰——物聯網當中包含有許多不同種類的有線和無線標準;許多應用都需要滿足低功耗和安全性的要求;此外，物聯網市場份額巨大、演進迅速，設備需要易于設計。

過去幾十年，電子產品的演進從不具備通信功能，到設備間具有簡單連接，再到設備與因特網實現互連，現如今，其發展階段已走向設備與設備之間以及設備與因特網之間均能實現互聯互通。通信設備從電腦到手機再到物聯網，其市場份額將呈10倍以上的爆發性增長。

前不久，德州儀器(TI)嵌入式處理業務部無線連接解決方案副總裁兼總經理Haviv Ilan(圖1)向筆者介紹說，現在的產品正越來越多地用到無線技術。除智能手機以外的很多產品都添加了智能功能，比如燈泡使用無線設備進行開關和亮度控制。

圖1：德州儀器(TI)嵌入式處理業務部無線連接解決方案副總裁兼總經理Haviv Ilan。

很多產品都需要實現無線連接，這其中最重要的兩個方面是實現控制和軟件升級。當產品制造好銷售到客戶手中后，若是具有無線功能，則可以很方便的實現升級服務，為產品提供更多的新功能。又比方說，為了節省電力消耗，可以采用控制功能，在不同時間降低產品的用電量。

以前，無線通信的瓶頸是功耗較大，這極大地制約了電池壽命，然而，隨著各種低功耗無線技術(比如低功耗藍牙)的出現，越來越多的無線產品將會在市場上涌現。此外，物聯網能使市場擴大的原因是，手機使用無線連接只是其中的一個產品，將來，不管是電燈、傳感器還是籃球等，任何東西都可以連接到網絡上(圖2~5為TI現場展示的部分Demo)。

圖2：TI現場演示：通過Wi-Fi控制電源插座。

圖3：TI現場演示：Sub-1GHz共存——在存在干擾的情況下，開關控制燈的距離不受影響。

圖4：TI現場演示：智能籃球——美國已有該產品銷售，可提供速度和角度信息，用于業余籃球愛好者訓練之用。

圖5：TI現場演示：藍牙低功耗游戲演示——用玩具小鳥砸玩具小豬(小鳥和小豬均帶有BLE SoC芯片)，在平板電腦上根據加速度計數據(對應飛行時間、加速度及沖撞力)評判玩家得分。

物聯網涵蓋家庭、工廠、健康和汽車等許多應用(圖6~9)。家庭安防系統通過無線方式實現煙感器或防盜器連接;LED燈、傳感器等通過無線通信與云端建立互連。工業自動化對無線有很大需求——從燈光控制到溫濕度控制等，通過無線調試和24小時不間斷監控實現生產的最佳化。在醫療保健方面，通過物聯網可以實現遠程醫療、運動數據監測。在汽車方面，越來越多的汽車會具備Wi-Fi功能，從而實現將手機中的多媒體數據和云端數據下載到汽車上;除此以外，未來汽車的發展趨勢是將其中重達40kg的有線網絡替換成無線網絡，從而節省材料和燃油開銷。

圖6：無線連接在家庭中的應用。

圖7：無線連接在工廠中的應用。

圖8：無線連接在醫療保健中的應用。

圖9：無線連接在汽車中的應用。

那么，物聯網是如何工作的呢?每個聯網設備都是物聯網中的一個節點，它們通過網關、網橋或路由器連接到云端;然后再通過PC機、手機或者平板電腦與云端建立連接，實現人與機器的交互(圖10)。

這其中，物聯網節點、網關/網橋/路由器和云端以及各種不同應用所使用到的器件都不相同(圖11)。Haviv Ilan表示，在物聯網節點方面，比較簡單的節點會用到MCU，比較復雜的節點會用到ARM處理器。除此之外，更重要的是需要無線連接射頻產品，以傳送傳感器所采集的數據。然后，信號處理還需要用到模數轉換器(ADC)，電池供電需要用到電源管理芯片，不同信號(比如溫度、濕度)的采集需要采用不同的傳感器等等。

圖10：物聯網組成示意圖。

圖11：德州儀器能提供從物聯網節點、網關/網橋/路由器到云端最全面的器件支持。

網關/網橋/路由器都具有簡單的MCU或處理器、有線/無線的連接和電源管理器件。如果是ZigBee的應用，則會采用ZigBee網關，用到ZigBee器件，其連接到云端則會采用以太網IC或Wi-Fi IC。云端部分則是處理器的天下，其中具有很高端的處理器，比如多內核處理器。同樣，云端服務器也會用到許多的模擬和電源IC。

Haviv Ilan強調，不管是在IoT節點、網關/網橋/路由器，還是在云端部分，TI都有豐富的產品和解決方案，這也是為什么TI這么看重物聯網的一個原因。

拿水泵案例來看，水泵內部具有一個主控MCU;控制水泵閥門需要用到無線射頻產品或以太網MCU;水泵還需要安裝傳感器檢測水的流速(圖12)。另外，水泵還有一些模擬和電源產品，這些TI都能提供支持。

在網關部分，水泵采用的是Sub-1GHz射頻技術，網關也要有Sub-1GHz IC做接收;接收之后再通過有線或無線方式和IP建立連接。TI做了一個網關的參考設計，在網關的參考設計里，無論是Sub-1GHz射頻技術還是Wi-Fi、藍牙，該公司都有網關解決方案。

圖12：水泵應用案例。

在服務器部分，TI也有豐富的產品和案例。比如，惠普的Moonshot服務器就采用了該公司的多內核高端處理器，通過其DSP運算可以提供很好的數據分析功能。

德州儀器嵌入式處理業務部無線連接解決方案無線連接中國區總經理Eran Sandhaus(圖13)補充說：“TI在物聯網方面有許多不同產品可以滿足不同需求，不管是在Zigbee還是Sub-1GHz技術，還是低功耗藍牙，還是PLC載波通信方面。最新的EtherCat是工業用Ethernet的方向，另外，NFC、6LowPAN或者其他不同的技術，我們TI都有不同的產品，可以滿足到所有這些需求。

圖13：德州儀器嵌入式處理業務部無線連接解決方案無線連接中國區總經理Eran Sandhaus。

“在IoT技術里，低功耗也非常重要。TI在中國對低功耗技術做了很多不同的無線產品、MCU產品以及模擬產品，用戶可以設計很多低功耗的產品使用在物聯網部分。除了電池用電以外，現在也可以看到有很多不同的應用開始考慮沒有電池的方向，比如通過光伏板取電、手機無線充電或者無線能量采集，做無電池的應用，TI通過低功耗的技術做到了更多更低功耗的產品。”

最后，保密技術也是很重要的部分，TI的產品采用了加密技術，使得這些產品可以在物聯網里更安全地傳送。此外，IoT設備需要盡可能降低開發的復雜度，否則很難讓用戶接受。在這方面，IoT物聯網中的一些簡單應用的設計，TI通過SimpleLink產品，讓工程師和用戶可以很簡單地把設備直接連到物聯網上，從而讓工程師更容易接受物聯網產品。