构建Instant IoT物联网方案的六大要素

半导体器件的应用十分广泛，但驱动目前和未来半导体快速发展的应用主要在于四大领域，分别是：能源效率升级、绿色移动出行、数字世界安全，以及物联网和大数据。在物联网应用领域，半导体增长驱动力包括智能汽车、智能家居和楼宇、智能设备、智能工厂，以及数据和通信基础设施等。物联网系统涉及的半导体器件包括：微控制器（MCU）、传感器、雷达、存储器、功率器件、碳化硅和氮化镓等宽禁带器件，以及连接和安全芯片及模组等。

物联网（IoT，Internet of Things）中的“物（Things）”是指所有可以通过网络以数字方式表示自己的智能系统，包括传感器、连接设备、人和计算设备等。随着物联网技术和应用的发展，人们希望智能系统的处理速度和连接通信速度更快，物联网要执行的任务也要即时交付。 围绕物联网的一个新概念也出现了，就是即时物联网（Instant IoT），它试图跟上应用对速度的需求。现在的 “智能设备”已经足够智能，可以进行通信和提供信息，但这些设备要变得更加智能，数据处理和传输要更快，以提供实时的洞察力。

即时物联网可确保智能设备比以往更快地传输数据，接入即时物联网的智能系统需要采用更复杂的嵌入式技术。即时物联网创建了一个虚拟平台在设备之间进行数据通信，这样有助于节省检查各种物联网设备和网络平台之间兼容性的时间和精力。随着越来越多的企业和商业采用这项技术，它将继续呈指数级增长。

如何构建高速、高效且安全的Instant IoT物联网呢？在今年的深圳国际电子展上，英飞凌邀请《电子工程专辑》及其他几家行业媒体记者和编辑们现场体验了Instant IoT物联网的应用。英飞凌科技安全互联系统事业部大中华区市场与业务合作总监南铮先生为大家详细介绍了英飞凌Instant IoT软硬件结合的一站式物联网解决方案。

英飞凌科技安全互联系统事业部大中华区市场与业务合作总监南铮

概括地说，Instant IoT由“五硬一软”六大部分组成，分别是：感知（Sense）、运算(Compute)、连接(Connect)、安全(Security)、执行(Actuate)，以及开发平台(Platform)。

现对每一部分简要介绍如下：

• 感知。作为物联网的“起点”，传感器负责从物联网终端设备所在的周边环境中检测环境信息，并将其转换为数据。英飞凌的XENSIV传感器产品系列包括磁性传感器、电流传感器、压力传感器、声传感器、3D 图像传感器 (REAL3) ，以及雷达传感器等。
• 运算。微控制器负责收集、协调、处理、分析和传输数据，使物联网设备实现智能化。英飞凌微控制器系列包括AURIX 32 位 TriCore微控制器、32位PSoC Cortex MCU、32-位Traveo Cortex MCU，以及基于 ARM Cortex-M 的32位工业微控制器。
• 连接。物联网设备通过WiFi和蓝牙等无线连接协议实现互联和数据交换。英飞凌提供基于eSIM 解决方案的安全蜂窝连接、AIROC Wi Fi及混合协议器件，以及蓝牙、 USB 和 USB-C等互联产品。
• 安全。物联网需要安全解决方案来保护敏感数据、知识产权和个人隐私。英飞凌物联网安全解决方案包括Azure 物联网 (IoT) 云安全、ICT安全、工业安全、智能家居安全，以及汽车安全等。
• 执行。执行器可将微控制器的控制信号转换成动作，它依据智能决策将控制信号转化为机械运动或光、热等物理量，执行的过程有赖于功率半导体。英飞凌的功率器件系列产品比较齐全，包括MOSFET (Si/SiC)、IGBT、HEMT (GaN)、智能功率开关、照明驱动芯片、电机控制芯片、电源管理芯片，以及智能功率模块 (IPM) 等。
• 开发平台。完整的物联网解决方案除了硬件外, 还需要有软件开发环境。英飞凌为IoT开发者提供了Modus Toolbox软件和工具，这一开发平台具有一整套多平台开发工具及完整的GitHub 固件库和极强适应能力的物联网开发系统。此外，它还配备打包解决方案，可支持主流生态系统和云管理工具，固件库包含可定制的板级支持包（BSP ）、丰富的中间件库和代码示例应用。

据Omdia和ABI Research等权威市调机构的市场报告统计，英飞凌针对物联网应用的微控制器、WiFi芯片和安全芯片在全球市场上都是处于领先地位的。

在展览会上，英飞凌展示了多款物联网方案，比如高信噪比MEMS数字麦克风-Audiohub Nano评估板、二氧化碳浓度检测-XENSIVTM PAS CO2 Sensor2Go 评估套件和Mini评估板、基于XENSIV毫米波雷达的人体存在检测、用于全自动智能指纹密码锁的MCU智能芯解决方案、智能蓝牙Mesh LED炫彩照明解决方案，以及为高清广角智能门铃打造的WiFi安全连接方案等。

其中，基于XENSIV毫米波雷达的人体存在检测解决方案引起了我的兴趣。英飞凌XENSIV毫米波雷达利用毫米波 ISM 频段信号算法分析，能够准确地捕捉呼吸、心跳所引起的人体微动，从而判断是否有人员存在。它比红外线技术更加精准，配合英飞凌PSoC 6微控制器及存在检测算法软件，可实现室内设备联动，助力新一代照明、空调、窗帘等室内设备的自动化操作。无论人是保持静态还是有行为动作，该解决方案都能基于准确的算法，判断空间的使用状况，从而达到有效节能的目的。

广东维锐科技是英飞凌的物联网解决方案合作伙伴，其亮精灵智慧建筑室内设备联动平台已经进入商业化部署，其中腾讯滨海大厦的智能楼宇工程就采用了这种平台。滨海大厦项目包含智能传感器、智能安防、智能照明、智能网关等多个系统，所有系统均互联互通，实现集中控制与管理。其中智能照明系统设计实现了良好的办公区域照明管理，可以通过语音和APP、智能开关联动各种不同的情景模式，包括灯光开关、明亮度、颜色变化等需求。

而智能安防系统主要通过手机APP与各种安防设备配合，实现对每个区域异常情况的及时收集与处理。通过联动声光报警、信息提醒等形式，向管理者和联系物业中心处理紧急情况。同时，系统也包括人脸识别一机体、AI 语音、摄像机监控、红外传感器、门磁传感器等智能设备。

上图是滨海大厦的大厅功能设计，实现了大门安全与便捷开门，考勤打卡等。配置设备包括人脸识别一体机和毫米波雷达传感器等。大厅是人员出入的第一关卡，也是大厦第一道防线，通过人脸识别一体机，实现多重开锁模式，上班打卡更便捷，客户到访更安心。如果遇到相关可疑人士停留或者进入，摄像识别直接推送到保安处或者手机中，做到远程监控，保护安全更周到。