用超低功耗RF技术打造奇妙的无线世界

日期:2013-11-02
 
Nordic Semiconductor高管在香港发布重磅新产品及对中国的设计工程支持
 
日前,Nordic Semiconductor的管理层莅临香港,与媒体分享了其对电子行业未来发展的见解,分析了消费者对于更高自由度和灵活性水平几乎永不满足的需求,以及电子行业的未来在于无线和便携的趋势。Nordic Semiconductor介绍了公司在实现这一未来远景方面发挥的重要作用,并发布了提供可以使用小型手表电池作为电源而长时间运行的超低功耗(ULP)无线芯片产品。
 
展望奇妙的无线世界
 

 
Nordic Semiconductor首席执行官Svenn-Tore Larsen首先与媒体分享了他心目中的奇妙的无线世界。他认为,未来电子产品的下一项重大发展来自上万亿的小物件,市场将呈指数级增长的关键驱动因素在于以下三个方面:
第一个关键市场驱动因素是蓝牙Smart标准——低成本 + 低功耗 + 世界标准 = 无限机遇;第二个关键市场驱动因素是对蓝牙Smart的支持,预计到2014 年初,市面上销售的大部分智能手机都将支持蓝牙Smart Ready;第三个关键市场驱动因素是应用配件的开发正在蓬勃发展。
 

 
Svenn-Tore Larsen表示,公司在过去5 年间讨论过的那些规划现在已经逐一实现,唯一还欠缺的就是客户利用其提供的工具来保证设计脱颖而出。开发人员在Nordic平台上进行设计将迎来一波创意的浪潮,蓝牙Smart可激发一大波产品创意,现在有超过10,000名独立工程师使用Nordic 芯片,不断缩短产品上市时间,智能手机将成为未来的主导市场。
 

 
他继续说,人们将会发现蓝牙低功耗技术无处不在,同时传感器的销量正在飞速增长,蓝牙传感器的预计年销量潜力惊人。
 

 
他预计,工业市场传感器的增长速度将超过个人应用领域,包括物流业、生产和制造业、室内定位领域、支付系统和农业。而据思科(Cisco)预测,传感器的目标市场销售量是1.5 万亿件。
市场就在眼前!Nordic将占有多少份额呢?Svenn-Tore Larsen称,Nordic Semiconductor在无线电领域占据着有利地位,市场份额高达65 %,全球无线鼠标和键盘市场销量已售出超过10 亿件。公司在高速发展的市场拥有强大的竞争优势和领先的技术:超低功耗、高性能连接、出色的处理能力、易于设计团队编程和市场信赖度。
基于当前的市场竞争地位,Nordics 蓝牙Smart 的销量正在迅速增长,蓝牙在公司收入中所占比例不断提升。2014年,其蓝牙Smart业务的收入预期应达到三倍之多。
 
加强大中华区设计与工程支持力度


 
Nordic Semiconductor亚洲销售与营销总监Ståle ‘Steel’ Ytterdal介绍了公司在加强对大中华地区公司的设计与工程支持的举措。公司宣布增强其内部工程资源,并与分销商发展更加紧密的合作关系,以满足来自大中华地区原始设备制造商(OEM)和原始设计制造商(ODM)的支持需求。
他表示,2012 年,公司收入的81% 来自亚太区,越来越多的大中华地区公司开始采用 Nordic 的 nRF51 系列蓝牙低功耗和 ANT+ 系统及芯片(SoC),从而催生了提供更多支持的需求。Nordic 已经将位于香港的支持团队增加至四名全职现场应用工程师。Nordic 还在其网站 www.nordicsemi.com 上提供一项基于网络的服务,客户可直接联系位于公司设计总部挪威特隆赫姆市的支持工程师。还可以从网站 devzone.nordicsemi.com 上通过新推出的 Nordic Developer Zone 获取进一步的支持。在 Developer Zone 中,工程师可以发布问题及获得解答,共享代码和技术文档,并可标示“满意解答”代表提出的问题已解决。
Nordic 的内部工程资源也为大中华地区的重要分销商所聘用的现场应用工程师提供培训及支持。中国大陆和香港地区的讯通、艾睿(Arrow)、安富利(Avnet)和新灵,以及台湾地区的 HST、艾睿和安富利,都与 Nordic 拥有长期的合作关系,对公司的技术非常熟悉。除了 Nordic 提供的参考设计之外,分销商还拥有自己的设计中心,他们利用 Nordic 的无线连接技术来开发自己的参考产品。这些参考产品为 OEM 和 ODM 提供了一个经过验证的可靠基础,以供其在此基础上开发自己的设计。
Nordic 加强了对大中华地区的支持,使该地区的公司可以更容易地利用新的原生支持,这些支持针对苹果、微软、谷歌等主要供应商推出的智能手机、平板电脑和 PC 操作系统中应用的蓝牙低功耗技术。这样的原生支持使它们更容易开发产品,比如“应用配件”(一个配备蓝牙低功耗技术的配件,如无线连接至一个智能手机或平板电脑应用程序的健身监测仪)、无线 PC 周边产品和智能电视遥控器。而且,包括索尼和三星的几家智能手机供应商已经发布了包含 ANT+ 连接的产品,这就使 OEM 和 ODM 可以无缝获取另一项经过验证的 ULP 无线技术。
Ståle ‘Steel’ Ytterdal告诉记者,大中华区香港的 ODM Dayton Industrial是其中一家已经向市场推出了产品的公司。Dayton 采用 Nordic 的蓝牙低功耗和 ANT+ 解决方案,推出了一系列的运动健身配件。此外,该公司也开发了一个基于Nordic 技术的蓝牙低功耗近接密钥卡(proximity key fob),让OEM 及开发者可以创建一系列全新的近接、房子位置及安全应用。发布会后,Nordic向记者展示了一些代理商和客户采用其芯片开发的各种新颖应用和产品。
 

 

 
他指出,对于 ULP 无线技术行业,这是一个激动人心的时代。ANT+ 是一项经过验证的技术,并且已经建立起了一个巨大的生态系统,而全世界的主要消费电子公司已经迅速采用了蓝牙v4.0(蓝牙低功耗是该技术的一个标志性要素)。这些因素都为运用这些技术的大中华地区创新性产品打开了一个广阔的新市场。Nordic 拥有领先的芯片解决方案、参考设计和本地工程支持,这些支持一方面来自于公司自己经验丰富的工程师,另一方面来自于我们高度重视的分销合作伙伴,凭借这些优势,Nordic 可以很好地帮助亚洲公司迅速将配备 ULP 无线技术的产品推向市场。
谈到未来战略方向,他说,未来将加强与经销商的合作关系。提供更多技术支持、更具体的市场关注和参考设计;同时在亚太区启动更多销售活动,与ODM 更紧密合作,深入研究“制造商群体”,利用销售渠道,优化技术支持,让客户利用完整的超低功耗无线解决方案开发更多的新产品。
 
开发人员和终端用户无需做出艰难选择
 

 
Nordic Semiconductor产品管理总监Thomas Embla Bonnerud介绍了公司的产品策略,以及其超低功率无线解决方案的过去、现在与未来。他表示,其超低功耗无线技术已走过了10 年历程,是公司的根本。
他回顾道,回想2009 年,其产品nRF51 的雄心壮志就是将功耗至少降低30%;提高5 至10 倍的处理能力,实现高效能无线电的整合蓝牙® 低功耗与ANT™ 的真正单芯片SoC 解决方案。它将涵盖广泛的应用、支持多协议,实现便捷的软件开发。2013 年,nRF51面世一年实现了这些目标。
 

 
nRF51922 是Nordic推出的世界上首款 ANT+ 与蓝牙低功耗(BLE)整合芯片。凭借 该系统级芯片,可开发同时支持 ANT+ 和蓝牙低功耗无线技术的产品。Thomas Embla Bonnerud认为,将超低功耗(ULP)无线行业现今最受欢迎的两项无线技术加以整合,是 Nordic Semiconductor 曾荣膺多项殊荣的 nRF51 系列的又一最新力作,从此运动、健身、医疗保健和智能手机应用配件等市场的产品开发人员,将不再需要在两项之前互不兼容的无线技术之间做出艰难选择。
他介绍说,nRF51922 可在一件产品中同时使用两项协议或单独使用一项协议,还可以使用多协议配件,并实现 ANT+ 和蓝牙 Smart Ready 集线器之间的兼容性,从而充分实现灵活性。这对终端用户来说也大有裨益,因为他们在购买产品时,将不再需要面对“鱼与熊掌”的艰难选择。
nRF51922 与现有 nRF51 系列设备的插槽相兼容,而其特点是配置了 Nordic 全新的“S310” SoftDevice,将 ANT+ 和蓝牙低功耗堆栈集成在单一的软件架构中。S310提供与现有 Nordic SoftDevice 相同的自主、安全和事件驱动型应用界面,包括协议堆栈和应用固件的彻底分离,从而大大简化了固件的开发和测试,还最大程度地提高了运行可靠性。
Thomas Embla Bonnerud表示,对于 Nordic S110(蓝牙低功耗)和 S210(ANT+)SoftDevice 用户来说,S310 使用兼容的硬件和熟悉的界面。这意味着正在使用 nRF51 系列 ANT+ 或蓝牙低功耗产品的 Nordic 客户,将无需对现有硬件设计和固件进行更改,而只需在采用 nRF51922 时添加新协议堆栈所需的固件支持即可。
他说,ANT+ 仍然是极其重要且非常成功的可互操作性超低功耗(ULP)无线技术,随着市场上数千万部设备已应用此项技术,它已成为业内迄今为止最为成功的ULP技术。ANT 已为超低功耗(ULP)无线技术的互操作性铺平了道路,并继续在整体性能和功耗方面成为‘业界标准’。从大家熟知的无线心率带,到更为专业的自行车功率传感器,整个运动和健身市场已完全由支持 ANT+ 技术的产品占据主导地位。ANT+ 无线技术将继续进军新的市场领域,并将越来越广泛地在各种应用中大展拳脚。
他接着说,蓝牙低功耗技术自 2011 年问世以来,就引起了前所未有的广泛关注。现今几乎每一款新推出的智能手机都采用了以蓝牙低功耗为标志性特点的蓝牙 4.0,其连接性的卓越程度显而易见,而且能随着现代智能手机性能的不断改进,创造传感和控制领域的无限可能。数以百万计的消费者都在使用支持 ANT+ 技术的设备,这一多协议 SoC 解决方案能够扩展他们的机会,实现与 iPhone 等其他智能手机的连接。应用程序和基于云的服务为设备制造商提供了一种全新方式,让客户参与其中并提升用户体验。nRF51922可推动其成为现实。
他最后说,nRF51922 恰恰正是超低功耗(ULP)无线行业目前所亟需的解决方案。产品开发人员将不再需要开发单独的 ANT+或蓝牙低功耗产品系列,可鼓励更多的智能手机制造商提供原生的 ANT+ 和蓝牙低功耗支持,并最终使终端用户在选择无线配件和应用配件时,可以抛开兼容性的苦恼,拥有更多的选择。而且,这对于整个超低功耗(ULP)无线市场而言也绝对是个福音。
 
超低功耗技术潜力无限
据介绍,超低功耗(ULP)无线技术与所谓的低功耗、短距离无线电(比如蓝牙技术和 ZigBee 技术)相比,前者运行所需的功耗要低于其他替代技术。这样一来,就显著增加了在最小巧的便携式电子设备上添加无线连接的机会,因为这些设备的电源来自于像纽扣一样大的电池。
而蓝牙技术需要相对较高的功耗,即使仅传输少量的用户数据也是如此,因而决定了设备几乎必须使用充电电池。这样的功耗要求就意味着,对于“低带宽,长寿命”的应用而言,蓝牙技术不是一种理想的无线解决方案,它通常用于高活动强度的短脉冲,并且只能在方便频繁进行电池充电的情况下使用。
与蓝牙无线技术和 ZigBee 技术等标准相比,Nordic的 2.4-GHz 专利收发器的最大优势之一就是可以自由选择定制的协议。它使设计人员可以为其产品,尤其是功耗至关重要的应用选择最合适的方案。Nordic 专注研发超低功耗(ULP)无线连接技术,其高效硅晶无线电,配合经过优化的协议,帮助使用其收发器的产品延长了电池寿命,远远超越了其他2.4-GHz 技术。
实际上,使用 Nordic 收发器的许多产品都是“终生密封”的。换言之,这些产品的电池可维持产品的整个使用周期,如果必要的话长达数年都不必更换。举例来说,蓝牙技术可用于无线连接手机与头戴式耳机,或将相机内的数码图片传输到支持蓝牙的打印机上。因此在采用蓝牙技术的无线设备中,电池寿命通常以天或最多以周来计量。
因为超低功耗 RF 收发器仅在此类适度电量的基础上运行,无法支持高占空比的应用,因此通常不会与 Wi-Fi 和蓝牙无线技术形成直接竞争。然而, Nordic 的超低功耗 RF 收发器可以依靠纽扣电池(比如 CR2032 或 CR2025)运行长达数月,甚至数年的时间(这取决于应用的占空比)。这些纽扣电池紧凑小巧、价格低廉,但是能源容量有限。假设额定平均电流损耗仅为 200 µA,则这些电池的容量通常为 90 到 240 mAh 之间(相比之下,AA 电池通常是其容量的 10 到 12 倍)。
 

超低功耗无线传感器通常选择 CR2032 纽扣电池
 
Nordic 的超低功耗无线技术通过将峰值电流保持在低水平,并将无线电传输和接收的时间保持最短,来降低功耗。例如,Nordic 的 ULP 系统及芯片(SoC)的峰值传输和接收电流约为 10 到 13 mA(取决于产品)。通过确保收发器快速定位目标接收器,最大化数据包负载(确保其能够传输大量有用数据),提高带宽(以便单位时间内能发送大量数据包),减小峰值电流和支持顺利、快速的断开连接等方式,Nordic 2.4-GHz 收发器将处于相对高功耗传输模式的时间控制在最短状态,从而延长电池寿命。
我们看到,作为蓝牙低功耗解决方案领域的领先供应商,Nordic 竭诚为从事 Android 设备蓝牙低功耗技术研发工作的开发人员提供全力支持。这种支持将扩展到提供案例应用程序的 nRFutility,开发人员可用其来测试产品,并将其作为设计自定义应用程序的框架。此外,支持还将扩展到 Nordic 现有的一系列开发工具和参考设计中,帮助开发人员在迅速扩张的市场中,尽快抢占先机。
www.nordicsemi.com

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