【应用方案】十大IoT主流无线开发平台

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伴随物联网高速发展，无线通信技术的应用也越来越广泛。当下，业内人士关注的焦点都聚集在智能家居、可穿戴设备、无线充电、NFC乃至车联网行业。然而，这些让我们享受智能生活的新 科技迟迟未得普及，其中最根本的原因当属技术短板的存在，解决无线通信技术瓶颈迫在眉睫。

因此，国内外巨头相继制定战略规划，各自推出最有特色的产品作为代表作，为物联网这一庞大市场布局。目前，无线通信市场厂商参差不齐，无线通信产品更是玲琅满目。以下推荐的是市场上主流的无线通信厂商，并对其无线平台做出了简略描述。

1、TI 最新SimpleLink WiFi平台专为IoT而设

TI推出的 SimpleLink WiFi 系列WIFI平台，专为IoT而设计，包括CC3100/3200，平台具有高度的灵活性，其中3200在单芯片中集成了射频及模拟功能电路，将WiFi 平台与ARM Cortex-M4 MCU整合在一起，实现了低功耗、单芯片WiFi解决方案；而CC3100可与任何MCU配合使用。这两款芯片都具有很低的功耗，提供低功耗射频和高级低 功耗模式，尤其适用于电池供电式设备的开发。

CC3200集成了可编程 ARM® Cortex®-M4 MCU，允许客户添加其特有的代码；而CC3100已经为8、16、32位的MCU提供了接口，可搭配用户需要使用，并通过TI的IoT云生态系统成员拥有了云连接支持能力。

两款产品都可让用户利用快速连接、云支持和片上WiFi、互联网和稳健的安全协议实现针对IoT的简易型开发，无需具备开发连接型产品的先前经验，就能够轻松地为众多的家用、工业和消费类电子产品增添嵌入式WiFi和互联网功能。

该平台不仅能应用于智慧家居，也能应用于工业通信。例如可用于工业设备的无线服务通道，为无监视器的非接入式设备提供智能、便利和服务；可采用现有的 WiFi 网络基础设施以实现电池供电式设备的室内资产跟踪；还可给工厂配电板增添WiFi功能以对耗电量和设置等进行控制、监测和分析，实现智能能源控制。

2、博通BCM43341四合一芯片提供灵活的SE方案

作为财富 500 强公司之一的Broadcom Corporation（NASDAQ： BRCM），是全球领先的有线和无线通信半导体公司。Broadcom产品在家庭、办公室和移动环境中无缝提供语音、视频、数据和多媒体连接。凭借业界最广泛且一流的片上系统及嵌入式软件解决方案，Broadcom 正在通过 Connecting everything®（连接一切）改变世界。

博通作为无线领导者在2012年年底推出第六代组合芯片BCM43341在小尺寸、低功耗和低成本方面，具有诸多优势：

BCM43341是一个四合一芯片，在一个解决方案就提供了WIFI、蓝牙、NFC和FM的功能，这几大功能都能够同时工作，这样就省了在手机上增加太多的元器件而增加了整个BOM板的面积。

其次此芯片由于采用了标准化40nm低功耗CMOS电路工艺进程，能够将产品功耗降到竞争对手同类型产品的10%，这在移动设备电池容量未能提升，而耗电元件渐多的环境下，是一个很重要的优点，相信这也是能够吸引大部分厂家选用该方案的出发点之一。

第三，这个产品的尺寸和外围元器件都做了很大优化，其BOM板面积只有100平方毫米，而外围只有34颗元器件，而外围元器件大部分都是电阻、电容等被动元件，对于整个产品来说，也能够简化开发难度。

另外在SE（Security Elements）方面具有很大的灵活性，博通给客户提供了自行选择搭配芯片的SE方案，这对于开发者来说，也是一个很便利的开放。

除了在硬件方面有以上的优势，博通在BCM43341的软件方面也做得极其到位。博通在将软件的底层和上层应用方面都向客户开放的同时，还将NFC软件栈应用到Android 4.2操作系统。博通还会在接下来会根据Android系统的升级，持续提供相关的升级支持。

3、NXP JN516x无线MCU模块 剑指智能家居

NXP（恩智浦半导体）是一家新近独立的半导体公司，由飞利浦公司创立，已拥有五十年的悠久历史，主要提供工程师与设计人员各种半导体产品与软件，为移动通信、消费类电子、安全应用、非接触式付费与连线，以及车内娱乐与网络等产品带来更优质的感知体验。

从2011年开始，恩智浦就以智能照明为突破口，进攻物联网，起初在其LPC系列MCU中并未整合无线功能。2013年年初，恩智浦推出针对物联网的JN516x系列无线MCU模块，包括JN5161、JN5164或JN5168，整合了无线功能。

该模块配置了高性能的32位RISC处理器，内嵌Flash和E2PROM，通过可变宽度指令、多级指令流水线、低功耗与可编程时钟速度来提高代码效率。同时片上还具有一个符合 IEEE802.15.4 2.4GHz标准的无线收发器以及一系列丰富的模拟、数字外设。配合超低的工作电流和低功耗睡眠特性，可以使设备利用纽扣电池供电并延长电池的寿命。

JN516x评估套件提供系统开发所需的所有构件，包括一系列无线载板、插入式扩展板、USB连接器、一个遥控器、一个OpenWRT固件的互联网路由器以及完整的软件设计套件。

对智能照明、住宅自动化和能源管理应用而言，JN516x无线MCU模块系列汇集价格/性能、片上存储器和超低功耗及软件堆叠选择的最佳组合。

4、ST单片蓝牙4.0芯片BlueNRG处理器

意法半导体是世界最大的半导体公司之一，从分立二极管与晶体管到复杂的片上系统（SoC）器件，再到包括参考设计、应用软件、制造工具与规范的完整的平台解决方案，其主要产品类型有3000多种。

ST去年发布了一款拥有业界最高能效的Bluetooth4.0低功耗单模芯片BlueNRG固件可升级网络处理器，瞄准Bluetooth Smart应用。新款芯片解决方案可谓健身护腕、智能眼镜或互动服装等各种无线智能应用配件实现更长的电池使用寿命，及更小、更轻的电池尺寸。

ST的BlueNRG网络处 理器可提供Bluetooth Smart设备与Bluetooth Smart Ready主设备（例如智能手机或平板电脑）相连所需的全部功能。拥有同类产品中最低的工作电流，使超低功耗设备仅需一枚精巧的纽扣电池即可工作长达数月 甚至数年之久。BlueNRG符合最新的Bluetooth4.0蓝牙标准，内置专用射频接口、处理器和蓝牙固件，以简化无线产品设计，让工程师集中精力 研发创新应用。凭借BlueNRG IC无与伦比的能效，可实现优异的电池使用寿命和出色的无线连接性能，ST期望在这个市场赢得份额。除最低的工作电流外在0dBm是传输模式耗电仅 8.2mA，接收模式耗电7.3mA，BlueNRG的电源管理十分省电，模式转换速度块，从而可最大限度降低非使用状态下的耗电量。

此外，BlueNRG能够让设计人员灵活的选择最喜欢的主微控制器，并配备在外部应用处理器上运行的Bluetooth Low-Energy协议栈。片上非易失性存储器可轻松实现固件升级，确保应用始终兼容最新版本的蓝牙标准。

BlueNRG主要特性：

嵌入BlueNRG4.0 Low-Energy协议栈：GAP、GATT、SM、L2CAP、LL、RF-PHY

7.3mA（RX模式），最大电流8.2mA（发送模式，0dBm）

可编程输出功率：-18dBm至8 dBm

高达96dB RF连接预算

BlueNRG具有同类中最佳的电流消耗、出色的无线链路性能和片上非易失性存储器芯片，不仅耗电量更低，而且体积也更小，更适合应用在穿戴式装置上。

5、飞思卡尔 Kinetis KW系列无线模块在Zigbee领域有优势

MCU是飞思卡尔的战略重点，在物联网时代，飞思卡尔通过整合MCU和Zigbee无线技术和RF收发器，在去年年底推出Kinetis KW2x无线MCU系列，目的是满足与未来Zigbee智能能源2.0和互联网协议规范息息相关处理和存储器需求。新一代世界级Kinetis无线解决方案的问世，通过对飞思卡尔广泛的物联网产品组合的扩展，进一步增强了飞思卡尔的连接能力。

inetis KW2x无线平台继承了一个ARM Cortex-M4处理器和一个符合802.15.4标准的RF收发器，并包含一个强大的功能集，是一款可靠、安全、低功耗的2.4GHz平台。

Kinetis KW2X无线模块降低功耗，集成了在高端处理器中才提供的高级安全特性，支持高级加密方法，如密钥生成、安全存储器和篡改检测功能，提供512KB闪存和 64KB RAM，以及64K的FlexMemory，方便用户灵活使用，搭配Kinetis开发工具，可进一步加快产品开发速度。

KW2x无线MCU主要在智能能源、家庭/楼宇自动化、医疗保健、家庭娱乐等场景使用，典型的应用有：由仪表、网关家用显示器和互连设备构成的家庭网络；联网楼宇控制以及具备灯光控制、暖通空调和安保等功能的家庭自动化应用。

6、Atmel SmartConnect SAM W23模块 融合无线与控制优势

在通讯领域，ATMEL可以提供一系列从手机的FLASH存储器到无线语音和数据通讯所需的复杂元件和芯片集。不断壮大的基带控制器和射频元件家族则瞄准了传统的市场以及新兴的市场，如WLAN和蓝牙，以及正为网络和消费产品快速接受的高带宽无线互连技术。

鉴于物联网市场的强大攻势，Atmel在融合其在无线与控制两方面的强大优势，2014年6月份，Atmel推出了全新的MCU品牌--Atmel SMART以及SmartConnect SAM W23模块，该模块基于 Atmel超低功率WiFi系统芯片，实现了低功率MCU与Wi-Fi解决方案的结合。SAM W23模块整合了WiFi功能，设计人员无需再学习WiFi堆栈，从而能够专注于提升产品功能。

SAM W23模块是为那些寻求将WiFi连接与IEEE802.11、RTOS、IP堆栈或RF进行整合的设计人员提供的理想解决方案，此外，该模块可提供应用 和安全协议（如TLS）、集成网络服务（TCP/IP堆栈）和标准的实时操作系统（RTOS），这些全部可以在Atmel Studio 6的集成开发平台（IDP）通过简单的串联主机接口（SPI、UART）实现。

此模块适用于为广泛的住宅、医疗、工业、消费、智能能源和可穿戴设备市场。

7、Marvell 从WiFi到蓝牙到Zigbee 全线的无线MCU平台

Marvell是一家提供全套宽带通信和存储解决方案的全球领先半导体厂商，是一个针对高速，高密度，数字资料存贮和宽频数字数据网络市场，从事混合信号和数字信号处理集成电路设计、开发和供货的厂商。

Marvell发布针对物联网应用的全面的无线MCU平台：MW300 Wi-Fi微控制器、MB300蓝牙微控制器和MZ100ZigBee微控制器。在单一芯片上集成MCU、RF收发器、网络/无线协议栈的基础上，还集成 了软件开发套件和调试工具，并提供从多层安全保障。

其中MW300 Wi-Fi微控制器支持802.11n Wi-Fi、内置全功能微控制器的单芯片SoC，面向低功耗进行了有针对性的优化，实现了深度低功耗状态，同时降低了正常工作时的功耗，适用于各种基于电池供电的应用场景； MB300蓝牙微控制器是支持双模蓝牙4.1、集成了微控制器的真正单芯片SoC，实现经典蓝牙与智能蓝牙并存运行，内置语音功能支持高分辨率ADC以及与麦克风的直连； MZ100 ZigBee微控制器是支持802.15.4/ZigBee、集成了微控制器的单芯片SoC，提供Wi-Fi与蓝牙的共存，易于与传感器、起动器以及其他 组件连接，减少了外部组件和PCB面积。Marvell EZ-Connect 软件平台支持这个最新的无线产品系列，基于该平台大大减少开发时间。

Marvell全线无线 MCU平台覆盖WiFi，蓝牙，Zigbee，提供高集成度，显著提高了性能、降低了功耗并降低了总体用料成本，搭配软件开发平台Marvell EZ-Connect，让开发者短短几天实现应用开发。适用于可穿戴设备、家庭自动化、家庭安防、个人保健、智能家电、配饰与遥控器、汽车、照明、工业互 联网等市场。

8、Microchip RN4020蓝牙智能模块 可连接主机MCU使用或独立运行

Microchip是全球领 先的单片机和模拟半导体供应商，为全球数以千计的消费类产品提供低风险的产品开发、更低的系统总成本和更快的产品上市时间。到目前为止，Microchip公司已推出微控制器外围设备、模拟产品、RFID智能卡、KEELOQ保安产品，可设计出更全面，更具价值的嵌入控制系统方案，以满足用户日益增长的需求。

今年6月份，Microchip蓝牙 4.1低功耗模块RN4020发布，提供一个发射功率为7 dBm、接收灵敏度为-92.5 dBm的内置PCB天线，使模块的有效工作距离超过100米，而尺寸却非常紧凑仅为11.5×19.5×2.5mm。RN4020是一种板载协议栈模块，它可以连接到任意一款具有UART接口的单片机（包括数百款PIC® MCU），也可以无需MCU地独立运行，进行基本的数据采集和通信，其应用如灯标或传感器等。独立运行模式基于Microchip独特的非编译脚本而实现，它使用简单的ASCII命令接口来进行模块配置，而无需工具或编译。

RN4020支持最新的蓝牙 4.1，具有功耗低、发射距离远、尺寸紧凑等特点，它可以连接到任意一款具有UART接口的单片机（包括数百款PIC® MCU），也可以无需MCU地独立运行。适用于家庭自动化和家用电器，照明类应用，以及医疗设备、可穿戴设备，玩具、标签、表链和遥控装置，基于脉冲和接 近传感器的系统，甚至各种工业应用。

9、高通Atheros 低功耗单芯片WiFi平台QCA4002/4004

高通（Qualcomm）是一家美国的无线电通信技术研发公司，在以技术创新推动无线通讯向前发展方面扮演着重要的角色。

去年9月高通Atheros 推出低功耗单芯片WiFi平台QCA4002/4004，以期布局飞速发展的物联网市场，这也是高通专门为物联网应用推出的基于802.11n的单芯片平 台。 QCA4002/4004不但在芯片设计上采用一颗单芯片处理器和内存，无需使用其它MCU产品，还同时纳入了IP堆栈、软件中间件架构AllJoyn以 及完整的网络服务，以协助客户以最低的开发成本，将低功耗WiFi功能增加至任何产品。由于采用的是单芯片设计，这两个平台的功耗非常低，而且在2.4G 和5G两个频段都可以运行。

QCA4002/QCA4004采用低功耗技术，如动态功率调整Green TX功能，可让设备在邻近其他设备或接入点的情况下，减少最多1/2的传输功率，搭配睡眠模式，可实现更节能的通信功能。另外，无论用户开发高端或者低端的应用，平台都可以满足需求。

QCA4002与QCA4004的区别在于QCA4002是一个子系统，可用于一些要求强大的MCU或高内存的应用场景，通过搭配各种各样的MCU或内存等来实现。而QCA4004用于一些较低端的应用，内置的CPU可以独立实现很多应用。

QCA4002/4004可应用于家庭和办公室的各种新设备，包括洗衣机、空调设备、热水器等家电、消费电子产品以及用于家庭照明、安全和自动化系统的传感器及智能插座。目前，海尔已在其洗衣机/烘干机和空调设备上采用了QCA4004。

10、MTK单芯片wifi soc MT7688/MT7681 为智能家居而设

台湾联发科技股份有限公司（MediaTek.Inc）是全球著名IC设计厂商，专注于无线通讯及数字多媒体等技术领域。其提供的芯片整合系统解决方案，包含无线通讯、高清数字电视、光储存、DVD及蓝光等相关产品。

今年6月联发科技发布两款专为智能家居应用而设计的系统单芯片解决方案—MT7688与MT7681。MT7688为目前业界功耗最低的系统单芯片，支持Linux系统和802.11n Wi-Fi联机；MT7681尺寸小巧，适用于照明灯具、门锁与插座等小型家电。

随着科技进步与价格越来越亲民，智能家居可望在全球普及，该两款芯片的推出，不仅奠定了联发科技立足智能家居市场的优势和掌握庞大的商机，更能将智能家居的使用者体验提升至全新境界。

MT7688产品特色：

内建MIPS24KEc/580MHz CPU、256 MB DDR1/2 RAM 与AES128/256加密引擎，可处理更为复杂或数据密集型的智能家居设备，如IP摄影机及家庭监控系统。

支持Linux平台，完整的协议栈（protocol stack）有助于快速开发应用程序。

目前功耗最低的Linux平台Wi-Fi SoC，功耗仅为之前产品的60%。

支持联发科技的Smart Connection智能手机应用程序。

MT7681产品特色：

采用40管脚5*5mm QFN封装，为先进尺寸最小的支持IEEE 802.11n标准的SoC，可以轻松地为嵌入式设备提供网络服务。

支持GPIO及PWM智能化控制，另为移动设备的通讯提供UART与SPI界面。

整合电源管理单元、功率放大器、低噪声放大器、射频切换器，从而降低模块体积与射频设计能力需求

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