智能家居

智能家居是指通过先进的信息技术和网络通信技术,使各种家庭设备和系统能够自动化、智能化,提高家庭生活的舒适性、便捷性、安全性和能效性。智能家居系统通常包括感知设备、网络连接、智能控制单元和用户界面等组成部分。

近日,深圳市航顺芯片技术研发有限公司(以下简称“航顺芯片”)受邀出席在顺德举办的中国(春季)智能家居技术创新峰会,全方位展示了HK32MCU在智能家电领域内的领先优势。

会上,航顺芯片华南区销售总监陈水平,深入解读了航顺HK32MCU在家电电源与智能控制中的创新技术及应用——

航顺芯片HK32MCU具备低功耗、高可靠和高兼容等特性,可为家电产品提供更具差异化的产品性能和成本优势。目前,HK32C030/C005/C105/C207/R78X和电机专用MCU HK32M05x /06x 等多个系列的产品已广泛应用在主流家电厂商的旗舰产品中,并获得一致好评。

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2023年,航顺芯片HK32C030/C005/C105/C207/R78X系列产品通过了IEC 60730认证,可提供符合CLASS B标准的功能安全库,为智慧家电厂商减少终端产品安全认证的时间与成本,助力缩短产品上市时间,从底层提高产品的稳定性和安全性。

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IEC 60730认证证书

在此次峰会上,航顺芯片展示亮点包括R78点火板、R78 Demo板、高速风筒FOC无传感算法、D010Demo板、空调控制器、香薰机、扫地机、美容仪等多种应用方案。这些基于航顺芯片高端32位微控制器,具备高集成度、高性能和低功耗等优势,可为智能家电制造商提供了优化和定制的解决方案。

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2024年,航顺芯片将陆续推出车规级SoC和低功耗MCU等高端32位MCU产品,进一步丰富公司在专用领域的产品线,继续为客户带来更多高性价比和高可靠性的选择,持续推动智能家电、汽车电子、工业控制等领域的技术发展。

来源:航顺芯片

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新的STM32H7R/S微控制器将嵌入式应用性能提高到一个新水平,适合新一代智能工厂、建筑、基础设施和健康监测设备

服务多重电子应用领域、全球排名前列的半导体公司意法半导体(STMicroelectronics,简称ST;纽约证券交易所代码:STM) 发布了一款新的集MPUMCU两者之长的高性能产品。微处理器(MPU)系统通常更加复杂,处理性能、系统扩展性和数据安全性更高,而微控制器(MCU)系统的优势是简单和集成度高。取两者之长,意法半导体新产品越级进化。

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在采用这些新的STM32H7 MCU后,设备厂商可以更快、更经济地开发智能家电、智能楼宇控制器、工业自动化和个人医疗设备,满足终端市场用户日益增长的需求。具体用例包括增加更丰富多彩的图形用户界面,同时执行多个不同的功能。这些设计往往需要用微处理器(MPU)才能实现。

意法半导体通用MCU部门总经理Patrick Aidoune表示:“很荣幸我们的STM32是世界上很受欢迎的Arm Cortex-M微控制器,而最新的STM32H7系列能够让设计师依托这个强大的生态系统处理更多的用例,它的MPU级特性具有卓越的核心性能,兼备MCU的外设集成度和便利性,而且价格实惠。”

STM32H7R/S MCU的潜在客户Riverdi公司的首席执行官Kamil Kozlowski表示: “这两款MCU集成专用图形处理器和快速存储接口,与我们突破嵌入式显示器极限的使命完美契合。Riverdi选用这款芯片设计下一代显示模组。新MCU有望提高未来屏显的视觉性能和响应速度,为用户带来更具吸引力的用户体验,这代表我们在向客户提供尖端屏显解决方案的研发过程中迈出重要一步。”

STM32H7R和STM32H7S两款新微控制器具有强大的安全功能,能够满足物联网(IoT)应用对网络安全的要求。两款产品的共同安全功能包括防止物理攻击、存储器保护、在运行时保护应用程序的代码隔离保护功能,以及平台验证。此外,STM32H7S产品还增加了更多的强化的安全功能,集成了不可变的信任根、调试验证,以及硬件加密加速器,其中,硬件加密加速器支持最新的加密算法,防止非法访问代码和数据。利用这些安全保护功能,这两款产品聚焦于SESIP3和PSA 3级以下安全认证,满足业内最高的网络安全保护标准。

STM32H7 MCU搭载了在意法半导体迄今发布的产品中性能最高的Arm®Cortex®-M内核(最高运行频率600MHz的Cortex-M7),集成了容量最小的片上存储器和高速外部接口,让工程师能够使用简单的低成本微控制器开发工具,开发性能和灵活性更高的系统。现有产品再细分为两个产品线:STM32H7R3/S3通用MCU和图形处理能力增强的STM32H7R7/S7。开发人员可以在两个产品之间全面共享软件,有效利用项目资源,加快新产品上市。

ABI Research机构高级研究总监Michela Menting表示: “物联网硬件安全是开发者在开发可信设备时追求的永恒目标。难点在于为MCU嵌入式硬件带来高安全性,实现MPU级别的处理性能,同时保证出色的成本效益,这三个标准在市场上通常无法同时满足。新的STM32H7 MCU似乎正是具备这一特质,把安全功能放在首位和中心位置,能够满足消费电子和工业领域多应用对隐私安全的迫切要求。”

意法半导体的新STM32H7 MCU计划2024年4月开始量产。申请样片和询价联系意法半导体当地销售办事处。

意法半导体还提供STM32H7S8-DK演示开发平台,以及价格实惠且可扩展的NUCLEO-H7S3L8 MCU开发板,加快使用新产品开发应用的速度。

详情访问www.st.com/stm32h7rs-product-overview

技术说明:

关于STM32H7系列微控制器,ST的产品策略是在芯片上嵌入Bootflash闪存和SRAM存储器,而应用代码和数据存放在片外存储器芯片上。Bootflash闪存确保系统启动更容易、更安全,与STM32 MCU保持一致,便于开发者沿用熟悉的开发工具和STM32软件包。STM32Cube软件和工具可帮助开发人员设置启动系统,把代码存放在外部存储器内。

开发人员可以自由地选择类型和容量适合应用设计的外部存储器,同时确保物料成本(BoM)具有经济效益;可以从外部存储器执行应用程序代码,也可以将其加载到大容量的SRAM内部存储器。在连接外部存储器芯片的I/O引脚内,存储器加密引擎(MCE)在数据传输期间动态加解密编码数据。该存储器接口在DTR模式下工作频率高达200MHz,确保应用程序运行顺畅,无卡顿。

除了高性能内核外,这款微控制器还集成了其NeoChrom GPU图形处理器,能够实现MPU级别的图形用户界面(GUI),具有丰富的色彩,支持动画播放和3D图效。这两款MCU还集成了显示控制器,能够处理绚丽的高清彩色用户界面,在过去,小小的微控制器很难胜任这个工作。运行图形用户界面仅占用大约10%的主CPU性能,因此,目标应用能够提供媲美智能手机的用户体验,同时还能运行边缘人工智能、通信和实时控制等要求苛刻的应用程序。STM32H7R和STM32H7S两款微控制器都支持ST的TouchGFX GUI开发框架,意法半导体不断更新该框架的功能,使开发人员能够用流畅的图形和动画创造富有想象力的视觉效果。

作为MCU,新产品允许用户设计开发层数比典型MPU少很多的简单的PCB印刷电路板,从而节省成本。新产品给设计人员带来的另一个好处是,有多种封装可选,从68引脚的低成本封装,到最多225引脚的封装,既可以满足成本预算需求,又可以解决外部连接设备数量多的问题,例如,大量传感器输入或通信通道。

此外,与MPU典型做法不同的是,新微控制器还集成了电源管理功能,而MPU则需要一个外部电源管理芯片(PMIC)。

* STM32 是意法半导体国际有限公司(STMicroElectronics International NV) 或其关联公司在欧盟和/或其他地方的注册和/或未注册商标。 特别是,STM32已在美国专利商标局注册。

关于意法半导体

意法半导体拥有5万名半导体技术的创造者和创新者,掌握半导体供应链和先进的制造设备。作为一家半导体垂直整合制造商(IDM),意法半导体与二十多万家客户、成千上万名合作伙伴一起研发产品和解决方案,共同构建生态系统,帮助他们更好地应对各种挑战和新机遇,满足世界对可持续发展的更高需求。意法半导体的技术让人们的出行更智能,让电源和能源管理更高效,让云连接的自主化设备应用更广泛。意法半导体承诺将于2027年实现碳中和(在范围1和2内完全实现碳中和,在范围3内部分实现碳中和)。详情请浏览意法半导体公司网站:www.st.com

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2019年底,中国已成为全球最大的物联网市场,全球15亿台蜂窝网络连接设备中9.6亿台来自中国,占比64%。国内智能家居产品和解决方案的普及程度不断提高,消费者对智能家居设备的需求也不断增加。根据预测,到2025年,中国智能家居市场的规模将达到数千亿人民币,将成为全球最大的智能家居市场消费国,占据全球50%-60%的智能家居市场消费份额。

但是多种IoT技术和众多生态系统并存,互相竞争,彼此之间不能互联互通也成为智能家居行业最大的弊病。对于消费者来说,在购买智能家居设备时,很难确定这个设备是否跟自己选定的生态系统兼容,并且生态系统一旦选定就很难换成其他的厂家;对于开发者来说,开发人员需要针对要支持的生态系统开发相应的产品,费时费力。CSA联盟发起的Matter的出现就是解决各个生态系统之间的互通性,让设备可以通过单一协议与任何Matter认证的生态系统兼容。

Matter是什么

Matter是一套基于IPV6的应用层协议,Matter采用了开源软件开发工具包(SDK)来实现,该工具包不仅包含规范的实现,还包括丰富的示例和可互操作的代码。在OSI模型的上三层中,核心Matter协议适用于任何类型的IPv6传输和网络。控制和其他操作通信是通过IPv6进行的,而蓝牙低功耗(Bluetooth® Low Energy)和NFC可以用于设备的配置。与Thread类似,Matter构建在IPv6之上,它包括强大的加密功能,对设备类型及其数据进行了明确定义,并支持多个生态系统。

Matter还支持桥接其它智能家居技术,如Zigbee、蓝牙Mesh和Z-Wave,这意味着基于这些协议的设备可以通过桥接器作为Matter设备运行。

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图1 Matter协议与TCP/IP和OSI协议并列图

Matter标准的关键点

  • Matter比云对云连接具有更低的延迟和更高的可靠性,因为它是基于IP的本地连接协议。

  • 较低的开发成本:只需构建一次,就可以在所有Matter认证的生态系统中使用。

  • 数据模型是基于Zigbee的ZCL协议上扩展得到。

  • 在所有支持Matter的设备上具有一致的设置体验。

  • 通过其他支持Matter的生态系统进行设备共享和控制。

  • 支持多种不同硬件平台(Wi-Fi-Thread-Ethernet)的设备之间的互操作性广泛。

  • 目前支持的通信协议:Ethernet/Wi-Fi/Wi-Fi + BLE/Thread + BLE(BLE只用于配网)。

  • 绑定配网:需要带外信息(配对码、二维码、NFC等)建立安全通路,单项认证设备,非对称证书链。

  • 通过DCL来存放公共信息,部署在基于区块链技术的平台上防止篡改。

Matter智能家居生态

  • 在Matter智能家居生态中,各种设备可以通过使用相同的Matter协议进行通信和互动。这些设备可以包括智能灯具、智能插座、温度控制器、门锁、摄像头、扬声器等。通过遵循Matter标准,这些设备能够无缝协作,实现统一的用户体验和功能。

  • 不同品牌和设备之间的互操作性是Matter生态的核心。无论来自不同厂商的设备还是不同类型的智能家居设备,只要它们都符合Matter标准,就能够在同一个生态系统中相互连接和通信。

  • Matter生态系统不仅限于单个设备,还可以扩展到多个设备、服务和平台的集合,这样用户可以通过添加更多的Matter设备来构建更为复杂和全面的智能家居系统。

  • Matter智能家居生态系统的目标是为用户提供更便捷、灵活和综合的智能家居体验,通过建立一个统一的生态系统,Matter使用户能够选择和使用各种Matter认证的设备,实现智能家居的集成和控制。

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图2 Matter智能家居布局示例

基于PSoC™ 6的Matter 方案

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PSoC™ 6系列采用超低功耗架构构建,微控制器采用低功耗设计技术,非常适用于电池供电应用。双核Arm® Cortex®-M4和Cortex-M0+架构使设计人员能够同时优化功耗和性能。借助双核结构和可配置的内存和外设保护单元,PSoC™ 6微控制器提供了由Arm的平台安全架构(PSA)定义的最高级别的保护。

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图3  基于PSoC™ 6的Matter解决方案系统框图

  • 该方案为Matter生态系统展示了一个家庭的自动化演示,展示了智能门锁、人体感应传感器和智能照明节点如何无缝协同工作,实现家庭自动化例程。

  • Matter生态系统解决方案可以通过Ethernet、WI-FI和Thread 15.4三种协议进行通信。该解决方案展示了Matter over Wi-Fi和Matter over Thread。使用Matter over Wi-Fi进行通信的智能门锁使用了PSoC™ 6作为应用处理器。演示中的安全元件采用了OPTIGA™ Trust M,配备了一个NFC读卡器,并且使用AIROC™系列超低功耗蓝牙® Wi-Fi组合模块

  • 演示中的人体感应传感器节点使用了XENSIV™传感器系列中的60 GHz雷达传感器,通过Matter over Wi-Fi与PSoC™ 6和AIROC™ WI-FI进行连接,以传输人体存在状态。

  • 系统中的第三个节点是一个使用Matter over Thread进行通信的照明节点。

  • 当居住者靠近门时,正在运行Matter over Wi-Fi的60 GHz传感器会检测到存在,并使用Matter over Thread触发门廊灯的开启。在此演示中,苹果电视充当Matter中枢,完成所有的转换工作,但也可以使用来自其他厂商的Matter中枢替代苹果电视。

  • 解锁门的方法有三种:可以使用来自CIPURSE™系列的NFC卡,可以在由PSoC™ 6上运行的CAPSENSE™技术驱动的键盘上输入PIN码,或者可以使用像Apple Home应用程序这样的移动应用程序打开门锁。

  • 在Apple Home应用程序中,当我们点击解锁时,可以看到门被解锁。作为家庭自动化序列的一部分,当门解锁时,客厅的灯光也会打开。这种类型的家庭自动化还可以触发其他下游事件,比如关闭家庭安全系统或与恒温器进行互动。

  • 当用户关闭门时,客厅中的人体感应传感器不再检测到存在,门锁将自动锁上。然后,当居住者离开门口一段距离时,存在检测会起作用,门廊灯将关闭。这个演示展示了Matter的重要性以及我们如何无缝连接不同的智能家居设备。

  • 该演示支持Matter的多管理员功能,允许智能家居设备在苹果和三星等智能家居系统供应商中同时运行。多管理员功能为您提供了配置智能家居的灵活性,无需强制选择单一的控制器、平台或应用程序。

  • 该方案允许您将照明、人体感应传感器或智能门锁节点添加到苹果或三星智能家居系统中的任一系统中。您可以无缝切换使用苹果Home应用程序和三星SmartThings应用程序,以向Matter智能家居网络添加设备、控制设备并查看每个设备的状态。您可以使用苹果Home应用程序解锁智能门锁,门的状态将在三星SmartThings应用程序中更新。如果您所在的家庭成员使用iOS和Android设备的混合组合,这个功能会非常有用。

  • 方案中的PSoC™ 6智能门锁代码和移动应用程序使用来自公共存储库的标准Matter SDK进行构建,展示了Matter如何简化开发并提高智能家居设备之间的互操作性。

Matter作为一个开放的智能家居标准,具有广泛的支持、真正的互操作性、简化的设备配置和控制,以及安全性和隐私保护等优势,因此具备良好的前景和发展潜力。随着越来越多的公司和设备制造商采用Matter标准,将形成一个庞大的生态系统,越来越多的设备类型和功能纳入标准中。除了传统的智能家居设备,如灯光、开关、锁、家电、安防设备、健康监测设备等设备类型均已加入到标准中,并且Matter的发展还会带动云服务和智能化能力的提升,为大家带来更便捷的智能家居体验。

如需了解更多PSoC™ 6相关信息,请点击此处

本文作者

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钱城都

英飞凌安全互联系统事业部

高级主任工程师

参考文献:

[1] CSA. The Foundation for connected Things,[EB/OL].[2023-06-02].

[2] CSA. connectedhomeip,[EB/OL].[2023-06-02].

[3] Infineon. Getting started with Matter over Wi-Fi on PSoC™ 6 MCUs inModusToolbox™, [EB/OL].[2023-06-02].

[4] Lily Li , Kai Cui .中国物联网连接规模预测,2022—2026[EB/OL].[2023-06-02].

来源:英飞凌官微

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围观 13

例程资料链接如下(群文件也可下载):

BD网盘链接:

https://pan.baidu.com/s/1N7MQY7ETFAbKXCm9ZKGYHA?pwd=pqyq 

提取码:pqyq

一、实验简介

本智能家居系统是一款功能丰富、易于使用的智能家居解决方案,可以通过检测温湿度、光照强度和空气质量等参数,为我们提供更加舒适、健康、安全的居住环境,让用户享受更加智能的生活体验。

该系统采用CW32F030单片机作为核心控制器,通过各种传感器实时监测室内环境参数,并根据预设的阈值进行相应控制。例如,当室内光照不足时,系统会自动打开灯光,确保室内光线充足。室内温湿度数据和空气质量通过屏幕显示,并实时上传到云平台,以实现远程监控。

二、实验器材

本实验使用到了CW32-48F大学计划开发板、ESP8266WIFI模块、DHT11温湿度模块、MQ-135空气检测传感器、光敏电阻模块、热释电传感器模块、LED交通灯模块及Keil5开发环境。

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CW32-48F大学计划板 

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ESP8266WIFI模块

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DHT11温湿度模块

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MQ-135空气传感器模块

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光敏电阻模块

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热释电人体感应模块

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实物图

开发板上预留了ESP8266WIFI模块接口,通过串口与ESP8266通信。

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开发板上预留了DHT11模块接口

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【MQ-135空气传感器模块与单片机接线】:

VCC -- 5V

GND -- GND

DO  -- ×AO  -- PA0

【光敏电阻模块与单片机接线】:

VCC -- 3.3V

GND -- GND

DO  -- ×AO  -- PA4

【热释电人体感应模块与单片机接线】:

VCC -- 3.3V

GND -- GND

OUT -- PB10

【LED交通灯模块与单片机接线】:

R -- PA6

Y -- PA5

G -- PB11

GND -- GND

三、核心代码

main.c:/*传感器数据*/uint16_t ppm=0;            //空气中甲苯浓度uint8_t humidity=0;        //湿度uint8_t temperture=0;      //温度uint8_t Light_intensity=0; //光照强度(0~100)uint16_t adc_result[2]={0}; //保存ADC序列转换结果
/*标识控制位*/_Bool Flag_5s=0;       //5s计时uint16_t time5scnt=0;  //5s计数uint16_t time2scnt=0;  //2s计数_Bool averyflag=0;    //ADC序列采集完成标志位_Bool send_flag=0;    //数据上云控制位
/*自定义函数*/void PIR_Proc(void);    //检测人是否存在void DHT11_Proc(void);  //采集温湿度void MQ135_Proc(void);  //检测空气质量void Photo_Proce(void); //检测亮度void System_Init(void); //系统初始化void Send2OneNet(void); //数据上云void Interface(void);   //数据显示界面void LED_Proc(uint8_t led,uint8_t state); //LED灯
/*主程序*/int main(void){  System_Init();  //系统初始化  Interface();    //界面显示  while(1)  {      PIR_Proc();     //人    DHT11_Proc();  //温湿度    MQ135_Proc();  //空气质量    Photo_Proce(); //光强    Send2OneNet(); //数据上云    ADC_SoftwareStartConvCmd(ENABLE); //启动ADC转换    Delay_ms(500);  }}
/*子程序*/void System_Init(void)  //系统初始化函数{      Lcd_Init();    TFT_Welcome(); //开机界面  LED_Init();      PIR_Init();     //热释电传感器初始化  DHT11_Init();  //温湿度传感器初始化  Buzzer_Init(); //蜂鸣器初始化  while(DHT11_Check()); //检测DHT11是否已连接  BTIM_Init();  //  Usart1_Init(115200);  //调试串口  Usart2_Init(115200);  //ESP8266串口  ESP8266_Init();       //ESP8266初始化  ADC_Configuration();  //ADC序列多次转换模式配置}
void Interface(void)    //界面显示函数{  Lcd_Clear(BLUE);  Gui_DrawFont_GBK16(0,8,WHITE,BLUE,"  智能家居系统 ");  Gui_DrawLine(0,32,128,32,GRAY1);                       //分割线  Gui_DrawFont_GBK16(0,48,WHITE,BLUE," 当前温度:");  Gui_DrawFont_GBK16(0,80,WHITE,BLUE," 当前湿度:");  Gui_DrawFont_GBK16(0,112,WHITE,BLUE," 空气质量:");}
void PIR_Proc(void)   //人体检测函数{  if(ReadPIR())    //有人在  {    Flag_5s=1;   //在中断中开始5s计时    LED_Proc(LED_Yellow,1); //打开黄灯  }  else             //没有人  {    Flag_5s=0;   //清除计时标识    time5scnt=0; //清零计数值    Buzzer(0);   //关闭蜂鸣器    LED_Proc(LED_Red,0); //关闭红灯    LED_Proc(LED_Yellow,0); //关闭红灯  }  if(time5scnt>=500) //计数值超过500,5秒计时到  {    time5scnt=0;  //清零计数值    Buzzer(1);    //打开蜂鸣器    LED_Proc(LED_Red,1); //打开红灯  }  }
void DHT11_Proc(void)  //温湿度采集函数{  char display[8]=" ";  DHT11_Read_Data(&temperture,&humidity);  //采集温湿度  sprintf(display,"%d ℃",temperture);  TFTShowString(3,11,display);  sprintf(display,"%d %%",humidity);  TFTShowString(5,11,display);}
void MQ135_Proc(void)   //空气质量检测函数{  double v_dat=0;  if(averyflag)    //ADC转换完成  {    adc_result[0]/=10;  //采集10次求平均值    v_dat=(double)adc_result[0]*3.3/4960.0;  //AD值传换成电压    ppm = pow((3.4880*10*v_dat)/(5-v_dat),(1.0/0.3203)); //计算甲苯浓度(参数因环境而异)    if(v_dat<0.3)      Gui_DrawFont_GBK16(90,112,WHITE,BLUE,"优");  //依据电压值人为划分空气质量等级    else if(v_dat<0.5) Gui_DrawFont_GBK16(90,112,WHITE,BLUE,"良");    else         Gui_DrawFont_GBK16(90,112,WHITE,BLUE,"差");  }}
void Photo_Proce(void)   //光照强度采集函数{  double v_dat=0;    if(averyflag)  //ADC转换完毕  {    adc_result[1]/=10;  //求平均值    Light_intensity=(1.0-(float)adc_result[1]/4096.0)*100.0;  //转换成光照强度(仅供参考)    v_dat=(double)adc_result[1]*3.3/4960.0; //转换成电压值    if(v_dat>1.5) LED_Proc(LED_Green,1);  //自定义阈值,光照强度过低打开绿灯    else      LED_Proc(LED_Green,0);      }}
void LED_Proc(uint8_t led,uint8_t state)  //LED控制函数{  if(led==LED_Red)    GPIO_WritePin(CW_GPIOA,GPIO_PIN_6,(GPIO_PinState)(state));  else if(led==LED_Yellow)    GPIO_WritePin(CW_GPIOA,GPIO_PIN_5,(GPIO_PinState)(state));  else if(led==LED_Green)    GPIO_WritePin(CW_GPIOB,GPIO_PIN_11,(GPIO_PinState)(state));}
void Send2OneNet(void)  //数据上传函数{  if(send_flag)  {        OneNet_SendData();  //数据上传到OneNET    ESP8266_Clear();    //清除缓存    send_flag=0;    }}
void BTIM1_IRQHandler(void)   //基本定时器1中断{  if(BTIM_GetITStatus(CW_BTIM1,BTIM_IT_OV))    {    if(++time2scnt>200) {send_flag=1;time2scnt=0;} //2s计时    if(Flag_5s) time5scnt++;                       //5s计时    BTIM_ClearITPendingBit(CW_BTIM1,BTIM_IT_OV); //清除标志位  }

四、效果演示

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来源:武汉芯源半导体

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围观 18

近年来,物联网设备正变得越来越强大且智慧,外形尺寸也正在缩小。通信协议的增强正在提供更大的范围和更高的能源效率,消费者正在向他们的住宅添加更多的联网设备。所有这些都意味着实现更复杂功能组合的可能性,多种设备可以无缝且智慧地协同工作,智能家居的市场异常高涨,我国智能家居行业正处于Alot(人工智能+物联网)赋能期,预计2023年后全面爆发。据相关机构测算,2020年,我国智能家居市场规模已达4354亿元,自2017年以来的年度复合增长率高达15.8%,预计2025年突破8000亿元。

智能家居系统应用方案

基于巨大的市场潜力,中科芯着手推出一份高性价比智能家居系统应用方案,以CKS32F103RBT6微控制器(MCU)为主控芯片,外围主要包括烟雾报警模块、温湿度模块、光敏电阻模块、语音控制模块、LCD显示模块、蓝牙通信模块、电源模块、调光电路、调温电路。智能家居系统的硬件框图如图1所示。其中,光敏电阻模块可实时检测室内外光照强度,智能的开关窗帘、窗户以及调节室内灯光强度;烟雾报警模块实时检测室内烟雾浓度,当浓度超过设置的阈值,就会蜂鸣提醒用户;语音控制模块用来语音控制打开关闭空调、地暖等,夜深来临也可语音调节灯光亮度和拉上窗帘等;温湿度模块每秒刷新一次,在LCD显示模块上显示数据;蓝牙通信模块可与智能手机APP数据交互,用户可通过APP实时监控家居状态。

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图1 智能家居系统硬件框图

芯片特性

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中科芯CKS32F103RBT6采用高性能的ARM® Cortex®-M3 32位的RISC内核,最高工作频率为72MHz,FLASH 可达128K字节,SRAM可达20K字节,并广泛集成增强型外设和I/O口。提供标准的通信接口(2个I2C接口、2个SPI接口、3个USART接口、1个USB接口和一个CAN接口),2个12 位ADC,4个通用16位定时器和1个高级定时器。CKS32F103R8T6微控制器工作在-40℃ 至85℃温度范围,2.0V至3.6V的电源电压。这些丰富和外设配置,使得适用于多种应用场合:电机驱动和应用控制、医疗和手持设备、智能家居系统、视频对讲等。芯片资源见表1。

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表1  CKS32F103RBT6芯片资源

来源:中科芯MCU

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围观 70

2022年10月25日,国产创新型MCU芯片企业思澈科技(上海)有限公司(简称“思澈科技”)宣布完成新一轮A+轮融资,融资金额近亿元。本轮融资由兰璞资本领投,沄柏资本、未然资本、老股东君联资本联合参与投资。

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思澈科技是一家专注于创新型高性能、超低功耗物联网MCU的芯片设计公司。产品研发主要聚焦超低功耗物联网的数据采集、处理,以及边缘人工智能推断等领域,以满足AIoT场景下边缘计算对算力、能效比、成本和实时性的综合要求,具体应用涵盖智能穿戴、健康设备、智能家居、智能终端、工业仪器仪表、智能楼宇等。

思澈科技于2021年5月推出的第一代产品SF32LB55x系列是一颗高集成度可穿戴设备主控蓝牙MCU,采用基于安谋中国STAR-MC1的大小核双处理器架构,配备1.4MB片上内存,并集成了具有自主知识产权的ePicasso高性能2D/2.5D GPU、神经网络加速器和超低功耗蓝牙5.2连接。其中,大核主频240MHz,小核主频48MHz,小核运行CoreMark的功耗低至11.8uA/MHz。ePicasso支持缩放、旋转等2.5D动效,叠图效率达到1.5cycle/pixel,结合自主无损压缩解码引擎eZip和MIPI显示接口,可以实现480x480分辨率下24位色60fps的高流畅度表现。超低功耗蓝牙5.2连接灵敏度达到-100dBm,全面支持125k/ 500k/ 1M/ 2Mbps各种速率模式,蓝牙1s间隔连接模式平均功耗仅9.5uA。目前采用该系列芯片的品牌客户产品已全面上市。

思澈科技在今年第三季度推出了全面集成双模蓝牙和音频CODEC的第二代产品SF32LB58x系列。该系列采用双大核+小核的多处理器架构,提供3.74MB内存,集成超低功耗ePicasso2.0双GPU,支持双模蓝牙5.3,经典蓝牙500ms Sniff模式下平均功耗仅为20uA,为可穿戴设备实现超长待机体验提供了有力保障。第二代产品全面支持各类音频应用,集成的音频CODEC和各类音频算法拓展了包括语音助手和蓝牙通话在内的多种功能,可广泛用于腕带类可穿戴电子设备、智能移动终端、智能家居等各种应用场景。

本轮融资由兰璞资本领投,兰璞资本创始合伙人黄节表示:“高集成度、高性能SoC系统级MCU芯片对于推动中国物联网智能穿戴和智能家居市场起着至关重要的作用。思澈科技作为国内创新型高端MCU企业,拥有经验丰富的研发团队和极具竞争优势的产品。我们很高兴能与思澈科技团队合作,兰璞将全力支持思澈在物联网领域以及工业、汽车等更广泛行业的持续发展。” 

沄柏资本表示:“半导体行业是一个特别注重事物发展客观规律的赛道,在短期的市场波动和不确定性下,我们尤为认可思澈这种扎扎实实做事的优秀创业团队,着力技术本身,尊重市场规律。思澈科技通过不断进行产品和技术的迭代,凭借独特的大小核技术,以超低功耗、强计算、高安全性的特色,结合成熟软件平台的优势,逐步获得市场的认可和客户的好评。”

君联资本表示:“思澈科技团队坚持自主创新,自主研发,团队骨干具有丰富的产品定义、大规模量产的全流程经验,在竞争非常激烈的蓝牙MCU赛道展示了公司产品独特的优势,我们相信思澈科技能走得更远更稳。”

未然资本表示:“未然资本很高兴能参与到公司本轮融资,我们看好思澈科技未来的发展,相信思澈科技以其全面的产品规划以及成熟的产品特色,能在产业中脱颖而出,在物联网领域实现更多突破。”

思澈科技表示,感谢客户以及新老股东对公司的信任和支持。在完成此次融资后,公司将持续完善现有高性能超低功耗智能穿戴MCU产品系列的布局,同时积极拓展工业和车用MCU方向,推动新产品的研发;公司将进一步扩大团队规模,不断规划新的技术储备,提升技术指标,把好的技术以贴合客户需求的产品形态带入到更为丰富多样的人工智能物联网领域中,为客户、最终消费者和股东创造更多的价值。

来源:思澈科技

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经历了2021的全球缺芯潮,我们迎来了2022 年,今年,世卫组织认为新冠疫情会得到控制,随着疫情影响减弱,以及AIOT、智慧家居市场、老年健康市场走热,半导体产业会有哪些新的变化?电子创新网采访数十位半导体高管,并以"行业领袖看2022”系列问答形式向业界传达知名半导体眼中的2022 ,这是该系列第五篇报道---来自Silicon Labs首席技术官Daniel Cooley的答复。

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Silicon Labs首席技术官Daniel Cooley

1问、回顾2021 ,贵司有哪些亮点表现?

Daniel Cooley回答:Silicon Labs在2021年将基础设施与汽车业务出售给了Skyworks,从而转型为纯粹专注于物联网的公司,并期许成为提供安全、智能无线连接解决方案的领导企业,以通过不断创新、集成并结合物联网(IoT)产业生态链来保持高速的增长。

在2021年,我们带有Secure Vault安全技术的EFR32第二代无线平台率先获得PSA 3级认证,并荣获全球及国内多个行业大奖。公司主办的第二届Works With物联网开发者大会在全球共吸引了近8,000名行业人士共襄盛举,针对客户和开发者提供了趋势和技术交流的渠道,也成为了领先中国物联网企业向世界展示公司创新的舞台。更联手CSA联盟和亚马逊、苹果及谷歌等大厂致力推展Matter物联网统一标准,并开放超过20%源代码,成为芯片行业中为该标准提供最多代码的贡献者。

同时,Silicon Labs正在从销售单独的产品转向提供完整的产品加服务,从而在产品使用过程中创造持续的价值。Silicon Labs在继续提供最优、最全面的无线连接和安全解决方案的同时,推出了独家的一体化软件开发工具包(Unify SDK)和定制化元件制造服务,与更多的合作伙伴携手推动物联网创新发展。

2问、对于2022 ,您认为有哪些行业热点会激发对半导体的需求?

Daniel Cooley回答:5G、人工智能(AI)、汽车、物联网(IoT)、以及正在兴起的元宇宙等等,都离不开半导体产业的发展,也会给半导体产业带来新的发展动力。目前,物联网已进入繁荣发展时期,其拥有成熟的技术和蓬勃兴旺的生态系统。即使在这个充满挑战的时代,物联网等市场仍然为半导体产业带来了巨大的机遇。到2023年,全球的微控制器(MCU)出货量预计将达到300亿颗,并且没有放缓的迹象。

如今,物联网除了已经进入智能家居领域,以及逐渐增加的智慧城市领域,全新的、创新的商业和工业物联网应用正在推动物联网市场向前发展。从零售到医疗保健,从能源到制造,各行各业都在利用物联网的价值来提高生产率、可持续性和运营安全性。也就是说,数字化转型和智能化落地,将推动半导体产业继续保持高速发展。

3问、对这些新的点,贵司有什么产品布局和应对策略?

Daniel Cooley回答:Silicon Labs在十多年前就开始着眼于物联网。我们对技术进行了投资,并携手志同道合的客户一起开展创新,同时我们围绕着拥有巨大潜力的智能联网设备建立起了一个生态系统。在广大用户、Silicon Labs和同行的努力下,物联网终于到了大发展的阶段。在推动物联网技术走向普及应用的同时,Silicon Labs立足长远做了以下几项布局:

在物联网领域,无论从传感器、边缘到云的哪个环节,先进的信息安全技术对所有人都是一种基础技术。早在2020年初,Silicon Labs就宣布推出了Secure Vault安全功能新套件,以帮助可连接设备制造商应对物联网(IoT)中不断升级的安全威胁和监管压力。随后,带有Secure Vault安全技术的Wireless Gecko Series 2平台通过了业内等级最高的PSA 3级安全认证,大大降低了物联网安全漏洞和知识产权受损的风险。

在2022年及以后,安全的物联网解决方案会变得越来越重要,Silicon Labs通过设计来集成网络安全功能。在2021年9月,我们推出了自己的定制化元件制造服务(CPMS),允许设备制造商在工厂中定制其所使用的Silicon Labs硬件产品(无线SoC、模块、MCU)。这从本质上为芯片(以及使用它的任何设备)提供了信任根,可以支持客户在芯片出厂前安全地配置芯片。

这样,客户就不仅可以在芯片的整个生命周期中对其进行追踪,而且可以在物联网产品的整个生命周期为其提供可靠的身份认证和验证。该服务凭借新增的、业界首创的定制式物联网设备身份注入凭证,加强了我们的Secure Vault物联网安全技术。它可以防止攻击者使用联网产品作为网络切入点。服务中还包括专用的长期软件开发工具包支持,可以覆盖长达10年的物联网产品生命周期。

4问、2022 年,您认为客户对半导体产品会有哪些新的需求?

Daniel Cooley回答:从零售到医疗保健,从能源到制造,数字化转型正在推动各行各业都需要不断创新的半导体产品来提高生产率和可持续性。除了我们前面提到的在2022年及以后,安全的物联网解决方案会变得越来越重要之外,我们认为新的、具有更高互操作性、可靠性和安全性的物联网通信协议,以及对泛在人工智能/机器学习的支持,将会是市场对半导体产品提出的新需求。

由CSA联盟发布,亚马逊、苹果、谷歌和Silicon Labs等公司参与发起的

互联互通,它提供跨物联网网络、生态系统和设备的互操作性、可靠性和安全性的特性,它是一种建立在现有IP连接协议之上的连接标准,可实现跨物联网系统(包括嵌入式设备、移动应用程序和云服务)的无缝通信。Silicon Labs为Matter物联网统一标准开放了超过20%源代码,成为芯片行业中为该标准提供最多代码的贡献者。

此外,机器学习方面的进展正在打开通往崭新未来的大门且将影响深远。用户可以从边缘的机器学习中获得诸多好处。机器学习算法可以训练模型,评估模型本身的性能,并进行预测,这是非常令人兴奋的。在我们的世界中,机器学习应用可以在生活舒适化应用场景所使用的微型设备上运行,这些应用场景包括预测性维护、楼宇自动化、音频分析的配置,以及自主操作的视觉和运动检测等。

5问、贵司在2022年的产能情况如何?

Daniel Cooley回答:不出意料,全球半导体短缺的新闻已经蔓延充斥在各种媒体上,从汽车交付的延迟到消费产品更高的价格等等,其影响更已逐渐渗透到我们的日常生活当中。一方面,芯片短缺显示半导体在全球经济中发挥的关键作用,迫使物联网参与者适应并提供新的方法来满足客户的期望。在Silicon Labs,我们将继续与客户携手合作,确保我们能优先倾听并了解他们的需求,然后继续投入产品开发。倾听客户需求是不可或缺的,因为我们首先必须了解让我们发展到此一阶段的要素,以避免重蹈历史覆辙。

6问、预计2022年全球半导体市场将继续增长,营收将突破6000亿美元以上,在这样的背景下,您认为中国本土公司和国外公司该会如何竞合?

Daniel Cooley回答:我们看到许多芯片厂商进入了物联网市场,而现在该市场将进入整并阶段。

物联网和半导体领域的增长势头将带来两方面的影响:一方面,我们将看到一些企业的价值大幅增长;而另一方面,则会导致其他公司退出市场竞逐。当企业收入增加时,预算也得以提升,这会使得新入局者难以获得立足之地——除非他们能够承担自己入局的成本。许多公司将寻求通过并购来提高利润率,并从由此产生的规模经济中获益。

你无法通过细分市场赢得胜利。物联网设备不会在单一协议上运行,占主导地位的厂商将会在其产品组合中涵盖所有无线技术选项。在Silicon Labs,我们用了十年的时间来做到支持每一种无线技术,成为了全球最早推出多协议物联网芯片平台的企业。借助近期发布的一体化软件开发工具包(Unify SDK),我们也有望在行业中起到重要的桥梁作用,支持全球包括中国厂商在内的物联网云服务和平台开发人员在他们的设备中设计各种功能,从而协助他们在现有和未来的无线协议之间实现互操作。

新的一年即将到来并有望成为芯片供应商的转捩点。技术已经成熟,时机也已成熟。很快,物联网、边缘和网络技术的优势将对所有行业产生影响——当然,提供安全性仍是实现一切的首要任务。(完)

注:Matter是一个智能家居开源标准项目,由亚马逊、苹果、谷歌、ZigBee联盟联合发起,旨在开发、推广一项免除专利费的新连接协议,以简化智能家居设备商开发成本,提高产品之间兼容性。2021年5月11日,CHIP更名为Matter,ZigBee联盟也更名为连接标准联盟。

来源:电子创新网张国斌
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基于广阔的市场空间、5G、IOT、AI等技术快速迭代、新基建的政策红利以及新消费形势的需求,智能家居产业蓬勃发展。当前,传统电灯开关的局限性已经暴露,随着经济水平的发展,消费者对生活的品质产生了强大的提高需求,面对这样的市场需求,便捷的智能开关取代传统开关已经成为大势所趋。

2014年,亚马逊推出了自有的智能语音助手Alexa,直接通过语音便可以下达指令,远程控制实现家居智能化,简单来说,Alexa就相当于智能家居系统的“大脑”。要实现这样理想的智能家居系统,除了Alexa这样的“中枢”,还必须通过底层的硬件-半导体芯片平台去承载和实现,雅特力AT32F415系列MCU已实现支持亚马逊的Amazon Connect Kit (ACK)功能,并在亚马逊的官方产品智能调光开关批量量产。通过支持Alexa的智能音箱或APP应用程序,为墙面开关添加语音控制功能,从传统开关轻松升级为智能开关。

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雅特力MCU主要实现墙面开关的控制功能和集成了亚马逊的Wi-Fi简单设置功能,帮助客户以更少的步骤快速连接家用设备,并以其高性能、小体积,满足了墙面开关对元器件小体积的需求。你可以在任何地方实现对灯光亮度的强弱调节、灯光软启动、定时控制、场景设置等功能,无需智能家居集线器,无需额外的智能设备或应用程序,达到安全、节能、舒适、高效的特点。

“雅特力AT32

1月5日,由亚马逊云科技(Amazon Web Service)和江西嘉捷鑫源科技有限公司(Innotech)主办,上海浦东智能照明联合会和深圳跨境电子商务协会协办的《亚马逊云赋能智能家居生态高峰论坛》在深圳福田香蜜湖万豪酒店举办。众多行业伙伴欢聚一堂,深入探讨云端前沿科技,共谋企业实现云端数字化创新与落地实践,展望行业发展未来。雅特力作为战略合作伙伴应邀参加此次峰会,副总经理黄呈俊和产品市场经理林金海先生作为代表出席活动,期待与行业伙伴共同打造智能家居生态体系。

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“嘉捷鑫源联合创始人叶建胜(右二)、雅特力科技副总经理黄呈俊(左三)与亚马逊团队合影"
嘉捷鑫源联合创始人叶建胜(右二)、雅特力科技副总经理黄呈俊(左三)与亚马逊团队合影

关于雅特力

雅特力科技于2016年成立,是一家致力于推动全球市场32位微控制器创新趋势的芯片(MCU)设计公司,专注于ARM ®Cortex®-M4/M0+的32位微控制器研发与创新,全系列采用55nm先进工艺及ARM® Cortex®-M4高效能或M0+低功耗内核,缔造M4业界最高主频288MHz运算效能,并支持工业级别芯片工作温度范围(-40°~105°)。

雅特力目前已累积相当多元的终端产品成功案例:如微型打印机、扫地机、光流无人机、热成像仪、激光雷达、工业缝纫机、伺服驱控、电竞周边市场、断路器、ADAS、T-BOX、数字电源、电动工具等终端设备应用,广泛地覆盖5G、物联网、消费、商务及工控等领域。

来源:AT32 MCU 雅特力科技
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物联网技术的进步推动了智能家居安全系统的发展,该系统可为消费者提供安全性、便利性和能源效率。新的传感技术和无线协议(如无线局域网(Wi-Fi))已经创造了一系列器件,可以监控安全设备、门禁设备、家用电器、能源管理设备、电源插座、照明和娱乐系统。图1说明了支持智能家居的物联网技术的广度。

“图1:智能家居技术的优势包括对娱乐、家电、门禁、电源和能源以及安全的控制。"
图1:智能家居技术的优势包括对娱乐、家电、门禁、电源和能源以及安全的控制。

智能家居安防市场是一个充满活力的市场。住宅安全摄像头的单位出货量预计将从2018年的5400万台增长到2023年的1.2亿台。这意味着17%的大幅复合年增长率(CAGR)。在这个市场上有很大的创新和新产品的机会。

可靠等于安全

智能家居安防产品需要高度可靠才能赢得市场份额。随着越来越多的厂商进入市场并且产品差异化程度缩小,产品质量将成为消费者更大的决定因素。因此,产品需要对过载和瞬变具有高可靠性。以下段落将为家庭安全系统的设计人员提供使用和选择保护和控制其电路的元件的建议。用于保护以下产品的元件将被介绍:

  • 有线和无线安全摄像机
  • 有线门铃摄像机

有线安全摄像机

有线安全摄像机系统通常是固定安装的安全系统,用于监视住宅周围的区域。图2显示了有线安全摄像头以及用于保护和控制摄像头的推荐元件。这些摄像机由交流线路供电,容易受到交流电源线上传播的过载和瞬变的影响。此外,所有与外部环境的连接都会受到静电放电(ESD)的影响。

设计人员将需要保护其摄像机电路免受这些危险条件的损害。图3显示了有线安全摄像机以及为确保产品可靠而推荐使用的保护和控制元件的框图。

“图2:有线安全摄像机示例以及推荐的保护和控制元件"
图2:有线安全摄像机示例以及推荐的保护和控制元件

“图3:有线安全摄像机方框图,显示电路及其推荐的保护和控制元件。"
图3:有线安全摄像机方框图,显示电路及其推荐的保护和控制元件。

电源适配器

电源适配器与交流电源线连接,并且需要保护以防止电源线电流浪涌和电压瞬变。我们建议使用熔断器进行过载保护,使用金属氧化物变阻器(MOV)来保护瞬态电流浪涌,并使用瞬态电压抑制器(TVS)二极管来保护瞬态电压。这三个元件以及为您的设计选择的参数,将确保电源适配器对过载和瞬变具有高可靠性。

选择慢速熔断器,以避免由于开关电源浪涌电流而造成熔断器损坏。但是,为避免损坏电源适配器电路,请选择能够对连续过载(例如在几秒钟内达到200%过载)快速响应的熔断器。

选择熔断器时,请不要忽略其它关键参数。确认熔断器的额定电压是否超过电源可以达到的最大线路电压。另外,请确保分断额定值高于电路可能遇到的最坏情况下的电流过载。

适当的分断额定值将避免由于交流线路产生较大的瞬时过载而对熔断器造成物理损坏。由于电源空间有限,因此请寻找满足要求的小型熔断器。最后,使用具有UL / IEC认证的保险丝来简化和加快产品安全合规性鉴定。

例如,对于雷电引起的大的高能量浪涌,请使用金属氧化物变阻器(MOV)来保护电源,该金属变阻器的位置应尽可能靠近电源的输入。MOV可以吸收高达10 kA的浪涌电流,并且可以吸收超过500 J的峰值脉冲能量。由于MOV与电源线接触,因此请使用UL / IEC认证的元件。

您要考虑的第三个保护元件是瞬态电压抑制器(TVS)二极管,用于保护下游电路免受电压瞬变的影响。TVS二极管对瞬变的响应速度极快,不到1ps。在抑制瞬变时,TVS二极管将其输出钳位在低电压,以保护敏感电路。TVS二极管有单向和双向两种版本,钳位电压范围很广,最低可达10V。

直流输入级

直流输入级为控制板、电机驱动器和图像传感器接口提供直流电压。我们建议此电路同时使用电流过载保护和暂态电压保护。传统熔断器或可复位聚合物正温度系数(PPTC)熔断器都是可选的。这两种类型的熔断器都有表面贴装版本可供选择,因此占用的PCB空间最小。TVS二极管可同样采用节省空间的表面贴装封装,可承受峰值脉冲功率高达5000 W的瞬变。

控制板

控制板包含摄像机智能电路。控制板包括MCU、视频存储器和有线接口电路,有线接口电路使用PoE协议在交流电源线上传输信息。控制板的两个电路应具有保护元件。这两个电路是有线接口和存储电路。

有线接口与外部环境连接,应具有电流过载和暂态电压保护。与直流输入级一样,选择常规熔断器或可复位熔断器进行电流过载保护。为了防止电压瞬变,我们推荐一种特殊的元件,TVS二极管阵列。TVS二极管阵列保护PoE I/O线路免受ESD和其它高压瞬变的影响。

图4显示了与齐纳二极管相结合的双向二极管阵列,可承受±30 kV的ESD冲击。这些二极管具有较低的1pF/端口电容,可将其对PoE协议传输和接收信号的影响降至最低。如图4所示的二极管阵列配置可采用表面贴装封装,它们占用的PCB空间最少。

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图4:设计用于多个I / O端口ESD保护的TVS二极管阵列

电机驱动

电机驱动模块具有一个平移和倾斜电机电路,可将摄像机定位以跟踪运动。对于此电路,我们建议使用一个控制元件,即光电隔离固态开关。光学隔离可防止电机噪声和瞬变耦合回平移和倾斜控制电路中。固态开关可提供无抖动开关,以实现对电机的平稳控制。寻找具有零交叉开关的固态开关,以最大程度地减少电动机的启动瞬变。另外,寻找具有限制电流功能的开关,以防止电机停转。

无线安全摄像机

为了监视内部空间,无线安全摄像机体积很小,可以轻松放置在任何地方。有关无线摄像机的示例,请参见图5。图6显示了无线摄像机的方框图以及该设备的推荐保护和控制元件。

“图5:带有推荐保护元件的无线安全摄像机示例"
图5:带有推荐保护元件的无线安全摄像机示例

“图6:无线安全摄像机的方框图以及推荐的保护和传感元件"
图6:无线安全摄像机的方框图以及推荐的保护和传感元件

适配器

USB适配器是无线安全摄像机的电源。由于USB适配器连接到交流电源,因此必须保护其免受电流过载和电压瞬变的影响。与为有线安全摄像机供电的电源适配器类似,USB适配器应具有用于过电流保护的熔断器,用于雷击的MOV和用于ESD保护的TVS二极管。

如果设计将使用USB Type-C协议,那么USB Type-C高密度连接器需要热感应来检测连接器引脚之间的短路。符合USB Type-C设计的热敏元件将避免在灰尘或污垢使相邻的连接器针脚短路时损坏电缆和连接器。请参阅USB Type-C 标准2。在纠正导致温度升高的问题后,传感元件会以低电阻复位。

电池组

如果电池组在短路状态下发生故障并过热,则应监控电池组的过电流情况。此外,电池管理单元和USB可以经受静电放电(ESD)。我们建议使用可复位熔断器,即PPTC表面贴装保险丝,以防止因电池组故障而产生的过电流。达到200%的过载时,PPTC熔断器将在不到一秒的时间内动作,以防止一个短路的电池对多个电池造成损坏。

电池管理装置和USB电路应具有ESD保护。我们建议使用钳位电压低的多层金属氧化物压敏电阻来保护半导体元件。当节省PCB空间是一个重要的考虑因素时,可以使用节省空间的0402表面贴装封装的多层MOV版本。

如果USB电路符合USB Type-C协议,则应使用和推荐用于USB适配器相同的热敏元件来保护USB电路中匹配的USB插座。有关将热敏指示器设计为USB Type-C电路的更多详细信息,请参阅我们的设计和安装指南3。

控制板

控制板包含用于控制摄像机并保存视频数据的数字电子设备。控制板需要针对瞬态和静电放电(ESD)的保护。对于此电路,我们建议使用一个可承受±30 kV的齐纳TVS二极管。该TVS二极管的泄漏电流低于0.5 µA,只从电路中汲取最少的功率。该二极管还占用少量PCB空间,可以安装在0201表面贴装封装中。

无线接口

无线接口与外部无线设备(例如计算机,智能手机和移动平板电脑)进行通信。由于该电路暴露在内部环境中,因此该电路容易受到ESD的影响。在这种情况下,请考虑使用聚合物ESD抑制器。聚合物ESD抑制器可保护电路免受高达+/- 15 kV的ESD冲击(通过空气)和±8kV的人体接触。此外,其低于0.2 pF的低电容不会降低信号传输或接收的性能。

门铃摄像机

有线门铃摄像机已经成为一款非常受欢迎的产品,可以远程查看访客。图7显示了门铃摄像机示例,图8显示了带有推荐保护和控制元件的方框图。

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图7:有线门铃摄像机示例以及推荐的保护和控制解决方案

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图8:带有推荐保护和控制元件的有线门铃摄像机方框图

电源装置

电源装置与来自交流电源线的降压交流电压连接,可承受电流过载和电压瞬变,如雷电引起的瞬变。与其它电源电路一样,熔断器可以防止电流过载。为了防止交流线路上的电压瞬变,请选择能吸收功率高达4kW瞬变的TVS二极管。考虑使用光学隔离固态继电器来控制其它电路的电源,并防止电源线上的噪声和瞬态传播到下游电路。

电池组

电池组为控制板和用户界面提供备用电源。电池组及其子单元、电池管理单元和USB电路需要使用为无线摄像机中的相同电路推荐的类似元件进行过电流和瞬态保护。增加一个TVS二极管将确保抑制电压瞬变和ESD冲击。与无线摄像机中的电池组一样,如果USB Type-C协议是设计要求,我们建议对USB电路进行热感应。

用户界面

用户界面会受到人为接触的静电放电的影响。使用TVS二极管来保护用户界面免受ESD的影响。如果门铃摄像机将在欧洲销售,则需要在激活门铃和摄像机之间进行切换,以符合欧洲隐私法规。请考虑使用固态继电器来消除机械继电器触点弹跳和电磁干扰(EMI)的产生。

控制板和无线接口

门铃摄像机的控制板和无线接口电路的功能与无线摄像机相同。为无线摄像机中的这些电路推荐的保护元件将适用于门铃摄像机中的相同电路。

新冠肺炎大流行正在影响安全摄像机的设计

一些安全摄像机制造商正在适应新冠肺炎大流行带来的“新常态”。他们正在将红外热感测技术添加到摄像机中,这样就可以对到家里或企业的访客的温度进行离散监控。温度测量可能成为未来智能家居安防系统的标准功能。随着安全摄像头越来越复杂,包括这方面的健康安全,结合适当的电路保护有助于开发更可靠和强大的设备。

“图9:安全摄像头增加了热扫描功能来监控体温以防止新冠肺炎
图9:安全摄像头增加了热扫描功能来监控体温以防止新冠肺炎

家用安全摄像机的适用标准

表1所示的两个安全标准定义了对音频/视频通信技术设备和电池(例如锂电池)的要求。IEC 62368-1涉及了监控设备的安全要求;第二个标准IEC 62311-2规定了确保锂电池和电池安全的要求。锂电池的不当组装和操作可能会导致火灾;因此,对这些类型的电池进行监控至关重要。不遵守这些标准将导致重新设计工作和再次向标准机构提交认证。项目成本将会增加,产品的推出可能会推迟。

“表1:具有监控摄像机的产品的安全标准"
表1:具有监控摄像机的产品的安全标准

保护的价值

通过将保护和感测元件作为设计目标,并在项目早期将标准合规性纳入其中,您可以经济高效地开发出强大而可靠的智能家居安全系统。当然,您的设计总是在性能和总拥有成本之间进行权衡。虽然有些技术的成本可能比其它技术高,但其它因素可能表明,最低的总拥有成本需要成本更高的元件技术。选择保护,控制和传感元件时,请充分利用元件制造商的工程专业知识。使用值得信赖的供应商可以节省您的时间和资源。

可靠性和效率提高了您的智能家居安全系统的声誉。高质量的声誉可以导致市场份额的增长和收入的增长。从而提高了盈利能力。

来源:力特奥维斯Littelfuse
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