物联网在结合各种无线技术的智能家居中的应用

ZigBee通过结合网状拓扑和网关形成网络

ZigBee（802.15.4）和BLE（蓝牙®低功耗）是市场上最受欢迎的两种物联网低功耗无线协议，它们各自都有其优势和劣势。ZigBee是一种网状网络协议，旨在通过中等距离传输少量数据。它运行在网状拓扑结构的网络上，这意味着来自单个传感器节点的信息通过一组（或“网状”）模式传输，直到传输到达网关。   ZigBee是一种局域网（LAN），因此是家庭自动化和智能照明的理想协议。尽管ZigBee的应用范围更广，但它仍然相对有限，并不是高度仪器化安装（如工业物联网应用）的最佳选择。由于其网状拓扑结构，ZigBee网络的延迟较高，当多个节点试图通过单个节点传输到网关时可能会导致瓶颈问题。

短距离BLE网络范围和高数据速率

BLE是一种个人区域网络（PAN），专为连接到用户附近的设备而设计，因此BLE的网络范围比ZigBee短得多，但其数据传输速率却高得多。BLE的短时间数据传输速率可达2 Mbit/s。BLE可以在这些短时间的数据传输之间“休眠”，这是ZigBee所不具备的功能，且相比之下，数据和功耗都更低。   许多BLE应用程序设计为使用智能手机作为网关，但这仅在智能手机存在的情况下才有效。可穿戴设备，例如智能手表或健身追踪器也可以充当网关，但用于商业和工业领域的传感器通常无人值守，使得实施智能手机网关不切实际或无法实现。

通过 BLE 和 ZigBee 构建强大的 PAN 和 LAN

事实上，BLE 和 ZigBee 可以相辅相成。一些开发者发现，结合使用 BLE 和 ZigBee 能够打造功能强大的 PAN 和 LAN 设备。   以智能门锁为例，用户可以通过智能手机的 BLE 链接打开门锁。同一个门锁还可以通过 ZigBee 连接到家庭路由器，并通过互联网连接进行控制。因此，当房主接近门时，他们的智能手机可以通过蜂窝网络或 Wi-Fi 与路由器通信，并使用路由器内部的 ZigBee 协议栈自动打开门锁。然而，如果互联网连接出现故障，用户仍然可以通过智能手机使用 BLE 打开门锁。

支持双协议的物联网平台参考设计

Arrow Electronics 提供了一套基于 STM32WB 的参考设计，支持 Zigbee 和 BLE。该解决方案可以在同一硬件上支持 Zigbee 和 BLE 协议栈，并集成了 RF 前端 IC，从而使模块能够生成 20dBm 的输出，以支持远距离应用。此外，该参考应用还可以同时运行 Zigbee 和 BLE 协议栈。   STM32WB 是一款双核、多协议、超低功耗的 2.4GHz MCU 系统芯片。它支持 BLE 5.0 和 IEEE 802.15.4 协议（可单独或同时运行），满足广泛的 IoT 应用需求。该模块基于 ST 优越的超低功耗 MCU，拥有丰富的外设配置，能够缩短开发时间，降低物料清单（BOM）成本，并延长应用的电池寿命。它在小型尺寸中集成了完整的参考设计，围绕同产品线的封装，提供了广泛的认证支持。   参考设计由一套原理图、PCB 图纸、代码示例（例如 PIR 控制、照明控制）以及相关文档组成，旨在简化新产品设计的开发流程。开发者还可以使用包括无线安全性、OTA 软件更新以及电池应用的低功耗待机模式等软件资源。   除了 IoT 控制外，Arrow Electronics 的工程解决方案还将视频和音频流传输功能集成到 STM32WB 中。借助 STM32WB 模块中的 BLE MAC 和双核 MCU 功能，该系统能够将 JPEG 图像和音频传输至范围达 300 米的不同 IoT 设备。开发者可以利用这一独特功能来打造差异化产品。例如，可以为门铃产品添加音频通信功能，创建支持音频的门铃产品，这类门铃可以控制 Zigbee 设备并与 Zigbee 网关进行通信。

结合人工智能技术的智能家居系统

结合人工智能技术，智能家居可以包含连接多个物联网设备的能力，同时支持AI的高级处理和学习功能。亚罗电子公司提供了各种AI智能家居解决方案，包括AI热检测、视频/音频流媒体、语音用户界面、物联网控制，以及AGV（自动引导车辆）。 其与其他解决方案的主要区别在于使用低成本MCU（微控制器），以提供一种针对消费电子市场AI智能家居应用的低成本高性能解决方案。   以下是提供给所有开发者的AI智能家居解决方案列表：

由Arrow Electronics和ST开发的智能家居解决方案使用了两个ST单片机——STM32WB和STM32H7。这些解决方案可以应用于日常生活中的多个场景，包括婴儿监视器、门铃和门锁、智能家居摄像头、游戏机以及智能家电如空调、家庭音响、洗衣机等。

更便利的60GHz毫米波射频收发器

此外，ST开发了一系列基于60GHz毫米波的独特且创新的超低功耗射频收发器（ST60），也被称为毫米波非接触式连接器，已广泛应用于多个领域。   ST60具有低延迟通信响应的优势，其响应时间为7微秒，比5G快100倍。ST60非接触式通信数据速率可以达到每通道6.25Gbps，并且通过组合多个通道能够轻松满足更高的速度需求。在非接触式显示系统中，720p显示需要一个通道，1080p显示需要两个通道，而4K显示则需要四个通道，以满足不同分辨率的需求。   ST60系列有两个型号。ST60A2支持超高数据带宽和工业级温度范围。其SLVS输入接口兼容DP、SATA、PCIe和SGMII千兆以太网等数据通道，这使其具有更广泛的应用范围。而ST60A3则支持适配USB2连接的eUSB2接口。

结论

众多无线传输协议似乎相互竞争，但将它们的优势相结合能够提升系统的功能性和效率。Arrow Electronics与ST合作推出了结合多种通信协议的视频和音频传输系统以及物联网传感器系统。结合人工智能能够使用户界面更直观，目标识别更为精准。这些参考设计将帮助客户加速开发相关智能家居物联网系统，并值得感兴趣的制造商深入了解和参考。