物联网终端的连接数,已远超大火的移动互联网。
据Statista 数据显示,数十亿台物联网互联设备已投入使用,未来这一数字将稳步增长。预计到2025年,随着芯片供应限制得到缓解和应用进一步加速增长,物联网设备将迎来更为高速的增长。
图1. 2019-2030 年全球物联网互联设备数量(以十亿计)
每个物联网设备的基础都是我们对周围世界的感知、原始数据的分析、以及终端设备的云端连接。而系统地解决这些需求、研发出设备并推向市场则是一个漫长的过程。英飞凌科技电源与传感系统事业部大中华区应用市场总监李国豪表示,当前物联网设计的最大挑战之一就是怎样入门的问题,如何将传感器、微控制器和安全连接快速、高效地融合。英飞凌最新推出的物联网传感器平台——XENSIVTM连接传感器套件(CSK),就是为了解决开发者入门所面临的时间、技术门槛、开发资源方面的挑战,从而加速原型创建和定制物联网解决方案的开发。
CSK简单三步,轻松上云
CSK是英飞凌推出的第一个物联网传感器平台,支持基于英飞凌雷达、CO2传感器、气压传感器及其他传感器的快速原型设计和开发。其所有组件均带有来自ModusToolbox™的代码样本和代码库,同时还可与AWS IoT Core等主流的云服务平台进行安全可靠的连接,并用于发布、配置和订阅往来云平台的信息。
XENSIV™ 连接传感器套件 (CSK)
英飞凌官方推出的10分钟的物联网体验视频
(https://www.infineon.com/cms/en/product/evaluation-boards/kit_csk_pasco2/#!?videoId=Cdf6NLDhHEftJfUGogJekC)中,演示了如何利用该传感器套件打造出了即插即用的传感器方案,并快速实现了数据的可视化。
首先,客户订购英飞凌CSK套件后,将该套件通过USB与电脑连接,PC登录https://iot-cloud.infineon.com/,添加CSK硬件,硬件相关的代码就会从互联网自动加载到开发板上。
之后,用户可以根据自己的需求,选择合适的算法,通过Cloud Platform云平台界面可以看到相应的读数,为了满足自己的需要,开发者还可以手动调整与传感器相关的技术参数。同时,开发者还可以在ModusTooIbox建立自己的应用层软件,或在ModusTooIbox编译器上微调,从而体验传感器的性能。
此外,CSK还可与AWS IoT Core等主流的云服务平台进行安全可靠的连接,如果客户有自己的云供应商账户、能够做简单的应用层开发,也可以把数据上传到其他的云服务供应商,通过MQTT协议读取CSK的输出。李国豪表示,英飞凌传感器云控制平台(Infineon Sensor Cloud Dashboard)能够通过AWS的云服务架构简化用户界面,同时,它可以根据实际部署情况实现快速扩展,并提供可以同时监测多台设备的统一的控制界面。所以客户在做自己的PCB板之前,无论是控制部分,还是传感部分,都可以在CSK做好,相关的软件也可以通过ModusTooIbox调校好,因此移植到最终量产的线路板设计上时会很方便,所需的时间会非常短。
英飞凌希望通过CSK让用户体验传感器、微控制器和安全芯片的性能,以及从计算、传感、加密到上云的全套流程。基于CSK首批推出的雷达传感器、气压传感器、CO2传感器的体验,开发者可以设计多种不同的应用,比如在智慧医疗应用中,通过雷达传感器感知人体的呼吸心率或者睡眠状态;在智能座舱应用中判断驾驶员状态,以及智能电视、智能显示屏、智能马桶等应用。
技术背后
整个开发套件硬件包括一个底板(Feather Board)和两个子板(Wing Board)组成。该套件的开发板模块在设计上与Adafruit的外形尺寸兼容,可以为各种传感器用例提供原型创建解决方案。除了感测元件极具特色外,CSK开发套件也提供了所有必要的组件,例如稳压器、电压转换器和振荡器。这些功能的集成,使得开发者在设计和测试阶段节省了大量时间和资源,降低了技术风险和 BOM 成本。
底板——Feather Board
Feather Board包含了PSoC 6微控制器、OPTIGA Trust加密芯片、Wi-Fi和Bluetooth,承载的主要功能是计算、安全加密和连接。
其中,微控制器采用了英飞凌的PSoC™ 62系列,这是一款专为物联网设计的低功耗、高性能 32 位 Arm® MCU。李国豪介绍,客户也可以根据自己的需要,选用其他PSoC MCU进行底板设计。同时,为了满足外形小巧的物联网设计需要,CSK 采用了 AIROC™ 连接组合模块,在单芯片解决方案中集成了双频 2.4 GHz 和 5 GHz Wi-Fi 4 (802.11n) 和蓝牙® 5.0。
子板——Wing Board
目前英飞凌提供两个子板,XENSIV™ BGT60TR13C 雷达和XENSIV™ DPS368 气压传感器组成的子板,主要为满足雷达相关的应用,XENSIV™ PAS CO2 传感器和XENSIV™ DPS368 气压传感器组成的子板,主要为满足空气质量相关的应用。
含雷达的Feather Board子板主要集成两个算法:存在检测和smart entrance counter。存在检测方案可在设置距离内检测人体的存在。从屏幕与显示器,到照明和安全设备,智能家居及智能楼宇范围内的任何设备均可“判断”活体是否足够接近,并触发操作。该雷达存在检测方案灵敏度高,最远可在 5 米范围内感测到微动作和大动作。即便用户静立不动,存在检测方案也可侦测到呼吸的微动作而做出反应。当一个人进入或离开一栋建筑或一个房间时,smart entrance counter方案将对其进行统计,同时确保社交距离。该系统采用60GHz雷达传感器和集成软件,精确、匿名地统计人数。
李国豪介绍,除上述两个应用外,客户也可以自行开发算法,实现手势控制、人员跟踪,或者分区等功能。目前,CSK套件上的BGT60TR13C雷达传感器是一款拥有集成天线的60GHz雷达传感器,拥有1根发射天线和3根接收天线,且支持超宽带宽FMCW调制,封装非常小,只有6.5*5mm,使得用户端无需进行复杂的天线设计。
基于CO2传感器的Wing Board则比较简单,输出并不需要依赖复杂的算法。传感器本身能够通过I/O口把精准的传感器读数输出到云上面。当前,工业应用主要使用三种CO2传感器类型: PAS(光声光谱)CO2传感器、NDIR(非色散红外)CO2传感器和 EC(电化学)CO2传感器。英飞凌的 XENSIV™ PAS CO2传感器在性能方面不仅可与 NDIR 和 EC 二氧化碳传感器相媲美,同时价格更实惠、结构更紧凑。
雷达传感器、CO2传感器以及气压传感器的组合,可以在家居智能化进程中实现很多直观、自动化的体验。李国豪表示,CSK未来也会根据物联网应用需要,继续添加其他英飞凌传感器。
保姆级支持
除硬件外,CSK还包含有软件以及参考的应用软件库。ModusToolbox 提供开创性的配置程序,针对各种微控制器,已经做好了一系列的驱动、底层软件等,并且让开发者能够自主选择编译器、编辑器和调试器。在有新的微控制器推出时,英飞凌也会陆续按时把开发的资源配备提供在ModusTooIbox上,从而尽量帮客户缩短开发时间。
CSK提供一个非常容易使用、简单的用户界面,而且在目标的应用上面,以及在成本、封装和表现上面,已经达到最标准化的阶段,使得开发者能够省掉开发标准底层固件的时间。
此外,英飞凌也为CSK套件相关内容,提供了详尽的用户指南(User Guide),包括各种传感器的技术规格、CO2的技术规格、子板跟母板本身的技术参数、ModusTooIbox的使用教程,全部已经放在官方网站上面。