在这篇文章中，我将向您展示如何制作5V至3.3V的逻辑电平转换器，以将5V传感器连接到新的Arduino开发板和树莓派上。为什么需要逻辑电平转换器IC？你们大多数人都喜欢在空闲时间玩Arduino和RaspberryPi，对吗？我敢肯定大多数业余爱好者都喜欢这两个开源的板卡。与Arduino一起，我们肯定会使用各种传感器，例如IR传感器，PIR传感器和超声波传感器。但是问题是当今大多数电路板不能承受5V的电压，但是有恰巧几乎所有电路板都可在3.3V电压下工作。这是否意味着我们不能再使用旧的传感器了？不完全是。如今，几乎所有的微控制器都在3.3V逻辑下工作。大多数在3.3V电压下工作的设备不提供5V电压，它们会在几秒钟内被烧毁。那么我们能做些什么呢？有一种方法可以将5V转换为3.3V的逻辑电平转换器。比如74LVC245。74LVC245逻辑电平转换器IC该芯片解决了将数据从5V逻辑电平设备连接和发送到3.3V逻辑微控制器（如RaspberryPi和Arduino）的问题。该芯片位于Arduino和传感器之间，并将传感器的5V信号转换为3.3V，可以直接馈送到Arduino。74LVC245可以用于数字信号，并且可以与SPI，串行，并行总线和其他逻辑接口配合使用。制作PCB表面安装技术是通过将组件安装在电路板表面上来组装PCB的技术。与传统的通过孔放置组件并将其焊接在另一侧的传统方法不同，在SMT中，将组件放置在板上，并且将引线焊接在同一侧。设计电路74LVC245逻辑电平转换器IC你可以轻松地访问EasyEDA网站并开始一个新项目。打开原理图设计后，开始添加组件，5V至3.3V逻辑电平转换器电路图。在EasyEDA中绘制原理图时，请确保从该列表中添加组件。您甚至可以搜索组件并检查其可用性。从库中搜索组件并将其放置在画布中。使用“电线”工具将组件连接在一起。使用该IC非常简单。您可以在几分钟内完成电路设置。只需将VCC连接到要转换为的逻辑电平即可。如果要将5V转换为3.3V，则将3.3V连接到VCC。地面连接到地面OE（输出使能）接地以启用芯片DIR至VCC（3.3V）PCB布局绘制完电路后，单击“保存”以保存电路并创建PCB布局。我将在说明中提供所有文件的链接，包括Gerber，和材料明细表。下图是组装好的电源板，干净整洁。拿到板子后，您可以拿一个板子，然后将其余的元件焊接到板上。我已经焊接了排针，以下是成品板。这8个引脚提供稳定的5V，这8个引脚提供3.3V，并且这些引脚接地。测试5V至3.3V逻辑电平转换器现在，如果在A引脚上连接5V信号，则在相应的B引脚上将获得3.3V。现在我们将通过在A1中连接5V和在A5中连接0V进行检查因此，这将在B1提供3.3V输出，在B5提供0V。文章来源hackaday

安富利超酷炫手势识别雷达新鲜出炉了，一个雷达识别四种手势。相对于摄像头，毫米波雷达可以更好的保护客户隐私，而且算法简单不需要GPU以及神经网络的支持，因此反应更快功耗更低。在应对恶劣天气方面，毫米波雷达具有天然优势，全天的传感器，灰尘雨雾都可能让摄像头失效，无法获取有效图片，再强大的神经网路也无法正确识别，毫米波雷达由于穿透性强，恶劣环境下依然可以有效工作。该方案我们可以看到实验人员在毫米波雷达探测区域旋挥手可以被雷达正确探测到从左向右挥手以及从右向左挥手；旋转手势识别包括顺时针旋转和逆时针旋转，以及极其细微手指搓动都能被正确探测到。2016年谷歌展示了超炫的雷达芯片——ProjectSoli。基于60GHzFMCW雷达来捕捉细微的手势动作，实现对硬件的操控。在展示视频中可以实现隔空操作智能手表，可以取代触摸屏隔空操控手机，可以取代触控板操作电脑，甚至已经有开发者实现隔空打字的功能！相比于当前流行的二维触屏系统，它的控制手势是三维立体的，所以显得更加直观，更加生动，再加上利用了“电磁波”这只看不见的手来操控，颇有些魔术效果。如今这套开发平台对普通开发者来说不再遥不可及，安富利北京射频实验室已经开发实现了基于英飞凌公司BGT60TR13芯片的硬件及软件算法一整套评估系统，便于客户快速的开发自己的产品，文后请参考该平台的演示视频。硬件平台英飞凌60GHz雷达处理芯片BGT60TR13，5GHz的扫频带宽，在FMCW工作模式中，可以实现3cm的距离分辨率，可以识别精细的手势。安富利目前的手势识别算法运行在60GHz的毫米波雷达平台上，扫频带宽为3GHz，目前已经实现旋转，左右挥手，上下挥手以及揉搓手指等手势识别。该方案目前已有评估套件可供客户评估，套件BGT60TR13评估板以及用运行在PC机上的SDK，方案如图1所示。图160GHz毫米波雷达功能示意软件流程为便于客户软件开发，安富利北京实验室已开发一整套软件代码，其具体功能如图2所示，包括，2-DFFT变换，基于硬件加速的峰值搜索，恒虚警算法筛选潜在目标，基于相差比较方法计算角度波达方向角，以及在SDK环境下的手势分类识别，最后将手势识别结果打印在PC机上。图2软件功能框图本文转载自：安富利

随着生活水平的提高，人们越来越重视工作娱乐兼顾，拥有属于自己的音响发烧设备成为很多人的愿望。然而市场上让人眼花缭乱的产品型号和动辄上万的销售价格使普通发烧友大都望尘莫及。为了让每个人都能够真正享受到高保真的视听乐趣，大联大友尚推出了基于Realtek8763BF的无线蓝牙胆石机音响解决方案。该方案旨在满足普通音频爱好者的需求，且力求简单易用，目前采用无损传输的蓝牙音频，播放音效清晰优美，受到广大发烧友的追捧。图示1-大联大友尚推出基于Realtek产品的蓝牙胆石机音响解决方案的展示板图蓝牙胆石机音响指的是电子管与晶体管完美结合的无线蓝牙胆石放大器。本方案除了采用电子管+晶体管相结合的构成还搭配了Realtek8763BF无线蓝牙方案，因此成为蓝牙芯片方案里的新型应用。晶体管机的长处在于大电流、宽频带，它的低频控制力、处理大场面时的分析力、层次感和明亮度等要比电子管机优越；而电子管机在高音段比较平滑，有足够的空气感，具有让相当一部分人喜欢的声染色。本方案既兼容电子管的音色又具备了晶体管的快速爆发力，虽然使用蓝牙无线音源的效果会不可避免地损失些音质，但通过电子管+晶体管放大器的完美组合，使音质能够还原的非常逼真。通过无线蓝牙的新型应用结合电子管机和晶体管机的胆石机放大器音响解决方案，既充分融合及发挥了它们自身的长处，又弥补自身的短处。图示2-大联大友尚推出基于Realtek产品的蓝牙胆石机音响解决方案的方案块图核心技术优势主芯片：RTL8763BF；包装：5x5mm2QFN40（RTL8763BM，RTL8763BF，RTL8763BFR），6x6mm2QFN48（RTL8763BS）和8x8mm2QFN68（RTL8763BA），间距0.4mm；按键支持：最大8键自定义（Play、MODE、NEXT、PREV、VOL+、VOL-、FI、CONNECT）；支持DC5V唤醒；音频输入接口：立体声AUXIn输入、2路单端MICIn、SPDIFRx输入、PCM/I2SRX输入，支持I2STX&RX5线模式；音频输出接口：支持立体声模拟输出AOUTL/AOUTR；支持I2STX数字输出，支持I2STX&RX5线模式；支持AOUTL/AOUTR与I2STX同时输出，同音量调节；支持耳机直驱输出；外设接口：2路UARTTX/RX、2路PWM、1路SPI、GPIOIO口支持SIRQ模式、支持10路10Bits精度2KHz频率的LRADC采样；充电接口：芯片支持充电功能；固件存储：内置1MBytesSPINorflash作为程序存储器，程序可升级；支持外挂SPINorFlash作为程序存储器，最大16MBytesSPINorflash；数据存储：ROM大小768KB、MCURAM大小16KBx8、数据RAM+8KBX2、高速缓存RAM&DSPRAM8KBx2；方案规格蓝牙：支持立体声蓝牙耳机，支持蓝牙RWS接听电话及播放歌曲，支持音箱端调节音量、接/挂电话等等，该模组已经通过蓝牙4.2双模BQB认证及蓝牙5.0ControllerComponent和HostComponentBQB认证AUXIn：支持AUX输入FM功能：支持FM输入用户交互：支持音箱&耳机的状态播报，按键音提升，音量调节等等OTA升级：支持用户端OTA升级功能

一般在买电子产品时，我们都会重点考虑硬件和软件。比如买手机时考虑硬件性能、做工和操作系统体验（软件）。对于智能家居产品来说，我们还需要考虑第三个因素——通信协议。不同智能家居产品会支持不同通信协议，通信协议的不同会影响我们使用这些产品的方式和体验效果。举个最简单的例子，在断网情况下，我们就无法控制基于Wi-Fi协议的智能家居产品了。除了大家都很熟悉的Wi-Fi，还有很多其它连接协议，各自有着自己的特点。■国内智能家居在用什么协议？虽然物联网领域的无线通信协议众多，但现在被应用在智能家居领域的也就那么多种。大家现在在国内可以买到的智能家居产品仅有Wi-Fi、ZigBee、蓝牙、低功耗蓝牙、蓝牙Mesh、RF433和Z-Wave这种，其中前5种应用最广泛。小米的米家是国内ZigBee产品最多的品牌；阿里巴巴的天猫精灵系列则主推蓝牙Mesh；华为的HiLink是以什么都支持为目标，兼容ZigBee、Wi-Fi和蓝牙多种协议。看完市场概览后，我们再来看一看每一种协议具体都有什么优缺点，都适合什么样的设备。■蓝牙在智能家居和物联网的概念火起来之前，蓝牙就已经是电子产品最不可缺少的功能。开启蓝牙后我们能让两个产品进行持续的数据传输，比如手机之间蓝牙传文件、蓝牙无线耳机听歌和使用蓝牙键鼠等。这种持续性能够满足以上的使用情景，但代价是较高的功耗。再加上蓝牙的有效传输距离非常近，不支持大量设备同时连接，所以许多“新”协议就在智能家居领域蹦了出来。目前市面上使用蓝牙的智能家居产品包括智能门锁、智能音箱、温湿度计等。■低功耗蓝牙低功耗蓝牙是普通蓝牙的进阶版，功耗变低、传输距离增强，与设备的配对连接时长大幅减小。低功耗和普通蓝牙的工作频段（2.4GHzISM）一样，不过不会在开启后一直工作，而是只在需要传输数据时工作，不需要时处于低功耗休眠状态。低功耗蓝牙开启后和设备建立连接只有几毫秒的延迟，而普通蓝牙则有100毫秒左右。这种“即起即停”的特性让低功耗蓝牙可以在休眠的情况下也不影响使用。支持低功耗蓝牙的智能打印机但由于需要休眠，低功耗蓝牙不适合长时间传输，只适合短时传输，所以它很适合诸如语音唤醒等只需要短时间使用的功能。目前市面上使用低功耗蓝牙的智能家居产品包括智能闹钟、语音控制器和智能抽屉开关等。■蓝牙Mesh为了在物联网时代获得更好的连接性能，赶上竞争对手的步伐（比如ZigBee），蓝牙Mesh在2017年问世。蓝牙Mesh和此前的蓝牙最大不同就是支持Mesh组网。和Mesh路由器原理类似，通过多个设备的网状分布让很大范围内的所有设备都能享受到高质量的连接。只要版本在4.0或以上，而且设备的配套硬件性能足够，任何普通蓝牙设备都能通过OTA升级的形式支持蓝牙Mesh。和ZigBee、Z-Wave等竞争对手比，蓝牙Mesh最大的优势是用户不用买网关。因为包括手机在内的几乎大量智能设备都有蓝牙，相比之下没有一部主流手机有ZigBee功能。■ZigBee在蓝牙Mesh亮相13年前，另一种Mesh网络协议ZigBee就已经存在了。ZigBee和蓝牙采用了同样的2.4GHz频段，都是用于短距离的少量数据传输，功耗也很低。由于竞争对手很少，ZigBee在智能家居兴起的早期就被许多产品所采用。导致它成为了目前智能家居领域使用最广泛的协议之一。和同类低功耗协议一样，ZigBee主要被应用于使用电池的设备上，比如家电控制开关、人体传感器和温湿度传感器等。■Z-Wave在蓝牙Mesh诞生之前，ZigBee的主要竞争对手是Z-Wave。Z-Wave也是一种Mesh组网中近距离低数据量传输协议，具备了低功耗的特性。Z-Wave的频段比较特殊，使用了908.42MHz或868.42MHz这两个频段。虽然蓝牙Mesh和ZigBee使用的2.4GHz频段十分拥挤，干扰问题比较多。但之所以2.4GHz频段拥挤，是因为世界各地都允许民用产品使用这个频段。Z-Wave的频段就那么通用，在很多国家都会受限制。再加上Z-Wave模块成本高于ZigBee、Z-Wave联盟的协议标准更加严格，所以Z-Wave在智能家居产品中没有ZigBee常见，尤其是国内。主流品牌的智能家居产品中几乎没有使用Z-Wave的，Z-Wave只存在于一些小品牌产品上。■RF433RF433是一种采用433MHz频段的射频协议，穿透力比较强，成本很低，但安全性很低。目前在国内智能家居产品中有少量应用，比如智能门铃等。■6LoWPAN6LoWPAN是一个基于IPv6的新兴无线协议，诞生的初衷是让所有设备都能够接入物联网，即使这些设备的性能和续航很差。所以6LoWPAN对于设备续航和性能的要求很低。走了一个廉价、便捷、门槛低的路线。不过6LoWPAN协议在目前还没有火起来，在蓝牙Mesh和ZigBee这种大“品牌”的围攻下也越来越难了。■先选品牌，再考虑协议虽然不同协议有不同的优势，但大家在选择产品时还是不能只考虑协议，要首先考虑品牌。因为通过智能手机APP控制智能家居已经成为了大家的使用习惯，在可以预见的将来，是不会有品牌会让其它家的APP控制自己产品的。所以保证选择同一品牌会给你省去很多麻烦。锁定完了品牌，再根据协议来选择你要购买该品牌的哪些产品，这样就能最大化的优化我们的使用体验。

曾经贵为“豪华家电”的洗碗机已经飞入寻常百姓家，成为了大多数家庭必备的厨房用具。虽然洗碗机的价格主要因其容量和品牌而异，但现在市面上已有不少产品拥有了不锈钢饰面和电容式触控接口等附加功能。电容式触控技术正在改变消费者使用洗碗机的方式，也激发了设计师的创新能力。让我们来看看电容式触控技术提供了哪些全新解决方案，从而助力设计和实现用户界面、应对相关挑战。金属表面电容式触控许多洗碗机均采用金属表面，既美观又耐用。然而，在金属表面上实现人机界面是一项挑战，因为这需要在表面加工并切割出一个孔来放置机械按钮。除了影响外观设计，机械按钮在潮湿、多尘、以及脏乱的环境下还容易失灵。金属电容式触控是为了实现防水、防尘、耐磨和高度抗噪声的功能而设计的，拥有检测触控力度的能力。消费者甚至可以戴着手套灵活操作洗碗机。与传统的电容式触控不同，采用CapTIvate™技术的MSP430™微控制器使用另一种方法来实现金属触控应用（参见图1）。堆叠结构包括一个带有传统电容式触控传感器的印刷电路板，隔板和顶部接地的金属面板。这种机械结构形成了一个可变电容器，当消费者对接地的金属面板施加力时，该电容器的数值会发生变化。MSP430MCU上集成的CapTIvate外设模块非常灵敏，可以检测微米级的金属形变。图1：金属触控堆叠结构温度和湿度漂移现在大多数洗碗机产品都具有蒸汽和烘干功能，而电容式传感测量结果受温度和湿度等环境因素影响较大，温、湿度的变化可能会被系统误读为触控，因此有时会产生漂移现象。为确保可靠运行，CapTIvate软件库以三种方式处理由温度或湿度引起的传感器测量结果的缓慢漂移:长期平均值（LTA）：通过IIR滤波跟踪与环境的不断变化相关的测量漂移。触控阈值：随LTA成比例变化，而不是为了保持灵敏度而采用绝对偏移量的数值。重新校准：如果IIR滤波功能，当LTA漂移到高于或低于指定转换计数八分之一之外时，则系统将重新校准，将传感器重新设置为指定的转换计数。这三种方法协同工作，以确保系统不受温、湿度干扰，并在其整个生命周期内都按照预期设计运行。不仅仅是电容式触摸控制器为洗碗机用户界面设计选择合适的MCU也很关键，有了它就可以显著缩短产品开发时间、降低整体系统成本并节省PCB空间。一个合适的电容式触摸控制器可以管理洗碗机设计中的许多系统功能：管理输出用户界面的背光LED驱动器，与系统中的其他传感器通信、监控系统状态以及进行自诊断。

近年来高档小区的盗窃案件频发。主要原因包括，其一，不法分子的作案手法翻新，不断运用高科技工具撬开防盗门锁。尤其让人恐怖的是，曾发生过歹徒用锡纸10多秒开锁的新闻。其二，多数家庭安全防范意识薄弱，几乎不到10%的家庭安装了简易的防盗报警装置，年久失去维护，也极容易发生漏报行为。而智能家居监控系统就恰恰是针对不法分子的防护利器，它是通过语音、互联网、手机客户端等，市民可与政府实现高效、便捷、多元化的综合沟通；利用智能管家系统和远程监控系统，市民身处家中或出差在外，可通过手机、电脑等解除门禁，在上班之余，也可查看家中各方位摄像头等。本文解析的就是智能家居监控系统模块的电路设计。电路原理1、实时时钟PCF8563电路PCF8563是低功耗的CMOS实时时钟/日历芯片，它提供一个可编程时钟输出，一个中断输出和掉电检测器，所有的地址和数据通过CI2总线接口串行传递。最大总线速度为400Kbits/s，每次读写数据后，内嵌的字地址寄存器会自动产生增量。PCF8563实时时钟芯片的工作电路如下：其中，OSOI为振荡器输入，OSOC为振荡器输出，/INT为中断输出（开漏；低电平有效），ssV接地，SDA为串行数据I/O，SCL为串行时钟输入，CLKOUT为时钟输出（开漏），DDV为正电源。2、煤气（烟雾）检测电路集成比较器LM311的3号端恒输入5V电压，由于传感器输出电流与室内煤气（烟雾）浓度成比例关系，即I=kC（I为传感器输出电流，C为室内煤气浓度，k为比例常数），故可通过传感器和电位器1R将浓度转化为电压信号输入到LM311的2号端（即V=kC*1R）。电压比较器可将模拟信号转换成二值信号。LM311是一种通用的集成比较器，开环增益低，失调电压大，共模抑制比小；但其响应速度快，传输延迟时间短，而且可以直接把高电平信号输入给单片机。由以上分析可知，可以调节电位器的阻值来调节室内报警浓度的上限制。3、门磁检测报警电路门磁开关5C-31B可设置为常开型和常闭型。当设置为常开始时，开门不报警，关门报警；当设置为常闭型时，开门报警，关门不报警。4、报警电路当输入端P1.0有信号输入时，晶体管Q7基极产生电流，此时晶体管导通，在+5V电压下，蜂鸣器工作；当输入端P1.0没有信号输入时，此时由于Q7基极无电流，晶体管截止，蜂鸣器停止工作。编者结语随着智能分析技术、网络技术的迅速发展以及人民生活水平的提高，人们开始更加注重家居环境的安全，伴随着人们需求的提高，基于智能化的实时监控系统应运面生。目前，视频监控系统经历了模拟监控、数字监控和网络监控3个阶段。虽然视频监控系统在20世纪90年代末就在中国市场兴起，有很多公司推出了自己的智能家居系统，但是现在仍来得到普及，而且目前智能家居的国际标准尚未成热，因此智能家居监控系统存在广阔的发展空间。

可穿戴设备对设计人员的空间节省和低功耗优化能力要求可谓是苛刻之极。每平方毫米都很重要，每浪费一毫安都会致使电池寿命缩短，从而不可避免地导致不良的用户体验。可穿戴设备的主要电池消耗之一是无线接口，目前各种解决方案不断涌现，帮助设计人员最大程度地减少了电池消耗。本文讨论了可穿戴设备的无线连接如何工作，以及如何配置无线接口以最大程度地减少电池消耗。然后，详细介绍了来自DialogSemiconductor的无线芯片，并讨论了如何给可穿戴设备正确配置蓝牙连接。消费类可穿戴设备中的无线通信消费类可穿戴设备通常会连接到运行由制造商所开发应用的移动设备。尽管可穿戴设备可以独立于所连接的移动设备进行操作，但最常见的操作模式是当移动设备处于连接范围内时，以设定的时间间隔与移动设备进行同步。这种同步不需要实时进行，这是功耗优化的关键因素。例如，可穿戴健身设备与应用同步数据，包括记录的心率、步数和随时间变化的距离数据。即使用户正在锻炼，这些数据也不必实时同步。一到五秒的更新间隔便可以接受，并且该间隔通常可由用户进行配置。此外，可穿戴设备还会从移动设备接收提醒，包括来电和短信。这些提醒是按需进行的，仅在需要时发生。设计人员可以使用多种无线接口来连接可穿戴设备，但是出于互操作性的考虑，很少有接口可与蓝牙竞争，蓝牙提供了可穿戴设备与移动设备之间的直接连接。当移动设备超出范围时，也可使用Wi-Fi将可穿戴设备连接到互联网。然后，可以将可穿戴设备配置成连接到公共网络或任何其他授权访问的网络。这样就可以双向交换数据。例如，数据可以通过Wi-Fi网络从可穿戴设备传输至可穿戴设备制造商的云中，然后再通过蜂窝网络从云中发送至移动设备。同时，移动设备可以将相关本地状况以及电子邮件或文本通知更新至可穿戴设备。Wi-Fi由于额外的功耗和成本而在可穿戴设备中很少见，而且可穿戴设备几乎总是在配对的移动设备附近，因此本文将重点介绍蓝牙。可穿戴设备蓝牙技术蓝牙最初开发用于点对点连接，数据流的传输速率为每秒1到3兆比特(Mb/s)。今天，这种原始的蓝牙规范被称为蓝牙3.0或经典蓝牙。尽管这些早期的蓝牙版本适用于传输音频和多媒体文件，但它们的设计对于间歇性、低数据速率、低功耗控制信号和传感器数据来说过于耗电。人们针对后面这些应用开发了蓝牙4.0。如今，蓝牙4.0被广泛称为低功耗蓝牙(LE)，数据传输速度可低至每秒125千位(Kb/s)。此外，低功耗蓝牙芯片大部分时间都处于休眠模式，直到需要时才会消耗很小的功耗。这非常适合使用小电池的低功耗可穿戴设备。要在可穿戴设备上实现低功耗蓝牙无线电，开发人员可以使用集成了无线电的微控制器，也可以使用外部无线电。系统要求决定了哪种才是最低功耗的选择。例如，如果将低功耗蓝牙无线电作为外设集成到微控制器中，则可以节省宝贵的印刷电路板空间。但是，这需要至少对微控制器进行部分供电，以便无线电外设能够工作。或者，也可以将低功耗蓝牙无线电置于微控制器外部。尽管这需要额外的印刷电路板空间，但它的优点是只需要使无线电芯片处于活动状态，而微控制器可以处于低功耗模式。此外，这还会带来实现可穿戴设备模块化设计方法的额外优势。这将允许在新设计中更换更强大的主机微控制器，而将低功耗蓝牙无线电芯片保持不变。由于不需要将蓝牙无线电和堆栈编码到微控制器中，因此还可以加快设计周期。使用外部蓝牙芯片可穿戴设备所用的外部蓝牙芯片应具有与微控制器的简单接口，该接口不会明显增加功耗，还应该能够将微控制器从休眠状态唤醒。DialogSemiconductor的DA14585蓝牙SoC就是一种适合可穿戴设备的器件，如图1所示。DA14585基于一个Arm®Cortex®-M0核心，具有128千字节(KB)的出厂编程ROM。该器件还包含用于定制的64KB一次可编程(OTP)存储器。这样就能为DA14585开发定制的蓝牙应用固件。该固件也可以访问其他片上外设，包括：四通道10位模数转换器(ADC)，可用于电池监测正交解码器，可用于连接到三轴人机接口设备(HID)，例如带方向的计步器键盘控制器外设，可用于连接按键和消除按键抖动图1：DialogSemiconductor的DA14585是一款完整的蓝牙SoC解决方案，具有完整的蓝牙5.0堆栈、2.4GHz无线电收发器，以及用于定制蓝牙外设的其他硬件。（图片来源：DialogSemiconductor）DA14585还集成了2.4GHz收发器、基带处理器及合格的低功耗蓝牙5.0堆栈，以最大程度减少开发人员花在学习蓝牙半导体设计细节上的时间。该器件同时支持多达八个低功耗蓝牙连接，但可穿戴设备通常只需要一个。该芯片可以使用UART、SPI或I2C接口连接到微控制器。虽然该器件包括用于主机通信的默认固件，但为了实现更高效的可穿戴系统设计，Dialog支持开发人员使用片上OTP来自定义主机通信。UART通过硬件流量控制支持高达1Mb/s的数据速率，因此主机微控制器必须支持兼容的UART接口。此外，DA14585还很小巧。它采用34引脚WLCSP封装，尺寸仅为5毫米(mm)x5mm，占用的电路板基底面很小。其厚度为0.9mm，非常适合超薄型可穿戴设备。低功耗蓝牙核心和堆栈完全符合蓝牙规范v5.0（图2）。若将堆栈放置在DA14585而不是微控制器中，一个优点是当蓝牙规范更新时，Dialog只需更新DA14585中的堆栈。可穿戴设备仍将照旧运行，而开发人员可以选择更新主机微控制器应用固件，以利用规范中的任何更改。图2：DialogSemiconductor的DA14585只需连接极少的外部元器件。它实现了完整的蓝牙v5.0核心和无线电，因此开发人员无需了解构建蓝牙半导体解决方案的细节。（图片来源：DialogSemiconductor）蓝牙无线电只需连接少量外部元器件。它支持所有蓝牙设备类和数据包类型。此外，还可以关闭无线电以节省能源。Cortex-M0核心将其视为AHB总线外设。DialogSemiconductor还推出了DA14586，它与DA14585具有相同的ROM、OTP和外设组，但增加了2Mb的闪存。虽然闪存可以多次编程而OTP只能编程一次，但与闪存相比，OTP的耗电量要少得多。此外，DA14585的工作电压为0.9至3.6伏，而DA14586则需要1.8至3.3伏。实现低功耗蓝牙可穿戴设备DA14585上的蓝牙核心有两种工作模式：活动和深度休眠。在活动模式下，通过蓝牙无线连接收发无线电；深度休眠模式则会禁用核心，并有选择地断开无线电电源。由于可穿戴设备充其量是接近实时的设备，因此为了节省电量，可以对核心和无线电进行编程，以处理定期休眠和唤醒事件。例如，可以将蓝牙核心编程为进入深度休眠一段时间，然后唤醒到活动状态，管理发给用户或关于用户的任何消息或通知（即电子邮件、心率更新），然后再返回到深度休眠模式。此周期的长短由开发人员决定。核心处于深度休眠模式的时间越长，节省的电池电量就越多；但是，深度休眠时间过长也会导致蓝牙消息延迟。要减少延迟并缩短响应时间，可对核心进行编程，延长活动模式下的时间，但这会消耗更多电量。开发人员应尝试不同的深度休眠和活动模式周期，以优化功耗与响应时间，从而提供最佳用户体验。DA14585的主ArmCortex-M0处理器支持四种功耗模式：活动、休眠、扩展休眠和深度休眠。请注意，请勿将这些功耗模式与蓝牙核心的功耗模式混淆——当Arm内核和外设自身处于扩展休眠模式时，蓝牙核心可以处于活动模式。在活动模式下，Arm内核和外设均通电并处于活动状态。在激活蓝牙数据连接期间，DA14585便处于此模式。在活动模式下，DA14585由3伏电源供电，设备在接收数据时消耗5.3毫安(mA)电流，而在发送数据时消耗4.9mA电流。在休眠模式下，Arm内核空闲，但保留其状态。这样，当蓝牙处于活动状态时而Arm内核正在等待传输完成以便对数据进行反应，就能节省电量。休眠模式下的电流消耗因激活的外设而异。在扩展休眠模式下，Arm内核及所选外设均处于空闲状态。当蓝牙核心自身处于深度休眠模式以及蓝牙长时间不活动时，可使用此模式节省电量。蓝牙外设和主机接口可以处于活动状态，并且二者均可在检测到活动时通过中断唤醒Arm内核。此模式消耗的电量极少。在扩展休眠模式下，DA14585保留64KBRAM，消耗3.3微安(µA)电流。Arm和外设的最低功耗模式是深度休眠模式。该模式将关闭所有功能，包括蓝牙无线电。如果用户决定关闭蓝牙并且不需要任何DA14585外设，则此模式很有用。在深度休眠模式下，DA14585消耗的电流可低至610纳安(nA)，或者，如果需要保留16KBRAM，则仅消耗1.4µA电流。在基本操作中，基于DA14585的可穿戴设备的蓝牙核心大部分时间处于深度休眠模式，而Arm处于休眠或扩展休眠模式。然后，蓝牙核心会以设定的间隔定期唤醒进入活动模式，以检查无线数据，同时Arm内核会唤醒至活动模式，并与主机微控制器进行数据通信。传输完成后，蓝牙核心进入深度休眠，而Arm内核则进入休眠或扩展休眠模式。这提供了一种主动和可靠的移动设备连接，同时还节省了电能。DA14585入门为了方便开始使用DA14585，Dialog提供了DA14585-00ATDEVKT-B蓝牙DA14585基本开发套件（图3）。图3：DialogSemiconductor的DA14585基本评估板通过USB接口连接到PC，其中包含了开发人员测试和调试设备微控制器驱动程序及应用固件所需的一切。（图片来源：DialogSemiconductor）DA14585基本开发套件支持通过USB接口进行全面调试。该套件由来自MicrochipTechnology并使用外部程序闪存的主机微控制器进行控制。微控制器的应用固件可以通过USB接口加载到闪存中。开发人员可以加载套件随附的样例程序，并使用这些程序与另一个蓝牙设备（例如PC）进行交互。然后可以加载和调试开发人员的定制固件。总结可穿戴设备的设计人员需要优化设计，以最低的功耗提供最佳的用户体验，同时还要考虑开发时间和成本。无线接口可能会消耗很大一部分的功耗预算，但是可通过仔细选择接口及其实现方式来大幅减轻这一负担。如上所述，结合使用主机微控制器与外部蓝牙芯片，可以加快开发速度，无需从头开始设计蓝牙接口即可让开发人员打造出可穿戴设备。适当使用低功耗模式可以延长可穿戴设备的电池寿命，同时确保可靠工作。

今天，电子产品堪称无处不在，不管是汽车、白色家电，还是娱乐设备、可穿戴设备，都已融入我们生活的方方方面。电子系统的快速普及应用，归功于大规模集成电子器件的出现，例如，非常复杂的计算密集型微控制器和SoC（系统芯片）。今天，随着白色家电和电子产品设计日益复杂，设计师不得不开始关注产品的易用性和排障的便利性。复杂设计急需内部调试信息，需要了解计算单元内部发生的情况，如果出现系统错误或失败，可以在产品生命周期的各个阶段检索和检查错误，如下所示。产品开发和工程：对于嵌入式系统，产品可靠性监测和认证流程可能需要长时间查看产品的性能表现。人工监测系统行的可行性不高，效率低下。大数据分析难度也不小，而且还需要特定的分析方法。对于间歇性错误或条件性错误，只有在正确记录事件和错误后才能排错。开发人员可以随时查看错误数据，将这些信息输出到外部进行分析，需要占用少量的内存空间，或者需要转储内部信息。产品制造：系统自检和错误代码或消息有助于保证产品开发和制造质量，优化测试时间和生产测试，甚至售后支持。如果出现错误，系统将会指示是哪些组件无法正常通信而导致错误发生。技术人员可以轻松测试或排错，维修产品。物流日志：一些重要产品可能需要特定的运输方式和物流方式，这些产品系统可以在内部存储器记录跟踪有关环境和搬运方式的电子数据，例如：碰撞、湿度和温度。客户可以在目的地分析这些数据，核实是否符合推荐的运输和搬运方式。现场服务：用户可以使用智能手机检索现场装机的内部信息，这些信息对设备维护服务商非常有用，可以帮助公司通知员工为报修准备妥当，不仅节省了现场维护次数，还节省了报修时间。目前在用的系统调试方法尽管LED指示灯、LED屏幕和LCD屏幕提供错误信息的能力有限，但新的智能连接可以向用户提供更多信息，为采集信息、调试、质检和测试时间优化和售后支持开辟了一条新的途径。基于NFC的新智能连接调试方法:嵌入式系统多数都有用于存储某些系统参数的内部非易失性存储器。当这个EEPROM存储器改用双接口EEPROM时，还可使用无线通信技术读取错误信息和系统健康状态数据。有源RFID标签是一个非常经济的错误代码记录介质，可以通过NFC接口检索电子标签内部数据。NFC又称近距离通信，是一种基于RFID（射频识别）的13.56MHz载波无线通信技术，当一个NFC设备靠近另一个NFC设备时，即可互连通信。今天大多数手机都有NFC接口，可与有源标签通信，为用户在不同设备之间交换信息。以消费电子产品为例，有源标签对于自检非常有用。在系统上电后，自检将检查系统的所有组件，并将健康状态写入有源标签中，便于产品出厂质检时读取数据，如果所有参数都正常，则产品可以出厂。整个系统一步测试概念还可以节省产品在生产线上的停留时间，读取系统健康状况只需要几秒钟的时间，设计一个用户界面非常简单的应用软件，可以在智能手机或读取器上查看错误信息内容。如果出现系统错误，系统将会指示是哪些组件无法正常通信导致错误，方便技术人员测试或调试系统，修理产品。此方法还可用于售后服务。用户只需将智能手机靠近白色家电的控制面板，即可通过NFC读取产品内部信息，还可以通过Wi-Fi或GPRS等WAN网络将信息发送到中央服务器，同时自动提交投诉。实现NFC智能连接调试：有微控制器的嵌入式系统可以测试内部逻辑电路和所连的外围设备，通过NFC在智能手机上更新自检报告，可以在手机上发出一些测试命令，进一步分析系统内部问题。NFC是一种非常经济的无噪声通信方案，紧凑的尺寸使其可以轻松整合到小系统中。今天大多数人都有智能手机。用户可用安卓手机应用测试系统，在屏幕上查看初步的测试信息，包括错误类型。为了更好地理解，下面以计步器系统为例介绍这个过程。下图是计步器系统的框图：该可穿戴式计步器采用STM32L系列微控制器。STM32L可以降低应用功耗，并提供适合的处理能力，片上配备各种外设接口，例如，SPI、I2C和ADC，是设计低成本、低功耗解决方案的理想选择。动态NFC/RFID标签芯片M24SR64-Y接受13.56MHzRFID读取器或NFC手机通过I2C接口发送的读写指令，有助于在计步器和手机之间建立低成本的RF通信连接，内置EEPROM存储器用于保存系统状态和其他相关信息。为了在不打开系统的情况下使用系统排错功能，我们开发了一款可以在没有实体接触的情况下与系统通信的安卓手机应用。动态NFC/RFID标签IC甚至不需要电源即可与RFID读取器通信。检查系统健康状态，建立通信连接，需要将手机靠近计步器。在动态NFC/RFID标签IC上有一个中断引脚，当检测到NFC信号时，中断引脚向主控制器发送中断信号，唤醒系统。通过使用中断功能，系统可以运行已配置好的任务，检查系统健康状况，并在NFC标签中写入健康状态数据，然后，用手机读取NFC标签内的系统状态信息，并在屏幕上显示系统状态，例如，屏幕上弹出“系统正常”信息，表示系统完全正常。否则，弹出“系统故障”，并说明故障区域。结论:系统智能连接功能可以为用户带来很多好处，涵盖从产品制造到售后的整个生命周期，有助于降低产品的总体成本。在目前的智能连接技术中，NFC技术经济实惠，对功率和空间需求都非常低，不论是小尺寸产品，还是体积大的家电，选择无线通信连接，NFC都是一个不错的选择。

该电路可对环境湿度进行检测，通过控制加湿和干燥设备，使环境湿度始终保持在符合要求的范围之内。电路原理如图下图所示。220V交流市电通过T降压、VD1～VD4整流、C1和C2滤波以及IC1稳压后，得到9V的直流电压，为电路供电，VL3为电源指示灯。由IC1及R1、R2和C3构成一个振荡电路，产生频率为2.5KHz左右的脉冲信号，该信号经过RP1、RS分压和VD5整流后，通过R3加至V3的基极。当湿度变化时，会引起RS阻值的变化。当湿度减小时，RS阻值增大，使V3的基极电位上升而导通，进而使V1和V2导通、V4截止，继电器KA1吸合，驱动加湿设备工作，同时加湿指示VL1点亮；当湿度增大时，RS阻值减小，使V3的基极电位下降而截止，进而使V4导通、V1截止，继电器KA2吸合，驱动干燥设备工作，同时干燥指示VL2点亮。这样就克保证环境湿度控制在设定的数值，环境湿度由RP1来进行设定。同时，调整RP2和RP3，可对V1、V2和V3的工作灵敏度进行调节。在元器件的选择上，集成电路IC1选用CD4011型2输入四与非门集成块，其它型号还有CC4011、MC14011等，也可使用其它功能相同的与非门电路；IC2为三端集成稳压器7809，可选用LM7809、CW7809等型号；RS选用通用型湿度传感器，要求在湿度为30％时，其阻值为10MΩ左右；湿度为50％时，其阻值小于200KΩ；湿度为90％时，其阻值为10KΩ左右。三极管V1和V4选用NPN型三极管8050，也可使用9013或3DG12等国产三极管；V3选用9014，或3DG6；V2选用9012，或3CG21。VD1～VD4使用整流二极管1N4007；VD5选用2AP9或2AP10锗二极管；VL1～VL3选用普通发光二极管。电阻R1～R6选用1/4W金属膜或碳膜电阻器。RP1～RP3选用有机实芯电位器。C1和C2选用耐压为16V的铝电解电容器；C3选用瓷介电容器。KA1和KA2选用线圈电压为6V的微型继电器，触点容量根据加湿和干燥设备的功率来确定。另外，电路安装完成后，起动加湿设备工作，当湿度达到上限时，调整RP1和RP3，使加湿设备停止工作；当湿度降低到下限值时，调整RP2，使干燥设备开始工作。反复调整上述电位器，使设备工作可靠，同时不产生临界振荡，即调试完毕。

家用电器在使用过程中，因为市电的不稳定常常受到影响，使用寿命降低，严重的还容易因电压激增而烧毁。本例介绍的过压自动断电可以很好的解决这一问题。电路工作原理如下图所示，220V市电经C1、VD1、DW1为开关集成电路提供稳定的12V工作电压，VD3、R2和RP1构成分压采样电路。当市电电压正常时，DW2不能导通，TWH8778第⑤脚工作电压低于1.6V，继电器J不吸合，市电经J－1常闭触点为CZ插座正常供电；当市电电压高出正常置时，DW2击穿导通，TWH8778第⑤脚电位上升到1.6V，使IC翻转，第③脚输出高电平，继电器吸合，用电器供电立即切断，从而避免了因过压给用电器带来的危害。在元器件选择上，C1选用0.47µ/400V的电解电容，继电器J选用6V直流接触器；RP选用普通微调电位器，芯片IC可用TWH8778型电子开关或TWH8752型电子开关。本装置焊接无误后，将市电接至调压器的输入端，配合调压器并仔细调节RP1，使继电器J在电压为250V时吸合，然后将本电路接入市电电网即可正常工作。

该电路是一个三级定时控制器，可用于控制三台设备按照设定的时间依次循环工作，而且每台设备的工作时间可以独立调节，如果需要控制更多设备循环定时工作，只需要增加单元电路的数目即可。电路工作稳定、性能优良、性价比高、操作方便、适合个人和小型企业制作。可用于企业生产自动控制及彩灯控制，也可用于家用电器的趣味控制等。电路工作原理如下图所示：电路中，由三个时基集成电路LM555组成三个单稳态电路，每个单稳态电路作为一个定时控制单元。三个单元共同完成三级循环定时控制功能。在接通电源的瞬间，由于555集成电路IC3和IC4的复位端4脚都接有时间常数较大的自动复位电路（分别由R4、C7和R7、C11组成），使IC3和IC4复位，它们的输出端3脚就输出低电平，使三极管T2、T3分别截止，继电器J2、J3释放。由于IC2复位端4脚直接接在电源正极，电源接通时电容C3上的电压不能突变，IC2触发端2脚得到触发电压，使其进入暂稳态，其3脚输出高电平，三极管T1导通，继电器J1吸合，J1触头可控制电器通电工作。同时电源经电位器VR1向电容C5充电，当C5上的电压升高到电源电压的三分之二（4V）时，IC2结束暂稳，其3脚输出低电平使三极管T1截止，继电器J1释放，其触头控制的电器断电停止工作。调节电位器VR1和电容C5的参数就可改变继电器J1的吸合时间。在IC2输出低电位的瞬间，由电容C6和电阻R3组成的微分电路，将在IC3的触发端2脚产生负尖脉冲，触发IC3进入暂稳态，其输出端3脚输出高电位，使三极管T2导通，继电器J2吸合，其触头控制的电器通电工作。调节电位器VR2和电容C9的参数就可改暂稳态时间。当第二单元暂稳态结束时，由电容C10和电阻R6组成的微分电路，将在IC4的触发端2脚产生负尖脉冲，触发IC4进入暂稳态，其输出端3脚输出高电位，使三极管T3导通，继电器J3吸合，其触头控制的电器通电工作。调节电位器VR3和电容C13的参数就可改暂稳态时间。当第三单元暂稳态结束时，经微分电路C3、R1去触发第一单元电路，这样依次循环来实现循环定时控制。在元器件选择的上，电路中，IC1为三端集成稳压电路，选择MC7806型；IC2、IC3、IC4采用LM555时基集成电路；继电器J1、J2、J3要根据其控制电器的工作电流来选择，但继电器线圈额定电压应为直流6V。其他元器件没有特殊要求，按电路标注选择即可。另外，整个电路检查接线无误，通电就能正常工作，电路中的VR1、C5；VR2、C9；VR3、C13的参数分别决定三个单元电路的定时时间，按电路参数定时时间约为1.1RC秒。

在国防、工业和机器人行业中，许多应用都需要使用嵌入式系统来控制直流无刷(BLDC)电机。带动电机旋转看似微不足道，可是一旦涉及到电机转速、扭矩、电气特性和电磁特性以及电流反馈测量，这就成了相当复杂的问题，并且可能会拖慢项目进度。这就要求开发人员选择适当的硬件来运行驱动电机的算法，从而以最少的元器件数量，在应用的整个运动范围内都可以平稳顺畅地控制电机。我们需要的正是一条捷径，即某种一体化软硬件组合包，可以显著缩短开发时间，使开发人员专注于最终应用，而无需深入了解电机控制的精妙之处。本文将介绍一个德州仪器推出的类似组合包，结合该公司的微控制器和开发套件硬件与InstaSPIN™磁场定向电机控制软件和工具。此外，还将说明经验尚浅的开发人员如何使用该组合，在一小时内轻松确定电机参数并启动复杂的BLDC电机。什么是InstaSPIN-FOC，当真易于使用吗？德州仪器的InstaSPIN解决方案独特之处在于，即使开发人员对此毫无经验，也可以在一小时内启动电机。事实上，开发人员只要使用过该解决方案，那么下一次只需不到十分钟即可启动并运行电机。此外，该套件使用磁场定向控制(FOC)取代编码器，因此开发人员只需连接电机电源和接地以及电机的各相，那么便在电气上准备就绪，而无需编码器或其他复杂的电子设备。当然，除FOC外，反电动势过零定时电路等其他控制机制也不使用传感器或编码器。不过，InstaSPIN可以监控电机的磁通量，从而确定电机换向的时间。开发人员可以通过绘图窗口监控磁通信号，并设置“磁通阈值”滑块以指定电机换向发生的磁通水平。通过监控所显示的相电压和电流波形，可以验证最佳换向。InstaSPIN-FOC解决方案共包含四个主要部分：微控制器板电机驱动板InstaSPIN-FOC图形用户界面(GUI)BLDC电机智能微控制器板用于运行FOC算法，指定电机驱动器何时导通和断开不同的电机相位，并处理与GUI的通信。开发人员可以通过GUI查看磁通水平和其他参数。电机驱动器提供驱动实际电机的接口，所含的电路功能包括：保护微控制器免受高压冲击、测量以及检测电机故障。InstaSPIN-FOCGUI是通用GUI，可在德州仪器的在线开发库中找到。开发人员可以直接通过Web浏览器运行GUI，也可以将可执行版本下载至计算机本地。最后一项则是三相永磁直流无刷电机。我们将详细研究上述各个部分，并探讨一个启动和运行BLDC电机的可行硬件解决方案。BLDC电机驱动器和微控制器开发人员可以选择几种不同的解决方案来驱动BLDC电机，因此无需费心四处查找：TI的InstaSPIN-FOC和MotorControlSDK与该公司的LAUNCHXL-F280049CTMS320F280049CLaunchPad（图1）和BOOSTXL-DRV8323RSLaunchPad补充包配合使用。TMS320F28049CLaunchPad是一款低成本开发板，包括板载XDS110调试器、扩展排针和F280049CPMSTMS320F280049CPiccolo™微控制器。TMS320F280049C微控制器使用C2000微控制器内核，包括256KB的闪存和100KB的RAM，工作频率为100MHz。TMS320F280049C的ROM中内置了TI的FOC电机控制算法，因而开发人员无需浪费宝贵的代码空间。TMS320F280049CLaunchPad并非开发人员使用TMS320F280049C微控制器的唯一方式。此外，还可以使用TMS320F280049C微控制器的TMDSCNCD280049C控制卡（图2）。该控制卡可用于原型开发阶段，也适用于开发人员希望灵活更换应用所使用的微控制器或增强可扩展性的情况。控制卡可插入坞站使用，使开发人员可以访问微控制器I/O。DRV8323RSLaunchPad补充包是可安插在TMS320F280049CLaunchPad上方的扩展板，以添加驱动BLDC电机所需的其他硬件（图3）。DRV8232RS扩展板可安插在扩展区域位置1或位置2，不过位置1正是MotorControlSDK示例连接的位置。开发人员可以使用三端子连接器将BLDC电机接至电路板，并为电路板提供外部电源以驱动电机。DRV8232RSLaunchPad补充包也可为TMS320F280049C开发板供电。该扩展板的LED可显示通电状态和故障检测。DRV8232RSLaunchPad补充包的核心是DRV8230三相智能栅极驱动器。该栅极驱动器可提供低端电流检测，并能直接驱动额定工作电压高达60V的MOSFET。借助TMS320F280049CLaunchPad和DRV8232RSLaunchPad补充包，开发人员可以驱动各种BLDC电机。Trinamic推出的QBL4208-41-04-006是一款相当合适的入门级电机（图4）。Trinamic电机使用24V电源供电，转速高达4000RPM，扭矩达62.5mNm。上文已经列出开发人员着手BLDC电机控制所需的最精简物料，下一步则要考虑如何使用InstaSPIN-FOCGUI识别电机参数。识别BLDC电机参数并运行电机使用InstaSPIN-FOCGUI驱动电机前，系统需要先了解电机特性，以便对速度或扭矩进行FOC控制。为此，算法需要收集以下特性信息：电阻值电感电机磁通磁化电流InstaSPIN-FOCGUI只需数分钟就能自动识别这些特性。GUI可以在浏览器中执行，并默认加载专门与TMS320F280049C和DRV8232扩展板配合使用的MotorControlSDK实验室5。实验室5专用于向开发人员演示如何识别电机并获取其参数。欲了解详细信息，可查阅GUI快速入门指南和实验室手册。首先，开发人员需要通过TI开发人员网站打开InstaSPIN-FOCGUI。然后，在GUI环境下，可以找到一个与其他开发IDE类似的运行按钮。单击此按钮可将电机识别码下载至LaunchPad并尝试执行。一开始可能毫无反应，因为开发人员必须启用该软件，即选中GUI中的"EnableSystem"（启用系统）复选框。此时，电机识别码仍然无法运行，因为还需要选中"Run"（运行）复选框。启用"Run"（运行）后，代码就开始执行识别电机的序列，并且进行必要的测量以获得运行电机所需的参数。整个识别过程将持续数分钟，在此期间电机将加速旋转，然后减速旋转，并以慢速运行几分钟。这一过程完成后，开发人员就可以在GUI上看到如图5所示的界面。请注意，在图5中，GUI右上角的多个参数已填入数值。这些是须记录的电机参数，以便稍后在扭矩或速度模式下用于驱动电机。此外，您还可以注意到界面左侧的"MotorIdentified"（电机已识别）指示灯已由灰色变为绿色。此时，就可以直接通过GUI来控制电机转速。只需更改GUI上"speedRef(Hz)"（转速设定值）框中的数值即可控制电机转速。请注意，通过这一参考值来控制电机加速相当快捷。相比之下，减速则需要输入多个转速设定值才能实现，输入的转速需逐次递减。只需取消选中"Run"（运行）复选框，即可完全停止电机。使用TI的InstaSPIN-FOC控制BLDC电机的技巧与诀窍开发人员使用BLDC电机和TI的InstaSPIN-FOC解决方案时，可以考虑以下几个最佳实践：选择内部闪存内置了电机算法的微控制器，以此可节省用于电机算法的代码空间，并且可以在执行时进行性能提升。使用F280049CLaunchPad的位置1作为DRV8323RSLaunchPad补充包的默认位，若使用位置2将需要对软件进行更新。花时间浏览TIMotorControlSDK中提供的所有13个样例实验室。这些实验室涵盖了从识别电机参数到通过控制速度和转矩来控制电机所需的所有内容。使用样例实验室5来识别电机参数。如果使用MOTOR_TYPE_PM，请确保还需添加以下定义，以便成功编译实验室，并使用调整后的数值：define#defineUSER_MOTOR_INERTIA_Kgm2(7.06154e-06)通过InstaSPIN-FOC在线GUI启动BLDC实验。总结驱动BLDC电机进行扭矩或速度控制可能是个相当复杂的问题，很有可能会超出嵌入式软件工程师的知识范畴，从而拖慢项目开发进度。如上所述，借助德州仪器的InstaSPIN和MotorControlSDK及相关硬件，即使开发人员对控制工程所知甚少，也可轻松快速地启动并运行BLDC电机。

随着IPv6的出现，对于所有实际用途，唯一互联网地址目前几乎是无限的。因此，如何应用它们尚未完全定义，但简单地说，“智能”一词将起到关键作用。例如，智能家居将为可寻址的节点呈现出理想环境；家里的每个设备在不久的将来完全可能变得‘更智能’，而这意味着我们的家也将因此变得更智能。远程管理家居环境的想法还是只是一个开始。从概念上讲，你甚至不需从传统意义上管理事务；您的家庭将能自行做决定。主要表现为：智能照明、识别个人身份的安防系统，或适应季节、当日时间和占用率的环境设置。所有这些都将成为可能，这就要归功于微控制器提供强大支持的节点，而这些节点主要通过安全通道以无线通信方式来收集和交换数据。无线技术的演变数十年来，无线通信技术一直用于促进工业环境中的控制；在蜂窝技术出现前的很长一段时间里，次GHz带宽过去（目前仍然）主要用于创建专有而稳固的射频链路，这种链路同时具备良好的覆盖率和弹性。但是，可以说是最近的工作在2.4GHz带宽范围的‘开放’无线技术推动了创新，同时推出的相关协议也是数量众多。如今，使用868.0-868.6MHz（欧洲）、902–928MHz（北美）和2400-2483.5MHz（全球）频带的专用于无线通信的协议通常称为IEEE802.15.4的IEEE规范，目前包括一系列更高级别的协议，如ZigBee、蓝牙和线程协议。持续创新已让制造商大幅缩减面向IEEE802.15.4标准、已启用射频的微控制器的功耗和尺寸，如此一来，现在预计可以提供用于智能电器的基础构建块，将其连接至家庭网关，并从此连接到整个互联网。通过这种方式，房主很快就能从任何地方监视并控制这些智能电器，而网关在控制家庭环境方面也可获得一定的自主权。在某种程度上，这个智能家居的愿景将通过部署智能电表来实现，而智能电表可以更密切地监视天然气、水和电等公用事业的输送。在智联环境中与负责消耗这些商品的电器结合后，智能家居的愿景显然已初步成型。但是，有限资源的更智能使用只是一个方面。未来会有很多机会改善开展日常活动的方式，其中包括了安全门禁。目前提供的‘智能锁’可使用个人代码编程，从而帮助屋主了解家里的情况，包括有谁在家以及在家的时间等等。智能家居将借由大量传感器来实现，通过低成本、超低功耗的微控制器控制和连接，这对从事此激动人心且可能获利的新领域的OEM来说是一个大好良机。集成解决方案虽然低级协议仍为IEEE802.15.4，但较高级别的协议却多种多样且各不相同，实施这些协议的器件也是如此。例如，NXPSemiconductors推出的JN516x系列无线微控制器集成了一个专有的32位RISC内核和一个包含2.45GHz无线电、调制解调器、基带控制器和安全协处理器的无线收发器，以及一个在需要更大范围时用于直接控制外部功率放大器的专用输出。安全协处理器提供IEEE802.15.42006标准中所需的基于硬件的128位AES-CCM模式，而收发器块则提供由CPU上运行的协议堆栈控制的MAC和PHY功能，以及高级协议和应用软件。虽然调制解调器提供数字收发器在250kbit/s下符合IEEE802.15.4标准所需的所有必要调制和扩频功能，但基带处理器提供MAC层的所有时序关键型的功能，使用专门硬件来确保空中接口的精确定时。此硬件/软件分区让软件可以实现协议以毫秒分辨率安排时序事件所需的事件定序，而硬件能够以微秒时序分辨率实施特定的事件。软件可处理协议的较高层功能，例如，使用基带处理器提供的服务在端点和协调器节点之间发送管理和数据消息（图2）。安全协处理器可由应用软件访问，以执行加密/解密操作。加密引擎的基于硬件的实现可大幅加快该过程。此外，JN516x还具有二十个通用型数字I/O引脚，以及两个专用的数字输出。未来线路图高度集成的无线片上系统的另一个示例是SiliconLabs推出的采用ARMCortex-M3内核的EM358x系列（图3）。该系列还具备一个2.4GHz、符合IEEE802-15.4标准的收发器。据SiliconLabs所述，这一系列采用了一个高效架构，超出了IEEE标准规定的动态范围要求15dB以上。使用集成的接收通道滤波意味着，使用此系列SoC的器件可与使用2.4GHz范围的其他器件共存；这是智能家居的一个重要因素，因为对于许多（如不是全部）家用电器来说，预期是启动无线功能的。它在硬件中集成了许多MAC功能、AES128加密加速器和自动CRC处理，其中包括自动ACK传输和接收、传输的自动回退延迟和空闲信道评估，以及收到的数据包的自动滤波。Ember数据包追踪接口还与MAC集成在一起，可以完整、非侵入式捕捉进出器件的所有数据包，且专门与Ember开发工具一起使用。此处描述的两个系列无线MCU专为实现ZigBee协议而开发和定位，该协议已在智能家居应用中部署，但最近出现的线程协议预计会因其独特功能而对面向智能家居的器件开发产生显著而积极影响。许多可支持ZigBee的SoC也将支持线程，因此为开发商和OEM提供了路线图。结论智能家居将采用各种技术，包括智能电表、网关和家电。尽管并非所有智能家居都可通过无线方式实现连接，但随着ZigBee和线程等无线技术的不断发展，大量智能电器将使用无线通信作为其连接家庭网关的主要（如不是唯一）形式。IPv6的继续发展是这一演变的基础，可以说线程是这一方面的首选协议，因为它专为利用互联网地址扩展而开发。这将促使各种最终应用连接到家中，同时产生对一系列新设备的需求。在短短几年之后，房主也许可能会问自己，在无法从联网世界的任何地方监视与控制家居的各个方面时，他们曾经是如何进行管理的。

Ocean’sEleven（《十一罗汉》）和MissionImpossible（《碟中谍》）等好莱坞动作片中展示了许多巧妙方法，用于检测不怀好意的入侵者。身手不凡的黑衣袭击者亮相大荧幕，通过智取战胜了压力垫、激光场、热感摄像机以及其他棘手的设备。现实生活中，在无数的家庭和办公室，通常认为房间角落里“不断眨眼”的无源红外传感器就足以阻止投机取巧的入室窃贼。屋主和安防公司认为PIR是最适合家庭应用的入侵者检测技术：经济、可靠、可调节以去除假警报，PIR是目前首选的人员检测技术。一直的最爱PIR制造商已改良其传感器，克服了红外传感技术的已知弱点。传感器依赖目标与背景的温差，并且还需要目标移动才能检测到其存在。为了将这些影响降到最低，PanasonicMP系列中的传感器（例如AMN11112）集成了四个感受器来精确检测幅度很小的运动。这些感受器对小幅温差也很敏感，即使在环境温度接近人体体温的炎热气候下也可确保准确检测。Panasonic还对其感受器进行微型化处理，确保通过配有小透镜的小型装置来实现高灵敏度和准确度。内置放大器、无源元件、光学滤波器及电磁屏蔽的高度集成（图1），可简化设计并提升可靠性。不断的改良确保了PIR传感器一直是安防系统设计师的最爱。智能建筑要求更多虽然智能家居时代已经来临，但人们更期望PIR这类传感器不仅可支持入侵者检测，还能通过监控房间使用情况来实现自动化照明、加热和其他服务。PIR感应的部分已知特征在此背景下成为弱点。由于传感器依靠检测所观测的热场景中的变化，目标必须移动才能被检测到。这在安防系统中是可以接受的，因为可以设想入侵者在进入房间后可能在其中四处移动。另一方面，屋主及其客人可能在房间内长时间坐着不动，例如在交谈或观看电影。系统不应错误地确定房间未被占用，并开始关闭照明或加热等服务。此外，未来的智能家居服务可能依赖收集有关占用者的更详细信息，例如其在房间内的具体位置。这让系统可以自动优化局部区域（例如办公桌或厨房工作台面）的照明，同时调暗房间其余部分的照明，以达到最佳能效。鉴于目前老龄化人群晚年试图在自己家中安全独立地生活，更智能的人员感应也有助于提供辅助生活服务。年轻的亲戚通常无法担任全职看护者，而专业护理又过于昂贵。自动监控可以检测老年屋主是否需要协助，以便于快速提醒看护者或提供紧急服务。目前的PIR传感器虽经过了充分改良，但仍无法捕捉驱动这类服务所需的大量信息。现在出现了大量替代感应技术。例如，基于视频的感应可用于让看护者定期检查老人在家是否安全，或确定房间内人员的具体位置。出于隐私原因，室内视频监控并非可取的解决方案。或许可以考虑部分监控，或者在分析后丢弃视频，但屋主通常仍会感觉不舒服。单芯片雷达解决方案近年来，基于雷达的感应技术已开始进入消费者相关市场。其中一个示例是汽车驾驶员辅助系统，例如防撞。在不要求许可的24GHzISM频率范围内工作的低功耗雷达发射器，目前在智能家居/智能建筑市场上能够以可接受的价格购买到。其检测在场状况的原理是监控反射的无线电波，并通过对传输回程计时来测量距离，这一概念大概最早在20世纪初形成。InfineonBGT24MTR11等24GHz雷达收发器IC可用于打造适合室内人员检测的低功耗传感器。雷达技术可实现多种高级功能，例如检测不移动的人员、确定人员的具体位置以及感应任何运动的方向。作为在家庭环境中使用雷达技术的另一项优势，不需要在发射器和传感器与目标之间存在畅通无阻的视线，因此发射器和传感器可放在不显眼的位置。这个位置可以是吊顶板材等轻质建筑材料后面，因此允许将传感器置于视线范围外。BGT24MTR11在一个器件中集成了检测人员以及运动速度和方向所需的一个传输通道和一个接收通道，只需少数电容器就能构成完整运算电路。这不仅可以节省电路板空间，还消除了RF匹配难题。如果要求系统感应人员的位置，则需要使用两个接收器。BGT24MTR12集成了两个接收通道和一个发射器，最适合此用途。专为低功耗工作而设计BGT24MTR11的最大RF输出功率为15dBm，可安全地用于ISM频带。在连续模式下且发射功率最高时，IC总功耗为528mW，也可通过应用在两次测量之间关闭芯片电源的工作循环方案来大幅降低。根据目标慢速移动时检测多普勒频移所需的测量时间，每0.5秒仅需启动IC10毫秒就能测得高达25km/h的目标速度，分辨率约为±1km/h。这对典型室内感应应用来说已经足够了，并可将功耗降低至每个周期仅12mW。图2显示了雷达IC如何与InfineonXMC4500微控制器结合使用，该微控制器可通过SPI端口对BGT24MTR11寄存器编程、通过其片载DAC监控VCO频率并控制VCO调谐电压，以及控制在两个测量周期之间负责关闭BGT24MTR11电源的负载开关。如框图所示，完成该设计只需要使用少量的关键元件。结论随着智能建筑变革步伐的加快，新应用和服务将需要更多描述居家和建筑内所发生活动的详细信息。要在不损害隐私的情况下捕获这些信息，就需要增强的人员感应技术。24GHzISM频带的雷达感应技术安全、独立，现在通过利用能显著简化系统设计的最新单芯片收发器，可比以往更轻松地实现。事实证明，节能技术让设计师能够为室内应用打造平均功率仅10mW的低维护传感器。

在近场通讯(NFC)设计中，开发人员向来都面临各种关于优化射频性能、硬件设计和软件方面的挑战。但现在，单片式NFC解决方案和全方位的软件支持极大地改变了在家用电子设备、可穿戴设备和物联网(IoT)设备设计中整合NFC功能的本质。因此，开发人员可以加入诸多应用功能，却几乎不会影响设计封装、功耗或项目计划。NFC的双向通信能力独具特色，可提供简单、本质上安全的低功耗近距离无线连接。仅当两个设备相互靠近时才能进行通信，因此不会出现消息拦截，并且最大程度减少了潜在的网络攻击途径。而且，在通信时仅一台设备需要通电，因此平均功耗可维持在相当低的水平。实际上，NFC可以为各种智能家居和物联网应用带来巨大益处。用户只需将启用NFC的智能手机靠近启用NFC的产品，即可完成蓝牙或Wi-Fi配对。NFC可以用作设备个性化的底层技术，并且可简化智能手机任务，如配置设置、传输数据或注册产品等。嵌入式NFCNFC是射频识别(RFID)的子集，在13.56MHz下工作，可执行与传统RFID标签和非接触式智能卡相同的许多功能。同时，NFC还具有更大的灵活性，能在三种通信模式下工作：卡仿真、点对点和读/写。在卡仿真模式下，NFC设备用作非接触式智能卡，可在各种现有应用中使用，包括票务、门禁系统、交通、收费站和非接触式支付等。点对点模式允许两个启用NFC的设备连接并交换信息。例如，用户可以使用启用NFC的智能手机来设置其他设备的蓝牙或Wi-Fi设置参数，或者在受信任网络中调试其使用。在读/写模式下，一台NFC设备可以从另一台NFC设备读取数据。例如，启用NFC的智能手机可以读取URL或其他数据，如零售商店促销标牌上嵌入的销售优惠券。用作标签的嵌入式NFC设备连接到产品内的主机处理器后，其工作类似于双端口存储器。其中一个存储器端口可通过NFC接口以无线方式访问。另一个端口可通过嵌入式系统的I2C接口访问。因此，诸如智能手机等外部数据源可以将数据传递到嵌入式系统。反过来，主机处理器可以更新存储在NFC设备中的数据，即使当产品断电也可向启用NFC的外部设备提供这些数据。对于需要在嵌入式系统和外部系统（如启用NFC的智能手机）之间传输数据的应用，开发人员可以使用这种方法。事实上，利用NFC设备无线通讯链接功能及其在下载过程中用于临时存储的片载存储器，开发人员可以用这种方法更新嵌入式系统的数据，甚至固件。单片式NFC控制器过去，设计人员希望在基于MCU的设计中添加NFC功能，但却面临硬件和软件的两大挑战。使用传统NFC设备的硬件工程师需要确保设计满足NFC设备和主机之间的关键时序、保持低功耗要求，并且要最大程度减少设计封装和物料清单(BOM)。然而也许最大的影响在于软件方面，工程师通常不得不编写自己的代码，以处理构成单一应用级别NFC操作的诸多低级事务。高级NFC设备，如恩智浦PN7150，旨在简化物联网设计或任何嵌入式系统中的NFC功能集成。PN7150结合了射频前端以及低功耗ARM®Cortex®-M0内核、存储器和I/O外设（图1）。通过确保嵌入式设备主机和射频前端之间的最佳时序，该设备大大消除了传统的硬件集成问题，同时支持更高的射频输出功率。此外，集成的I2C接口与NXP的NTAGI2CPlus兼容，适用于传感器、灯具和与智能家居网络相关的其他设备。同时，该器件有助于降低功耗要求：PN7150可以自动转换到低功耗模式，同时让主机保持休眠，直到需要进行射频通信为止。除了简化硬件设计，PN7150在软件方面也优势显著。NXP预装了该器件的嵌入式数据和代码存储器，并且可扩展支持NFC控制器接口(NCI)。NFC论坛管理NCI技术规范，定义了NFC控制器(NFCC)和运行高级操作系统（如Android,Linux或WindowsIoT）的设备主机(DH)之间的逻辑接口。PN7150的嵌入式NCI固件减少了某些主机交互，并且为NFC应用软件开发人员提供更高的抽象层级，从而减轻了软件开发负担。通过将低级代码移动到固件中，PN7150还减少了主机端的应用代码基底面。直接替代型解决方案PN7150具有集成的硬件和软件，专用于直接替代型NFC解决方案，适用于在Android、Linux或Windows环境下工作的开发人员（图2）。实际上，不熟悉NFC开发的开发人员可以利用Arduino(NXPOM5578/PN7150ARDM)、BeagleBoneBlack(NXPOM5578/PN7150BBBM)和RaspberyPi(NXPOM5578/PN7150RPIM)的现有PN7150演示套件。每种套件都包含一块PN7150NFC控制板、一个专用接口板和一个NFC样卡。设计人员需要较少的元器件即可为现有基于MCU的设计创建完整的NFC子系统。实际上，在某些情况下，工程师可以通过在天线匹配电路中消除或组合一些无源元器件，进一步减少BOM（图3）。在典型的天线电路设计中，需要天线引线上的RQ阻尼电阻器来降低会对所产生信号的整形有不良影响的过高天线品质因数。在采用标称天线品质因数的设计中，设计人员可以将这些RQ阻尼电阻器从天线端移除。在匹配电路中，当特定设计的天线引线具有非常低的最大峰峰电压时，设计人员可以用单个电容器替换成对的并联电容器（并消除到EMC滤波器的连接）。在典型应用中，小型天线连接到PN7150，天线上产生的峰峰电压将相对较低。因此，设计人员也可以移除去耦Crx电容器，并将Rrx电阻器直接连接到天线，以简化Rx路径。简化的软件从软件角度看，PN7150提供了一个简单的执行模型，可进一步加速产品开发（图4）。设备主机架构结合了传输层驱动程序、NCI驱动程序和包含读/写、点对点或卡仿真库的NFC执行环境(NFCEE)中间件。对于NFC操作，主机只需要通过I2C接口发送高级NCI操作到PN7150。反过来，PN7150的固件可执行NFC协议中所需的详细事务。实际上，从开发人员的角度而言，得益于NXP提供的全方位软件平台，NFC应用开发才得以在高级别进行。对于启用NFC的物联网应用，常见操作包括交换NFC数据交换格式(NDEF)化数据。NDEF由NFC论坛管理，这是一种标准化的数据格式，可用于在任何兼容的NFC设备和另一台NFC设备或标签之间交换URI或纯文本等信息。NXPlinux_libnfc-nci库提供了一个简单的应用编程接口(API)，将低级事务抽象为更高级的面向应用程序的操作。例如，开发人员可以通过简单调用WriteTag例程来写入标签（列表1）。这个库利用一系列低级例程将这种应用层请求分解为所需的系列步骤，以对数据进行验证、格式化和传输。设备主机使用NCI控制消息与NFC控制器交互。一个特别重要的NCI指令序列为NFC控制器提供了一种机制来查找其他卡、读卡器或对等设备。这种称为RFDiscovery的指令序列让符合规范的NFC设备（如PN7150）能在侦听其他发射设备和发射（轮询阶段）之间交替，以查找远程卡或标签。如同任何射频技术一样，传输需要比无线电接收更高的功率（图5）。实际上，在轮询阶段，PN7150功耗约为30mA，具体取决于天线特性。在侦听阶段，PN7150会等候外部生成的射频载波，当启用待机模式时，电流消耗会下降至20μA左右。通常，轮询阶段会持续约20毫秒，而侦听阶段则为300毫秒到500毫秒。对于500毫秒的侦听阶段，平均功耗则为：(30x20+0.02x500)/520=1.17mA。为降低RFDiscovery的功率要求，NXPN7150提供了一种称为低功耗卡检测器(LPCD)模式的专有机制。在LPCD模式中，PN7150会寻找当另一根天线接近时产生的磁耦合所导致的天线阻抗变化。如果阻抗变化高于预定义的阈值，PN7150会自动进入标准NFC论坛RFDiscovery序列。因此，这种“事件驱动”的方法可以显著减少RFDiscovery阶段的时长，从而降低平均功耗（图6）。结论NFC提供安全的低功耗连接，能显著增强互联的家用电子设备、可穿戴设备和其他物联网设备的易用性。只需将启用NFC的智能手机靠近连接的产品，用户就能调试产品、加载访问信息并检索产品中存储的信息。然而在过去，在基于MCU的系统中实施NFC为硬件和软件集成都带来了设计难题。相比之下，如NXPPN7150等NFC集成设备，可为NFC设计提供近乎可直接替代的解决方案，简化了启用NFC的应用中的硬件和软件开发。

从简单的正/负温度系数器件到更为成熟的基于光学的子系统、旋转编码器和温度传感器，感测一都直是电子系统的一个重要部分。在工业、汽车和医疗应用中使用传感器的其中一个最重要领域就是模拟前端(AFE)，这一转换过程负责采集真实属性并在数字域中精确地予以重现。通过传感器本身，AFE可定义整个系统性能。在消费者领域和更为广范的IoT中，大型应用专用传感器已被小型、高度集成的MEMS器件所取代，AFE也因此被串行总线替代。如此一来，微控制器的大部分设计负担就转移到了系统核心中，尤其是在使用多个传感器的应用中。这就是如今帮助驱动IoT的模式，但是在单个器件引入多个传感器将会出现独特的挑战。驱动力基于MEMS传感器（微电子机械系统）的出现意味着电子系统设计的一个重大改变，但这种改变并非在一夜之间发生的。该技术需要经过多年完善和成本优化，不过最近几年从智能手机领域大获裨益。一些行业分析人员认为，由于利润收缩，需求趋平，与过去相比，MEMS的未来将更加难以预测。但是，可穿戴技术的不断兴起和IoT不可阻挡的增长势头很可能使MEMS技术在未来一段时间内仍然是核心和使能技术。另外，包括工业、医疗和汽车在内的成熟市场也是该技术的积极拥趸，据估计，现在每辆车平均含有20个MEMS传感器。在医疗应用中，微流体传感器开始出现在可植入医疗设备中。这类应用将为制造商提供继续投资该技术的机会，最终惠及其他市场。如今，IoT可能是最大的机会。通过增加传感器，我们可以测量每个可想到的参数，从而使日常使用的物品、设备和服务变得“更加智能”。这些参数包括压力、温度和惯性（如加速度、方向、位置和广义运动）。捕捉一种参数可极大增加设备的功能，但将多种参数融合所得功能会比单纯将各部分加总而得的功能更为强大。“传感器融合”将帮助驱动新应用，是IoT的一部分，并因此帮助填充人们所熟悉的“大数据”现象。传感器融合是应用到为传感器输入带来更广阔语境的术语，如将俯仰和滚转与地理位置、加速度与经过时间、温度与海拔相结合。它实际上是推断测量以外其他数据的过程，其方式几乎可以认为是智能。增加智能传感器融合解决方案所需的表象智能必然要通过软件实现。其通常由一个库提供，该库可在能够提供应用所需的处理性能的内核上运行。在许多应用中，测量变化相对缓慢的物理参数通常可通过32位甚至16位微控制器实现。一些制造商已经开发了完全集成的传感器集线器，如BoschSensortec的BHA250。这种创新器件集成一个三轴加速计和运动检测的软件算法，可在集成式可编程“融合器内核”微控制器上运行。BHA250本身可用于可穿戴设备，以检测各种形式的活动。不过，如图1所示，它还可以通过I2C连接的其他传感器进一步扩展，从而解决其他应用需求。“融合器内核”可处理I2C接口接收到的“原始”传感器数据，通过寄存器映射传输到主机处理器。这种情况下，主机处理器可能运行其他软件，如BoschSensortec的FusionLib软件，一种可结合加速计、陀螺仪和地磁传感器所得测量结果的9轴解决方案。该示例很好地演示了传感器融合如何用于创建数字域中一个更详尽的真实世界表示。随着越来越多传感器的引入，其将超出惯性传感器的范围，包括环境和光学技术。虽然使用应用特定器件（如BHA250）可能解决这一问题，但至少在短期内，OEM也有可能将转向更通用的微控制器(MCU)来开发传感器融合解决方案。现在的高性能低功耗MCU的额外优势包括可提供其他外设、启用传感器集线器以成为整个系统的心脏。传感器融合优化由于其自身的特性，通用MCU集成外设应用广泛，不过，我们通常还需要权衡价格、性能、功率和外设，因此，其最终使用范围将限制在十分特定的领域。有鉴于此，为特定终端应用优化的MCU仍十分普遍。尤其是对于超低功耗应用以及最近的传感器融合更是如此。这类器件的新增产品之一就是NXPSemiconductors的KinetisKL28Z。该器件基于ARM®Cortex®-M0+内核，旨在为特定性能尽可能提供最低功耗，并将传感器集线器列为其目标应用之一。如图2所示，它集成了许多模拟特性和各种数字接口，包括一个可仿真各种标准接口的FlexIO模块。该器件还集成了许多安全特性，包括支持AES/DES/3DES/MD5/SHA和真数生成的加密加速，这对IoT应用来说非常重要。它还提供三个低功耗SPI模块、三个低功耗UART模块以及三个低功耗I2C模块，可支持最高5MB/s的速度。软件已日益成为传感器融合整体解决方案中的一个重要部分，这也是为什么智能感测框架(ISF)可以支持Kinetis系列的原因。其核心功能如图3所示。除了支持Kinetis系列，该框架还可支持各种Freescale传感器，包括加速计（含FXLC95000CL系列）、陀螺仪、磁力仪（如FXOS8700）和压力传感器、模拟输出传感器，以及MMA955xLNXP智能计步器传感器。提供连接在感测应用于IoT时，其本质上是“无线”的，因为使用的大部分传感器都是悄无声息地感测周围状况。因此，其整体系统解决方案自然也是无线的。当然，许多开发的IoT传感器节点也会使用一些本地、个人或广域无线网络的形式，这其实并不足为奇。同样，可提供传感器融合和无线连接的MCU也将在IoT中占有一席之地。这所说的正是TexasInstrumentsCC2650系列无线MCU。除了ARMCortex-M3内核，CC2650无线MCU集成了一个2.4GHzRF模块，允许通过使用蓝牙、ZigBee、6LowPAN和ZigBeeRF4CE进行通信。为此，可将IEEE802.15.4MAC嵌入在ROM，然后在一个单独但集成的ARMCortex-M0内核上局部运行。TI可免费提供蓝牙和ZigBee堆栈。CC2650包含在CC2650MODA模块中，并且使用了MCU的集成式超低功耗传感器控制器，可自主运行，因此能在正常运行和非活动期时保留系统功耗（见图4）。其可能包括使用集成式ADC监视模拟传感器、通过GPIO、I2C和SPI监视数字传感器、电容感测（如靠近时唤醒）、键盘扫描或脉冲计数。低功耗时钟比较器也包含在内，其能够从任何状态唤醒器件。传感器控制器中的每种功能均可自主选择启用或禁用。总结传感器的涌现将会提供有关我们的环境和周围事物的更多细节信息。这些传感器与功能MCU结合后变得“更加智能”，当多个智能传感器置于一个应用中时，要比单纯将各部分加总而得的功能更为强大。传感器融合将为IoT带来智能传感器，反过来也为基础设施提供“大数据”。这将从根本上改变我们生产、发展、运输和消费等的一切方式。半导体制造商将开始接受这一挑战，开发最优平衡的MCU，使性能和低功耗操作达到一个合适的均衡水平。传感器制造商会继续将物理性能推向极致，确保传感器融合继续发展，实现尚未考虑的应用。我们将从根本上改变我们与世界的连接方式，而每个领域也将得益于此。

简化IoT传感器在任何给定时间内，物联网(IoT)中大多数设备都可能处于空闲状态。通常，仅需要IoT传感器以不频繁的时间间隔进行测量，并向信号收集器发送少量结果数据，然后返回最低耗能状态，直到进行下一次测量。有的智能传感器可通过小型电池供电，无需充电或更换即可使用数年。如果能够消除永久连接电源的需求，传感器就可实现无限期部署，并可制作得更小、更轻。这为新型传感器开发创造了机会，例如可以舒适穿戴的非侵入式医学传感器。连接到皮肤上的无线温度感测贴片可以不时地执行快速检查，相比于有线传感器，穿戴者可以更自由地活动。相比可重复使用的引线式传感器，一次性贴片还具有卫生优势。许多其他应用在粘性传感器贴片出现以后获益良多，如监测温度、湿度或压力。它们还可用于人员检测、工业过程无连接监测、或者智能农业，如监测土壤或温室条件，或者检查牲畜体温。一种结合了超低功耗传感器和RFID技术的全新智能传感器正在兴起。仅在RFID读取器需要记录读数时，才会通过其发射的射频场为这些传感器供电。诸如此类的无电池传感器仅在需要时才采集数据，然后将数据发送到读取器，不会单独进行测量或者存储数据。图1表示无源贴片传感器的功能块简化概述，包括到模拟或数字变送器的前端接口、信号调节、数据处理、无线通信和电源管理。为了集成各种元件，来构建以有限射频场能量进行工作的系统，需要有成熟的低功耗设计，并仔细考虑计算负载并进行有效的功率管理。这样的传感器必须小巧灵活，易于贴装，并且如果是可穿戴设备，还必须舒适，如生物传感器。芯片和传感器标签幸运的是，有多种集成度更高的无源感测和优化选择。其中有TexasInstruments的RF430FRL152H，它集成了实现图1所示功能所需的所有电路，包括用于连接到模拟传感器的14位三角积分ADC、以及可用于连接数字传感器的SPI/I2C端口。RF430FRL15xH带有通过铁电RAM(FRAM)实现的2KB非易失性存储器，实现了低功耗、快速读写速度、无限次读/写耐久性和高电磁抗扰度综合优势。并且，由于FRAM可以在低供电电压下工作，因此无需充电泵来产生升高的编程电压。集成无线电符合ISO15693，允许使用标准NFC/RFID读取器或启用NFC的智能电话来读取传感器。RF430FRL15xH还提供了一个评估套件，由一块基板以及集成天线与环境光和温度传感器组成。支持固件包括RF堆栈、驱动程序库和引导代码。受TI的CodeComposerStudio设计环境支持。另外还提供传感器集线器增强包扩展板，其中含有MEMS运动传感器和压力、湿度、温度和光传感器。提供的参考设计涵盖构建用于测量温度或皮电反应的生物传感器贴片所需的一切，包括使用NFC询问传感器的Android手机应用、以及一个用于配置和展示贴片的PCGUI。集成智能无源传感器ONSemiconductor采取了一种不同的方法，开发出全集成式智能无源传感器，用于监测温度、湿度或压力。支持这些传感器的生态系统包括多合一开发套件和具有自身内置GUI和IoT连接的便携式电池供电读取器。该读取器可从传感器标签采集数据。多种商用固定式或手持式读取器经测试也可与这些标签配合使用。如图2所示，ONSemiconductor智能无源传感器采用激励回路，能够通过测量阻抗变化实现湿度或压力监测，并采用了一个无微控制器的自微调IC，其中含有自适应RFID前端、片载温度传感器以及用于唯一标识的集成式存储器。标签使用行业标准第2代UHF协议进行通信。当读取器初始化通信时，IC测量此激励回路内的温度条件，并将含数字化温度的测量数据从片载传感器传输到读取器。通过监测射频信号强度，集成RSSI还可进行接近检测或动作检测。ONSemiconductor开发出了一系列传感器，可用于湿度测量、浸水检测和温度测量等应用，总结见表1。它们适合各种工业和医学场景，如质量控制和环境监测。符合NFC和RFID标准的手持读取器可用于读取智能无源传感器，并已在供应链管理等使用案例中得到验证。与扫描RFID标签以记录收货或发货的方式完全一样，扫描无源传感器可以获取读数。在供应链应用中，将RFID标签升级为传感器标签带来额外功能，可记录供应链中货物在任何位置的状态。例如，用于验证是否符合规定的存储条件，或者帮助识别供应链中可能出现损坏的点。通过移动手持读取器扫描并非从无源传感器收集数据的唯一方式。固定式读取器可放置在适当位置，以便从穿过其有效范围的传感器上采集数据。这样可以支持准确检测工业设备，以便进行维护。多个传感器可以放置在预先确定的位置，如电机或轴承座、电子电源模块，并定期扫描。如果没有传感器标签，此类分析可能需要使用红外温度计等设备进行手动测量。而手动搜索则会造成被测表面的位置稍稍不同或者时间间隔稍稍不同，这样就会导致结果不准确。固定式读取器和永久连接的传感器可以消除这些误差，并且采集的数据可以轻松转送到主机或云端进行分析。总结物联网应用中普遍的极端功率限制正推动创新型解决方案以及新型设备的出现。利用现有RFID技术的智能无源传感器可以长期部署，无需电池或维护，并且仅在需要测量时通电。除了无电池的简便性外，在广泛的应用中，它们还具有诸多优势，如更高的安全性、可重复性和用户舒适度。

近年来，智能家居技术一直在迅速发展。越来越多的家庭采用AmazonEcho和GoogleHome等智能扬声器。一度只生产简单家用设备的公司，现正面临着高保真音频输出的需求。这种音频输出远远不止于普通的哔哔声或是通知衣服已经清洗完毕的音乐声；此音频技术能使电冰箱大声报读食品清单，或让照明开关提醒人们在离开房间之前关灯。增添先进的音频功能是令人怯步的艰巨工作，会使本已紧张的工程设计团队的时间表变得复杂纷乱。在本篇博文中，我将探讨与智能家居音频设计相关的四大挑战和如何简化设计过程的方法。1.难以定义项目要求。您要从事的项目听上去很简单：让这件设备讲话。但伴随音频输出的是许多设计选择和挑战，从一眼看过去都非常近似的海量选择中挑选出适合的放大器，不是一件容易的事情。为了简化选择放大器的过程，TI的交互式框图针对特定智能家居应用提供组件方面的建议。例如，图1显示的智能扬声器框图，重点介绍了功能能够满足多种智能家居设计要求的音频子系统和大量扬声器放大器。同一页上的音频参考设计附带可用作项目模板的原理图和配套部分，既增加了系统级知识，又降低了组件选择的难度。TI框图是开始设计的很棒的第一步，但是扬声器放大器的选择最终将取决于您的项目要求。最常见的智能家居产品要求中的两个，是高效率和简洁而重点明晰的设备概要文件。2.音频输出和先进功能会降低能源效率。为智能家居设备添加额外功能会增加功耗，音频功能也会导致这样的结果。随着科技公司不断努力开发绿色环保技术和政府颁布有关备用电源的法规，优化下一代产品使其功耗不断下降就变得日益重要了。低效率的音频系统是浪费功率和降低用户满意度的主要元凶之一，它增加电费开支，还能更快速地消耗电池电能，甚至使设备发热。音频放大器不总是起到上述作用，但是在用户需要反馈或通知时，它们则必须响应；想一想闲置模式下的安防摄像机或智能显示屏，就会明白其中的道理。另一方面，在开泳池派对时，蓝牙®扬声器需要高效播放夏日乐单，这样它的电池才能维持一整天。为解决以智能家居为核心的应用问题，TI最新的扬声器放大器拥有了先进的内置功耗管理功能。这一专有的混合调制方案可将>12-V系统中的待机电流损耗降至最低，同时采用音频信号包络跟踪算法的板载H类升压设置，能够将电池供电系统的电池续航时间延长多达40%。图2说明了受算法控制的多步升压，尤其是在播放音频且增益较低的情况下，是如何显著节约固定式12V电源轨的功耗的。3.物理条件局限限制了音频性能。电子设备已经缩水为极简洁的设计。家用设备小巧的外形从未给音频功能留有余地，这使得添加额外组件，比如放大器、数字信号处理器（DSP）、升压转换器和扬声器，而又不增大总体尺寸成为一件困难的事情。TI的音频团队充分考虑了这些局限，把主要精力放在制作集成更多功能的放大器上，以便减少外部组件并优化音频子系统占用的空间。智能家居生态系统的核心是智能扬声器，它的高品质音乐和虚拟辅助反馈对于博取高用户满意度至关重要。增添音频DSP来产生高品质输出，亦同时增加了成本和印刷电路板（PCB）体积。TI提供集成了处理能力的音频放大器，于是用户可以调节扬声器输出最清晰的虚拟辅助响应和最丰富的音乐体验。外部回声消除算法甚至能够利用预处理后的信号，帮助智能扬声器更准确地区分音频输出和用户语音命令。D类扬声器放大器的高开关频率，导致电磁干扰（EMI），使音频信号失真。这通常需要由多个大型电感器进行抑制。但是诸如扩展频谱和相位优化等功能不需要外部电感器就能抑制EMI，既节省空间和成本，又能产生超低失真的音频输出。一般来说，扬声器输出功率与其尺寸紧密相关；如果您想要更大的音量，就需要更大的换能器，但在设计空间局促的产品时可能无法使用换能器。可视门铃需要高声和清晰地输出家庭主人说的话，即使在嘈杂环境中也必须做到这一点，同时还要保持小巧纤薄的外形。适合这些设计的智能扬声器，输出的功率也较低，因此更易于因过热和超温而损坏。但由于有了TI扬声器保护算法，较小的扬声器也能安全输出较高音量，达致前所未有的优越音质。如图3所示，采用扬声器保护算法的TI智能放大器，使工程师能够充分利用扬声器功能和输出更高的平均功率，而又不会把换能器集成从设计中拿掉。在智能家居中，音量的视场合变化意味着访客坐在车里，即使旁边有汽车飞驰而过，也能轻松听到主人的声音。小外形装置散热不佳，也给不断缩小的智能家居产品带来了问题。热量可以损害内部组件，形成不良的用户体验，或者如果未能正确处置会引起装置起火。设计时牢记散热，就表示考虑PCB布局和铜线厚度，或部署如温度折返等功能使扬声器放大器减少散热，方法是在过热情况下，动态调节音频信号的增益。在设计安全可靠产品的初始阶段，就必须牢记热量管理。4.运用先进的音频放大器技术/功能，要求深厚的专业技能，并且实施起来有难度。先进功能能解决许多问题，这在方案研究阶段听上去很不错，但如果很难实施就没有什么价值了，尤其对于首次设计音频的工程师而言更是如此。从零开始构建特性或通过外部组件实施是困难的，一来不能有效使用PCB空间，二来需要电力电子和信号处理方面的专业知识。为简化下一代产品的设计，TI不仅为放大器集成了多种功能，而且还提供免费的软件工具帮助用户轻松控制它们。PurePath™Console3软件套装通过连接各设备的评估模块（EVM）简化了对这些设备的操控，便于工程师在现代化且易于使用的图形用户界面中迅速调整音频输出、标定设置和体现扬声器的特征。逐步调节和特征化向导及大量培训资源，拉平了与学习新工具相关的学习曲线（即，降低了学习难度，减少了学习时间）。该软件兼容多种TI音频评估模块（EVM），支持项目在未来采用新设备，软件套件则不需要变化。由于功耗管理、扬声器保护和音频均衡都集成到了TI设备中，通过PurePathConsole软件可以轻松配置它们。它们只需要很少或完全不需要额外的软件开发工作，这使得我们运用这些设备和软件便能够创造出高功耗管理效率、高保真的音频子系统，在提高用户满意度之余，有很大的把握能够契合总体项目时间安排。

开发人员一直面临着构建小型，可靠，低功耗和低成本的电池供电蓝牙设备的持续压力，同时满足更短的上市时间窗口。这是一个工程权衡矩阵变得越来越困难，但由于半导体供应商的创新解决方案有助于解决这些特定问题，因此并非不可能。其中一个解决方案是意法半导体的STM32WB55RGV6微控制器，该微控制器集成了控制处理器和蓝牙无线电。在介绍STM32WB55RGV6之前，本文将阐述不断增长的蓝牙配件市场的设计要求以及如何应用它。蓝牙配件要求蓝牙配件通常对电池寿命和尺寸有相同的要求。对于消费者蓝牙产品，更长的电池寿命与客户满意度直接相关，因此应选择小尺寸和低功耗的组件。初始设计应该具有足够的替代灵活性，因为随着开发过程的推进，找到比已经选择的产品更好的产品并不罕见。蓝牙设计通常分为三个部分：蓝牙无线电，应用处理器和支持组件，以及用户界面（按钮，LED，扬声器）。意法半导体通过在同一个微控制器上集成控制处理器和蓝牙无线电，简化了设计。所述微控制器STM32WB55RGV6是意法半导体的一部分STM32WB微控制器家族，其在64兆赫（MHz）集成臂®Cortex®-M4具有浮点单元（FPU）处理器和单个芯片上的完整的蓝牙无线电装置。板载内存包括1兆字节（Mbyte）的闪存和256千字节（Kbytes）的SRAM。STM32WB55RGV6具有三个片内稳压器。主处理器在处理器处于运行和休眠模式时运行。低功耗稳压器用于低功耗运行和低功耗休眠模式。射频（RF）调节器仅用于为蓝牙无线电和射频子系统供电。还有其他参数清楚地表明STM32WB55RGV6是为低功耗应用而构建的。它具有13纳安（nA）的关断模式，可以关闭芯片上的所有内容，除了一些RAM。如果实时时钟（RTC）在关机状态下保持运行，则器件仅消耗315nA。在RTC运行的情况下，微控制器还可以保留32KB的RAM，同时仅消耗600nA。为了提高灵活性，STM32WB55RGV6具有全系列外设，包括两个串行外设接口（SPI）和两个I2C接口（图1）。USB2.0全速（FS）端口可用于在应用程序和PC之间传输文件。它也可用于为蓝牙应用程序上的电池充电，无论是否支持数据传输。STM32WB55还有一个用于外部8x40LCD的控制器。触摸感应控制器可用于启用触摸屏界面。STM32WB55RGV6上的蓝牙无线电符合最新的蓝牙规范v5.0。该无线电还符合用于蓝牙无线电的物理层（PHY）和媒体访问控制器（MAC）的IEEE802.15.4-2011规范。对于电池供电的应用，无线电符合蓝牙低功耗（BLE）标准，并通过安全连接支持1兆位/秒（Mbit/s）和2Mbits/s的数据速率。BLE堆栈和IEEE802.15.4PHY和MAC层在STM32WB上的专用ArmCortex-M0+CPU上运行。此Cortex-M0+专用于仅运行BLE堆栈，不能用于运行用户应用程序代码。STM32WB55RGV6微控制器系列的RF前端设计用于最少的外部元件，如图2所示。它具有专用的开关模式电源（SMPS），用于为RF电路供电。SMPS是集成解决方案如何解决问题的一个很好的例子。为了最大限度地减少对RF电路的干扰，SMPS使用与RF部分相同的时钟频率作为Cortex-M0+微控制器（4或8MHz）。为了进一步降低干扰，自动增益控制（AGC）可以自动降低RF和IF增益。固件也可以手动修剪AGC。RF部分需要很少的外部元件。为实现这一目标，RF前端具有用户可编程的片上电容，因此外部32MHz晶振不需要外部微调电容。RF前端还通过在天线引脚（RF1）附近看到一个完整的带通巴伦来减少元件数量（图2，再次）。RF1引脚必须通过具有低通匹配网络的滤波器连接到兼容的蓝牙2.4千兆赫（GHz）天线。最后，需要在RF部分电源和地之间去耦电容器。建议值为100纳法（nF）和100皮法（pF）并联连接。与任何无线电应用一样，RF设计和组件选择直接影响蓝牙无线电的性能。使用高精度组件将提高蓝牙无线电的可靠性。对于设计人员来说，RF部分的大部分工作已经完成。由开发人员来设计系统，使其不会妨碍外部蓝牙天线与配对设备之间的路径。为了帮助加快STM32WB55RGV6的开发，意法半导体提供P-NUCLEO-WB55Nucleo开发板（图3）。该主板还配有一个USB加密狗，它还带有一个STM32WB微控制器。Nucleo板具有Arduino™扩展连接器，允许开发人员使用ArduinoUno兼容屏蔽来增强他们的项目。开发人员可以在Nucleo板周围快速组装硬件原型。通过将PC连接到电路板上的USB连接器来编程和调试Nucleo应用程序。然后，编程的Nucleo板可以与提供的蓝牙适配器或支持蓝牙的PC通信。应用安全性无线应用的安全性已成为开发人员的主要关注点。公司需要保护他们的数据和固件免受攻击和未经授权的伪造。STN32WB55RGV6上的AES-256硬件加密模块可用于加密和解密蓝牙传输。这可以防止恶意行为者窥探蓝牙传输并捕获数据。应用程序通过蓝牙进行更新是很常见的。但是，这也可以为黑客提供安装虚假固件更新的攻击点。STM32WB55RGV6通过安全固件安装（SFI）过程防止错误的固件安装。这是一个公钥/私钥系统，可将加密的固件文件传输到STM32WB55RGV6。STM32WB55RGV6使用存储在其安全存储块中的私钥和意法半导体签署的可读公钥解密固件文件。这可确保只有具有授权凭据的系统才能更新固件。每个STM32WB55RGV6还具有唯一的96位标识（ID）和唯一的64位ID。这些可用于识别不同的STM32WB55RGV6微控制器以提高安全性，甚至可为现场不同系统的固件启用不同功能。结论蓝牙设备的发展需要严格控制功率，尺寸，成本和可靠性。选择高度集成的元件（如STM32WB55RGV6）可以大大简化设计人员的权衡矩阵并最大限度地缩短开发时间。

智能家居正是时下比较热门的一个话题，越来越多的工程师开始研究智能家居，享受科技给生活带来的便捷，整理了电路城上是个比较热门的智能家居方案，如果这些也不能满足，电路城上还有更多智能家居相关的设计方案等你去探索。1、基于arduino的智能家居系统(源代码+电路图+实物图+设计文档)利用机智云平台进行开发，在机智云平台上创建数据点，然后二次开发其MCU代码和APP代码。最终实现APP能够获取到智能家居的温湿度，并且能够远程控制智能家居中的风扇和加湿器。手机连接此路由器网络/其他无线网络/使用流量，打开APP就可以对智能家居控制。项目链接：https://www.cirmall.com/circuit/12760#/details2、DIY智能家居插座，轻松实现家庭自动化为了通过互联网控制设备，我们添加了允许我们连接到本地Wi-Fi网络的代码，并运行一个简单的网络服务器。在setup（）函数中，我们将引脚配置为OUTPUT，使用WiFi对象连接到我们的本地Wi-Fi网络，并打印出分配的IP地址。然后，我们使用服务器对象创建到ESP8266应用程序的2条路由。我们希望在用户导航到顶级路径“/”时打印出“使用消息”（采用JSON格式），并且我们希望在用户导航到“/rel=on”时打开和关闭继电器或“/rel=off”路径。项目链接：https://www.cirmall.com/circuit/11785#/details3、基于STM32的智能家居语音控制系统本设计是一个基于STM32的智能家居控制系统，主要以STM32为微控制器，集成WIFI模块、无线通信模块、语音识别模块、音频播放模块、红外发射模块、温湿度传感器等模块，并搭配手机APP作为远程控制端，实现家用电器的远程控制及语音控制。本设计主要是基于三大部分，第一部分：基于STM32的智能家居控制器，第二部分：在电脑上设计的本地服务器，第三部分：手机APP，这三部分通过路由器由WIFI相连接实现具体功能。项目链接：https://www.cirmall.com/circuit/10212#/details4、基于QT和GSM的嵌入式智能家居系统本项目拟设计一个基于QT和GSM，并以S3C2440作为中心控制器的嵌入式智能家居系统，此系统的内容主要包括以下几个方面：以S3C2440作为中心控制器单元。用TC35i作为短消息发送和接收的GSM单元模块，实现用户与系统的通信控制，当任何一路传感器的数值超过预设阈值时，系统自动向设定的目的手机发送报警信息，管理员也可以给系统发送消息，并可通过短消息要求系统传输各个传感器的状态信息……项目链接：https://www.cirmall.com/circuit/4567#/details5、zigbee智能家居+wifi(智能网关)+AndroidAPP本项目下位机采用zigbee，使用的是cc2530芯片。该智能家居系统实现了控制窗帘，控制灯具，采集温湿度，监控厨房烟雾值。可扩展性比较强。使用RT5350芯片开发无线路由器。AndroidApp可以连接到wifi(无线路由器)并实现远程控制。对于做毕业设计和实际项目有很好的参考价值。项目链接：https://www.cirmall.com/circuit/5669#/details6、能控制所有智能家居的机器人管家设计（硬件+程序源码+论文）本项目名称为”智能桌面管家机器人Clover”,旨在实现一套迷你机器人和智能家居结合的系统，Clover除了作为智能管家终端用来实现常见的智能家居功能，如家电控制、安防、生活提醒等功能外，其本身还是一个小巧多功能的机器人，具备自平衡，视觉处理，语音交互，自动充电等一系列功能，而且只有手掌大小。整套方案具有很好的创新型和可行性，且实现成本也非常低廉，机器人核心基于Android嵌入式操作系统开发，与讯飞语音云平台对接，并具有图像识别和人脸验证功能；而智能家居解决方案则以BroadcomWi-Fi开发套件开发板为核心，实现控制家电、万能遥控、远程安防、家庭陪护等众多功能。项目链接：https://www.cirmall.com/circuit/4808#/details7、Zigbee无线智能家居系统（程序源码、设计报告）本次设计的是基于STM32的智能家居系统，功能强大，最主要的是价格低廉，非常的适用于普通的家庭。采用Zigbee进行无线传输，即使家里没有wifi信号也可以使用本套系统。本系统可以通过传感器获取室内的环境参数信息并且通过Zigbee传送给单片机通过触摸屏显示，也可以传送给GSM传送给手机。而且本系统具有通讯功能，可以通过触摸屏拨号按钮拨打电话，也可以发送短信给需要的手机号码。本次设计的系统使用触摸屏，不仅界面清晰而且操作也是非常的简单的。是一个性价比非常高的智能家居。项目链接：https://www.cirmall.com/circuit/4908#/details8、基于Labview与STM32的智能家居设计利用Labview与STM32控制器结合做的智能家居毕业设计。1.上位机与下位机的通信为串口协议、主要完成的功能有：在上位机控制下位机家电的开关，同时在上位机显示当前室内的温度(温度传感器采用DS18B20（DS18B20数据手册）)。2.在实际毕设中没有实验220V供电。。用的是24伏的电压。220V有点危险，没有尝试。3.电路图预留HC-05蓝牙模块接口，电脑上面有蓝牙的话，可以通过电脑连接蓝牙，从而达到无线控制的效果。4.上位机采用的是Labview2012，单片机方面是Keil,电路图则是用AD10。项目链接：https://www.cirmall.com/circuit/1889#/details9、小插座轻松打造智能家居，智能插座资料开源该系统采用51单片机STC89C52在Keil开发平台上通过C语言编程控制继电器的通、断来实现控制插座的通、断电，而继电器的通、断由定时组别确定。在定时范围内继电器导通，否则断开。并用LCD1602显示出时钟及定时时间等信息。当时钟走到定时开始时间时，继电器接通，插座给负载供电；时钟走到定时结束时间时，继电器断开，插座停止给负载供电。项目链接：https://www.cirmall.com/circuit/10124#/details10、WIFI远程控制，WIFI红外遥控器设计，小窝轻松变身智能家居随着智能家居的普及，现在很多家电已经带有红外遥控功能。有一个用手机控制的红外线遥控器的话现有的家电变成智能家电了，比如到家之前手机远程开空调等。本文介绍通过机智云平台快速实现智能家电红外遥控器。项目链接：https://www.cirmall.com/circuit/7320#/details

Z-Wave®强调易用性和互操作性，在消费类和“智能家居”应用领域，当属前沿无线网络技术之一。不过，对设计人员而言，实现Z-Wave特有的易用性极具挑战，每台基于Z-Wave的设备上市前都必须正式通过合规性认证。这些挑战增加了应用开发的成本和时间，而对于成功的设计而言，最大限度地降低这两者却至关重要。除非内部成员具备丰富的射频(RF)硬件和固件专业知识，否则设计人员选择预认证组件和现成解决方案才是明智之举。对于时间紧迫、预算紧张的设计，毫无余裕就射频设计进行学习和实验。射频传播以及机载阅读器与射频卡之间的耦合作用等个中微妙，着实过于复杂。本文介绍了无线网状组网的一些基础知识，特别是Z-Wave。随后，本文以SiliconLabs的700系列Z-Wave兼容微控制器芯片系列及相关开发工具作为实例，展示如何快速构建经认证的可用Z-Wave网络并应用于新型消费类设备。什么是Z-Wave？Z-Wave是众多相互竞争的家庭无线网状组网标准之一（图1），其他标准包括Zigbee、Thread和Insteon。虽然Wi-Fi和蓝牙最初设计时并不具备网状网络功能，但都已针对网状组网进行了更新，如今也加入了该领域的竞争，尽管其功率水平和数据速率有所不同。每种无线网络都有其优缺点，但Z-Wave专为低成本、低功耗的消费类设备而设计，并不断发展以满足新的需求。在网状网络中，数据包可以从网络上的一台设备“跳跃”到另一台设备，直至到达目标设备。因此，两台设备不必一定要在彼此的无线电范围内。只要某台设备至少在网络上另一台设备的无线电范围内，那么这台设备就可以将数据转发到范围内的下一台设备，依此类推，直到数据到达目的地。网络上任意两台设备之间可能存在多条不同路径，因此网状网络协议需确定最短且最有效的路径。网络连接的设备越多，冗余级别越高，网络性能越稳定。虽然网络跳跃从概念上理解很简单，但实际应用却很难实现。无论其制造商、功能、使用年数、范围或固件版本级别，每台Z-Wave设备（即节点）必须能与任何其他节点进行通信。作为网状网络的组成部分，节点必须能够充当起始、目标，或彼此超出范围的其他节点之间的中介。此外，每个节点还必须能够与任何其他节点交换应用级数据和命令。用户可能随时添加或删除节点，而网络必须仍然保持稳定，无缝运行且不发生中断。为了便于使用，节点必须能够加入（和离开）网络，操作时无需复杂的用户设置，没有DIP开关、服务集标识符(SSID)或密码，并且无需键盘、鼠标、接口等（如适用）。在技术方面，Z-Wave是低速、低功耗的无线网络，数据速率最高为100kbps，但常用速度约为40kbps。典型工作范围约为30至40m，具体取决于网络射频组件、设计布局、天线位置，以及墙壁和环境干扰等环境因素。不同于Wi-Fi或蓝牙等点对点网络，Z-Wave是网状网络，数据包时常从一个节点跳跃到另一个节点，总有效范围达数百米，为家庭应用提供充足的覆盖范围。Z-Wave的工作频率低于1GHz，处在工业、科学和医疗(ISM)频段（北美为908.42MHz，欧洲为868.42MHz），不受Wi-Fi或蓝牙干扰。虽然Zigbee也可工作在相同的ISM频段，但多数情况下仍工作在更通用的2.4GHz频段，该频段是全球共用的频段。因此，这也表示Z-Wave设备通常不会干扰其他无线网络。ZenGecko简介SiliconLabs推出的Gecko系列包含各种低成本、低功耗的微控制器。该产品系列可进一步细分为几个特定应用区域，包括用于Z-Wave开发的"ZenGecko"子系列。该公司的ZenGecko系列推出了两款不同的Z-Wave设备。一款是“智能调制解调器”芯片，另一款则是完整的独立式模块芯片。调制解调器芯片（零件编号为EFR32ZG14P231F256GM32-BR）旨在与主机处理器配合使用，而模块(ZGM130S037HGN1R)则可以单独使用，几乎不需要外部元器件。这两款器件均基于39MHz的Arm®Cortex®-M4微控制器内核，虽然两者的实现方式有所不同。Arm的Cortex架构是基于RISC的新型微控制器设计，得到了数百家供应商的软件和硬件开发工具的广泛支持。对于'ZG14调制解调器芯片，内部Cortex-M4自带预编程的Z-Wave协议栈。处理器对用户不可用，那么对开发人员而言，就几乎可以忽略其存在。因此，尽管调制解调器芯片能够处理复杂的Z-Wave协议，但仍需要由外部处理器来处理应用程序代码，进而使得'ZG14成为相对复杂产品的理想之选，因为这些产品对空间和性能有所要求，以此支持独立的微处理器或微控制器。此外，只需添加'ZG14智能调制解调器并接入信号和RF组件，即可使现有产品轻松兼容Z-Wave。而另一方面，'130S模块是完全自足式芯片，可以作为产品中唯一的微控制器单独使用。该器件的内部Cortex-M4对开发人员可用，可用于应用程序代码。相较于'ZG14智能调制解调器，'130S模块尺寸较大，但功能更强大，包括模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)、模拟比较器、电容检测接口（用于触摸屏）、计数器、定时器、看门狗计时器和UART等。该模块只需接入电源、接地和天线，即可实现功能齐全的Z-Wave控制器。这两款器件共同构成了700系列，即SiliconLabs最新的Z-Wave组件，符合最新的Z-Wave规范。具体来说，两款器件均支持最新的安全功能（Security-2，即S2）以及简化用户设置的可选功能SmartStart。此外，还支持所有三种Z-Wave数据速率（9.6、40和100kbps）以及所有全球频段。与所有Z-Wave设备一样，这两款器件向后兼容所有低版本的Z-Wave设备和控制器。此前使用过SiliconLabs基于8051的Z-Wave设备（“500系列”）的用户，可能希望将现有代码部分或全部移植到新版基于Arm的设备。为了解决这一问题，SiliconLabs提供了软件库和“构建模块”来简化转换。虽然旧版的8051代码不能单纯通过重新编译就转换为新版的Arm代码，但代码库应该能够提供很大的帮助。EFR32ZG14Z-Wave芯片内部结构EFR32ZG14是一款智能调制解调器片上系统(SoC)，概念简单（图2）。该器件包括用于连接外部主机处理器的双线串行接口，以及用于处理Z-Wave协议栈的内部ArmCortex-M4MCU内核，无线电部分则几乎包含物理无线电所需的所有组件。工作时，'ZG14单纯通过UART接口与主机处理器通信，波特率最高可达115,200Bd。只需接入两根信号线，分别用于接收和发送。主机处理器通过UART接口发送命令和数据以供'ZG14响应。RESETn是用于'ZG14复位的第三根信号线，可由主机处理器的任何I/O引脚轻松驱动。'ZG14与主机处理器之间只需接入三根数字信号线，与简单IPD（集成无源器件）之间共四路数字信号，再接入晶振和几个简单的模拟元器件（图3）。或者，设计人员可以选择连接低电平有效的SUSPEND信号，该信号可将'ZG14置于低功耗状态，并中断所有无线电通信。事实上，大部分时间内'ZG14可能都处于挂起状态以节能，具体取决于预期应用。此外，开发人员还可以选择通过三芯线连接芯片内部闪存，用于实时对'ZG14固件重新编程。SiliconLabs提供了此类二进制固件。如前所述，'ZG14固件不能用于用户代码。如图3所示，设计人员可选择使用表面声波(SAW)滤波器，具体取决于部署最终产品的地理位置：全球部分地区需要SAW滤波器，其他地区则不需要。此外，设计人员还可以选择配备SAW滤波器组，并通过'ZG14的SAW0和SAW1两个输出引脚来实时配置，从而使最终产品适用于任何地区，同时简化设计、制造和库存。ZGM130SZ-Wave模块内部结构相较于'ZG14调制解调器SoC，'130S模块结构更复杂，功能更强大。SiliconLabs称之为系统级封装(SiP)。名至实归，'130S本质上集成了多个芯片，因而可作为独立的微控制器和Z-Wave控制器（图4）。该模块的ArmCortex-M4中央处理器内核运行频率为39MHz，具有512KB的闪存和64KB的SRAM。由于Z-Wave协议栈已包含在该模块的无线电收发器模块（框图左上角）中，因而用户可使用大部分存储空间。事实上，该模块相当于'ZG14智能调制解调器芯片。'130S包含独立的内部DC/DC稳压器和内部晶振，因此无需外部时钟元件。此外，该模块还具有数个模拟和数字外设，包括ADC和DAC、温度传感器、两个模拟比较器、三个运算放大器、电容检测接口、DMA控制器、32个通用I/O引脚等。'130S采用LGA64封装，受引脚限制，并非所有I/O引脚都随时可用，具体取决于软件配置。尽管'130S采用64引脚封装，但外部连接非常简单。如图5和图6所示，该器件只需接入简单的旁路电容（用于电源/接地），并通过单线连接天线，其余引脚均可用于用户I/O。从入门套件开始使用ZenGecko系列开始着手Z-Wave开发，最简单的方法就是使用Z-Wave700入门套件。该套件的所有组件都成双配备，组成最小的双节点网络：两块主板、两块无线电板、两块带开关和LED的扩展板、两根柔性天线和两根USB电缆。此外，还配有两个USB加密狗，可与个人电脑配合使用：一个装有Z-Wave无线电嗅探器应用(Zniffer)，另一个则配有Z-Wave控制器功能。硬件及随附的软件支持全球所有地区的所有Z-Wave选项和协议。图7显示一组电路板，顶部插入无线电板，右侧插入扩展板。主板不包括ZGM130SSiP，该器件安装在无线电板上。相反，主板最显著的功能是具有位图LCD，这对于调试或GUI开发相当有用。软件安装SimplicityStudio是SiliconLabs公司推出的一体式集成开发环境(IDE)，可用于该公司的ZenGecko等多款微控制器，支持Windows、MacOS和Linux系统。在安装SimplicityStudio时，如果将开发套件中的一块主板（无论哪一块）连接到开发系统，则安装和配置过程会更为简单。IDE将检测硬件，并自动加载必要的软件支持。若硬件不可用，则可以手动执行以下配置：运行SimplicityStudio后，单击右上角的绿色箭头（图8）。SimplicityStudio提供两个选项："InstallbyDevice"（按设备安装）或"InstallbyProductGroup"（按产品组安装）（图9）。两个选项产生的最终结果相同，但选择前者更加简单，因此请单击"InstallbyDevice"（按设备安装）绿色大按钮。若安装了开发板，SimplicityStudio应该会自动检测硬件，但如果没有，手动查找所需的软件包也很简单，只需在搜索框中键入"6050A"（开发套件全称缩写），如图10所示。双击指示的软件支持包，然后单击“Next”（下一步）。接下来，SimplicityStudio将突出显示可用于此硬件配置的其他软件支持。某些情况下，一些软件模块仅限于同意补充许可协议和/或已注册硬件的用户，因此一些选项可能会灰显，暂时不可用，如图11所示。最后，SimplicityStudio将显示建议安装的所有软件清单，选项众多，包括一个或多个C编译器、可选的实时操作系统、分析工具等（图12）。如有需要，可以手动启用或禁用特定选项，但一般情况下最好接受建议安装的软件选项。完成后，单击“Next”（下一步）。在最后一步中，SimplicityStudio将显示主软件许可协议，其中涵盖将安装的所有软件组件。阅读并接受许可，然后最后一次单击“Next”（下一步）。软件安装将需要几分钟时间。安装完成后，关闭并重新启动SimplicityStudio。一切准备就绪，可以开始着手构建Z-Wave网状网络应用，包含一些预先配置的简单演示程序，以及可以修改的示例代码，这些都是为了帮助开发人员顺利上手。总结Z-Wave旨在让消费者易于使用，但其可用性掩盖了设计人员所做的大量基础开发和认证工作。然而，只要设计人员选择使用包含兼容硬件和预测试软件的预配置套件，构建新的Z-Wave网状网络设备就变得相当简单。Z-Wave700系列调制解调器SoC、SiP模块及相关开发套件，提供快速构建双节点网络所需的硬件和软件，并确保与这种复杂而高效的协议兼容。