據(jù)市場調(diào)研公司ABI Research的報告，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)市場目前處于發(fā)展的初期階段，從2007年開始應(yīng)該逐漸展現(xiàn)其真正的潛力。許多WSN系統(tǒng)芯片被封裝在模塊之中，這些模塊可能含有額外的電路、堆疊網(wǎng)絡(luò)層軟件和天線。OEM可以利用這些器件使其產(chǎn)品支持WSN，而不必對射頻工程了解太多，也不需要進行廣泛的測試。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的許多器件使用的正是符合IEEE 802.15.4物理射頻標準的芯片，包括ZigBee協(xié)議，以及類似的、與之構(gòu)成競爭的Zensys公司的Z-Wave和SmartLabs公司的Insteon，這三種技術(shù)都爭相打入住宅無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，爭奪對家庭自動化市場的控制權(quán)。

未來ZigBee解決方案將是整合度更高的單芯片方案。6DXesmc

家庭自動化是一個新興市場，非常適合ZigBee應(yīng)用?！凹彝プ詣踊且粋€熱門話題，人們希望有一種通用監(jiān)控解決方案，ZigBee技術(shù)可能是最佳選擇，ZigBee標準已經(jīng)定義了針對照明設(shè)備和電器的協(xié)議，供開發(fā)者生產(chǎn)產(chǎn)品和解決方案。該市場規(guī)模巨大，可能包括萬能遙控器制造商，以及燈和傳感器等終端產(chǎn)品的制造商。” 飛思卡爾半導體無線及移動系統(tǒng)部市場經(jīng)理鄺景亮接受采訪時說。此外，我們還將看到上千個新的應(yīng)用機會，在應(yīng)用不斷擴大的同時，市場也對于ZigBee技術(shù)提出了更高的要求，包括更緊湊的SoC綜合方案、更容易的開發(fā)環(huán)境、超過500個節(jié)點的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)支持、提升到20年以上的超長電池壽命以及安全因素等。ZigBee兼容的產(chǎn)品能在全球各地運行在無需授權(quán)的頻帶，包括2.4GHz(全球)、915MHz(美洲)和868MHz(歐洲)。 TI低耗電產(chǎn)品線亞洲區(qū)總監(jiān)趙健民介紹說：“ZigBee是第一種用于傳感器與制動器等監(jiān)測和控制應(yīng)用的開放無線標準。ZigBee采用網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)(mesh network)分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可提供多條傳輸路徑，故能提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和擴展性。網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的自我修復能力同時能使ZigBee網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠，亦即網(wǎng)絡(luò)只要包含足夠的路由器節(jié)點，就算某個路由器節(jié)點發(fā)生問題，例如操作環(huán)境包含WiFi等同樣使用ISM頻帶的干擾源，數(shù)據(jù)仍能經(jīng)由其它路徑抵達目的地，ZigBee網(wǎng)絡(luò)即可穩(wěn)定工作?！? 除了提供穩(wěn)定的雙向與多點通訊能力，ZigBee技術(shù)還具有靈活的自適應(yīng)性和擴展性，因此不需要復雜的服務(wù)器等設(shè)備。全功能設(shè)備(FFD)和簡化功能設(shè)備(RFD)是任何ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的唯一組成部分。網(wǎng)絡(luò)組成部分只需通過增加更多的FFD或者RFD就能擴展，它為各種應(yīng)用提供了巨大的靈活性。此外，有別于一般紅外或自有射頻無線通訊解決方案的是，這種建構(gòu)于IEEE 802.15.4物理射頻標準之上的無線技術(shù)能夠解決不同制造商產(chǎn)品之間的互操作能力。 Z-Wave則是另一種900MHz的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)無線技術(shù)，被作為ZigBee的替代技術(shù)用于照明和家庭自動化而推廣。目前得到了英特爾的聲援和資助，該公司加入了Z-Wave Alliance家庭自動化組織，這是ZigBee Alliance的死對頭。同時，英特爾對Z-Wave網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)商Zensys進行了戰(zhàn)略投資。此外，英特爾還對Z-Wave聯(lián)盟的成員iControl進行了投資，該公司是一家軟件和服務(wù)平臺開發(fā)商，旨在降低家庭和商業(yè)遠程監(jiān)控的成本壁壘。Zensys于2005年推出了面向Z-Wave通信的ZW0201芯片，并聲稱該芯片較低成本下的更高性能將令Z-Wave成為家庭自動化的事實標準。 英特爾風險投資副總裁及其旗下數(shù)字家庭基金總經(jīng)理Curt Nichols表示：“這是我們在家庭控制與自動化方面的第一筆投資。我們選中Zensys是因為它有現(xiàn)成的產(chǎn)品，具有成本效益，而且可以互操作。依托Z-Wave聯(lián)盟，它們?nèi)客献鳎澈笥性S多公司的支持。”據(jù)Zensys的市場副總裁Steve Troyer透露，合伙人希望將Z-Wave及其射頻網(wǎng)格與控制功能融入到英特爾的Viiv數(shù)字家庭娛樂平臺內(nèi)。 不過，盡管Z-Wave陣營虎視眈眈，加上有行業(yè)巨頭英特爾的鼎立相助，但是目前看來無論是影響力還是產(chǎn)業(yè)生態(tài)的完整性，ZigBee都絕對領(lǐng)先。家庭自動化和住宅無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將成為今后ZigBee的主要應(yīng)用市場。TI的趙健民表示：“無線嵌入式監(jiān)測與控制網(wǎng)絡(luò)市場未來幾年將出現(xiàn)爆炸性成長，其中典型應(yīng)用領(lǐng)域包括家庭與商業(yè)大樓自動化、環(huán)境監(jiān)控以及其它感測與控制應(yīng)用。ZigBee是唯一為了滿足這些系統(tǒng)要求而發(fā)展的無線網(wǎng)絡(luò)標準?！? 總計超過50個成員、包括眾多半導體廠商、家電廠商、通訊設(shè)備商、IP服務(wù)提供商以及OEM廠商組成的ZigBee Alliance(ZigBee聯(lián)盟)這樣期許ZigBee的未來：需以5美元以下的價格提供全套軟硬件，切入能源監(jiān)控、機電控制、照明控制、家庭安全和射頻遙控等具體應(yīng)用。據(jù)鄺景亮介紹，在不同地區(qū)有大量應(yīng)用在采用ZigBee解決方案，目前基于ZigBee協(xié)議的照明和電器方面的產(chǎn)品已經(jīng)上市，制造商開始努力向大量市場銷售此類產(chǎn)品。 他指出：“雖然這需要一個學習曲線的過程，但我預計這不會需要太長的時間。中國人樂于接受新事物，特別是那些能夠有利于改善生活標準的新事物。”在飛思卡爾的客戶名單中，目前已經(jīng)有Hawking Technologies和Crabtree Electronics推出針對家庭住宅安全/監(jiān)測的ZigBee系統(tǒng)方案，另有Nesa、松下、NEC Engineering和臺灣仁寶也推出蜂窩平臺和個人醫(yī)用檢測等系統(tǒng)方案。 廠商積極推出各類緊湊型解決方案 未來ZigBee解決方案將是整合度更高的單芯片方案，ZigBee的生產(chǎn)成本將下降至1美元的芯片目標價，以及2美元的模塊目標價。與其它無線技術(shù)不同的是，ZigBee的商業(yè)化步伐顯得更為快速，產(chǎn)品發(fā)展路線主要由ZigBee Alliance內(nèi)的幾個核心成員主導。如TI和飛思卡爾等均可以提供全面的一站式解決方案，包括射頻、協(xié)議棧、MCU、開發(fā)套件和認證測試以及其他廣泛的第三方技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)，這些支持使OEM客戶能快速將產(chǎn)品推向市場。

家庭自動化將是ZigBee技術(shù)的主要應(yīng)用場合。6DXesmc

系統(tǒng)單芯片是目前各廠商主推的解決方案，也是一個重要的發(fā)展趨勢。這種高度集成的方案可為系統(tǒng)省下可觀的BOM成本，因此它對ZigBee市場的重要性將與日俱增。另外，系統(tǒng)單芯片還有其他幾項優(yōu)點，例如電路板更小、組裝測試更簡單、可靠性更高以及更有效隔絕外界的噪聲?！癦igBee系統(tǒng)單芯片將射頻收發(fā)器整合成為微控制器的外圍單元，這項重要特性使得系統(tǒng)單芯片的應(yīng)用開發(fā)比多芯片解決方案更為容易?！盩I的趙健民指出。 該公司的CC2430即是一款真正的CMOS系統(tǒng)單芯片解決方案，專為2.4GHz ISM頻帶ZigBee無線應(yīng)用提供所需的高效能、低成本和低耗電功能。CC2430結(jié)合經(jīng)過驗證的高效能2.4GHz DSSS無線電收發(fā)器核心以及精簡、高效率并通過業(yè)界驗證的8051微控制器，包含8Kbyte RAM內(nèi)存和強大的外圍模塊，并有32、64或128kByte內(nèi)置閃存等三種不同組件可供選擇，方便設(shè)計人員在復雜性與成本之間做出最佳取舍。CC2430采用小型7×7mm 48引腳封裝和標準0.18微米CMOS技術(shù)，使數(shù)字基頻處理、射頻與模擬電路以及系統(tǒng)內(nèi)存整合在同一個硅芯片上。 趙健民介紹，CC2430把整合式模塊、四種操作模式和不同的電源設(shè)定方式結(jié)合在一起，還提供非?？焖俚哪Ｊ角袚Q時間，這些優(yōu)點將CC2430的耗電降至最低。在數(shù)字部分，CC2430利用時脈門控減少動態(tài)耗電，并將閑置模塊的電源切斷以減少靜態(tài)(漏電)功耗?！癈C2430不僅有杰出的射頻與低耗電效能，還提供充裕的處理能力和內(nèi)存以支持幾乎所有的ZigBee或類似ZigBee的無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，包括協(xié)調(diào)裝置、路由器和終端設(shè)備。”他說。 CC2430是一套成本極低的解決方案，OEM廠商只要把它當成系統(tǒng)里的主動裝置，就能輕松、快速并可靠地開發(fā)出復雜的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，進而將上市時程和生產(chǎn)成本減至最少。此外，TI還在今年六月宣布推出業(yè)界首款帶硬件定位引擎的片上系統(tǒng)(SoC)解決方案CC2431，以滿足低功耗ZigBee(r)/IEEE 802.15.4無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求。這款來自Chipcon產(chǎn)品系列的器件可滿足多種應(yīng)用要求，此外，TI領(lǐng)先的ZigBee協(xié)議棧Z-Stack^TM還提供有關(guān)支持。 在飛思卡爾的產(chǎn)品線方面，現(xiàn)有的飛思卡爾ZigBee產(chǎn)品和解決方案MC1319x和MC1321x系列能夠滿足所有應(yīng)用需求。飛思卡爾的最新ZigBee解決方案是在MC1319x系列基礎(chǔ)上構(gòu)建的。MC1320x是符合IEEE(r) 802.15.4的下一代無線系列產(chǎn)品，保持了應(yīng)用設(shè)計的出色射頻性能和靈活架構(gòu)。其增強特征包括Tx/Rx開關(guān)集成和外部組件減少，從而減少了BOM和總開發(fā)成本。這些無線產(chǎn)品均支持飛思卡爾廣泛使用的軟件堆棧選件、簡單MAC(SMAC)、802.15.4 MAC和完整ZigBee堆棧。 最新推出的給人印象最深的系列產(chǎn)品是采用SiP封裝的MC1321x系統(tǒng)。這種器件將MC9S08GT MCU與MC1320x收發(fā)器集成到一個9×9mm的LGA封裝中。該系列提供的三種內(nèi)存配置包括16字節(jié)至60字節(jié)的閃存。下一代解決方案將為高端應(yīng)用提供更多功能。“MC1321x系列是我們的第二代單芯片MCU＋RF modem解決方案。開發(fā)的時候它可能需要RF能力。第三代MC1322x已經(jīng)發(fā)布，并向主要OEM提供。Platform in Package(TM) (PiP)包括RF modem＋MCU SoC，多數(shù)RF前端無源元件都放入了一個單一封裝之中。客戶只需要投入最少的硬件開發(fā)工作?！痹摴镜泥椌傲两榻B說。 飛思卡爾還在去年6月宣布推出無線連接工具包BeeKit。其開發(fā)環(huán)境可為客戶提供簡化的開發(fā)流程，加快客戶產(chǎn)品的面市。BeeKit提供一個易用的界面和框架，使開發(fā)人員能為點對點、802.15.4和ZigBee應(yīng)用配置各種參數(shù)。鄺景亮表示：“除了硅解決方案之外，飛思卡爾還準備提供一站式采購的ZigBee解決方案，其中包括硅、軟件和參考設(shè)計。其優(yōu)勢在于能縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，加快客戶產(chǎn)品的面市速度?！彼€透露，ZigBee2006標準已經(jīng)在2006年末發(fā)布。包括飛思卡爾在內(nèi)的四個標準廠商(golden unit)已在2007年初完成了兼容測試?！癦igBee平臺提供商和認證機構(gòu)已準備好為制造商生產(chǎn)ZigBee產(chǎn)品提供服務(wù)。我們預計未來幾個月內(nèi)有關(guān)的產(chǎn)品將會上市?！彼f。 由于不甘心做熱門市場的旁觀者，另一半導體巨頭瑞薩科技目前也正在集中力量進軍ZigBee芯片組領(lǐng)域，這一舉措可能會改變該公司此前與飛思卡爾、TI以及ZMD的協(xié)定。以往，瑞薩只為ZigBee市場提供MCU。據(jù)知情人士透露，該公司的MCU以組合方式，連同飛思卡爾、TI和ZMD各自的ZigBee射頻芯片組及相關(guān)器件一起供應(yīng)給OEM。 現(xiàn)在，瑞薩正在考慮通過自行開發(fā)MCU和ZigBee射頻芯片組乃至單芯片器件，為系統(tǒng)廠商提供完整的解決方案。該公司計劃開發(fā)900MHz和2.4GHz頻段的器件。一方面，瑞薩獲得了ZMD的RF IP(采用802.15.4協(xié)議)授權(quán)，該舉措將使瑞薩能夠在2008年開發(fā)出自己的900MHz頻段的ZigBee芯片組。 屆時，瑞薩將提供雙芯片解決方案，即自己的ZigBee芯片組和MCU。據(jù)瑞薩科技美國公司系統(tǒng)LSI業(yè)務(wù)部行銷總監(jiān)Ritesh Tyagi稱，瑞薩還計劃在2009年開發(fā)出基于ZigBee芯片組和控制器的900MHz頻段單芯片解決方案。 無線能量傳輸有望解決WSN供電問題 低耗電是許多ZigBee系統(tǒng)的關(guān)鍵，因此減少主動電流消耗對ZigBee系統(tǒng)單芯片就顯得格外重要。另外，超低耗電睡眠模式以及縮短從模式切換的所需時間也同樣重要。例如ZigBee照明開關(guān)這種典型的ZigBee終端設(shè)備多半是在無信標(non-beacon)模式操作，而且只會在使用者按下按鈕等中斷事件發(fā)生時傳送數(shù)據(jù)。若想延長電池壽命，在制定ZigBee系統(tǒng)單芯片的規(guī)格以及開發(fā)ZigBee系統(tǒng)單芯片時應(yīng)注意其睡眠模式汲取的電流必須很小。趙健民表示：“TI低耗電無線部門擁有豐富的無線電技術(shù)知識，使TI發(fā)展出接收、發(fā)射和節(jié)點處于關(guān)機模式時都很省電的無線電。TI的ZigBee解決方案發(fā)射時間很短，可立即切換到耗電幾乎為零的關(guān)機模式，大幅延伸使用電池的系統(tǒng)壽命。” 不過，盡管現(xiàn)在已經(jīng)能夠達到20年以上的超長無線節(jié)點電池壽命，盡管進一步降低耗電是目前看起來仍然可行的改善手段，但卻不是最終的和最好的辦法。麻省理工學院(MIT)最近公布的一項研究似乎為解決這一難題帶來了福音。該學院的研究人員正在對一項技術(shù)加以完善，他們表示，通過利用全向無線能量信標(power beacon)，該技術(shù)能夠以無線方式對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點電池充電。MIT的技術(shù)名為“非輻射共振能量傳輸”，該學院表示，這一技術(shù)利用了全方位能量信標，既不浪費能源，也不需要實體電纜線。來自能量信標的電力會穿越一切物體，但是其通過共振能量天線所設(shè)定的目標會和能量信標頻率保持一致。這就好比一根鑰匙和一把鎖，發(fā)射器和接收器都調(diào)諧到同樣的MHz頻率，讓能量可以傳輸?shù)酵粋€預定目標。

為工業(yè)控制市場發(fā)展推波助瀾 工控市場現(xiàn)在面臨日益嚴峻的競爭壓力和網(wǎng)絡(luò)連接帶來的安全隱患，同時，它還需要更快地采用新興技術(shù)。工業(yè)應(yīng)用主要分布在以下五個方面：工業(yè)自動化、智能建筑控制、零售販賣機(POS)、安防設(shè)備和醫(yī)療電子設(shè)備。主導這一應(yīng)用領(lǐng)域的兩個主題是連通性和能源管理。這一領(lǐng)域非常分散，但其銷售額占據(jù)工業(yè)半導體市場的絕大部分。從技術(shù)層面看，發(fā)展中的工業(yè)控制應(yīng)用都將朝著更高級的連接、更穩(wěn)定的控制、更安全的特性和更佳的靈活性演變。此外，工業(yè)控制應(yīng)用的半導體器件必需能夠滿足對高性能、經(jīng)濟高效和低功率的嵌入式連接的需求，可減少各種工業(yè)應(yīng)用對存儲器大小的要求，并能降低系統(tǒng)功耗、系統(tǒng)板大小和成本，還能夠幫助客戶進行多層面集成。 本期專題希望通過系列技術(shù)和市場分析文章幫助讀者建立對工業(yè)控制和醫(yī)療設(shè)備市場的全面把握，期以協(xié)助解決您在技術(shù)選擇、供應(yīng)商選擇以及具體的元器件選擇過程中遇到的各類問題。 構(gòu)建基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的家庭自動化，你準備好了嗎 稅控機利好驅(qū)動，POS機市場進入沖刺階段 如何為交通監(jiān)控系統(tǒng)選擇合適的CMOS攝像頭 醫(yī)療電子走“便攜”路線，半導體方案選擇有講究 MCU在工控應(yīng)用中的雙重意義：節(jié)能與提升系統(tǒng)性能