【導讀】智能家居（Smart Home）是指通過先進的信息技術，使家庭設備和係統實現互聯互通，提高家居生活的便利性、安全性、節(jie)能(neng)性(xing)和(he)舒(shu)適(shi)性(xing)的(de)一(yi)種(zhong)家(jia)居(ju)生(sheng)活(huo)方(fang)式(shi)，已(yi)經(jing)成(cheng)為(wei)當(dang)前(qian)最(zui)熱(re)門(men)的(de)應(ying)用(yong)之(zhi)一(yi)
，其(qi)中(zhong)用(yong)於(yu)將(jiang)設(she)備(bei)進(jin)行(xing)互(hu)聯(lian)的(de)低(di)功(gong)耗(hao)無(wu)線(xian)連(lian)接(jie)技(ji)術(shu)，便(bian)成(cheng)為(wei)智(zhi)能(neng)家(jia)居(ju)應(ying)用(yong)的(de)關(guan)鍵(jian)。本(ben)文(wen)將(jiang)為(wei)您(nin)介(jie)紹(shao)當(dang)前(qian)的(de)低(di)功(gong)耗(hao)無(wu)線(xian)連(lian)接(jie)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)
，以(yi)及(ji)由(you)Nordic所推出的相關解決方案。

智能家居（Smart Home）是指通過先進的信息技術，使家庭設備和係統實現互聯互通，提高家居生活的便利性、安全性、節(jie)能(neng)性(xing)和(he)舒(shu)適(shi)性(xing)的(de)一(yi)種(zhong)家(jia)居(ju)生(sheng)活(huo)方(fang)式(shi)，已(yi)經(jing)成(cheng)為(wei)當(dang)前(qian)最(zui)熱(re)門(men)的(de)應(ying)用(yong)之(zhi)一(yi)，其(qi)中(zhong)用(yong)於(yu)將(jiang)設(she)備(bei)進(jin)行(xing)互(hu)聯(lian)的(de)低(di)功(gong)耗(hao)無(wu)線(xian)連(lian)接(jie)技(ji)術(shu)，便(bian)成(cheng)為(wei)智(zhi)能(neng)家(jia)居(ju)應(ying)用(yong)的(de)關(guan)鍵(jian)。本(ben)文(wen)將(jiang)為(wei)您(nin)介(jie)紹(shao)當(dang)前(qian)的(de)低(di)功(gong)耗(hao)無(wu)線(xian)連(lian)接(jie)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)，以(yi)及(ji)由(you)Nordic所推出的相關解決方案。

低功耗無線連接技術串聯起智能設備

智能家居係統通常由各種傳感器

、執行器、網絡設備和智能控製器組成
，通過互聯網連接
，實現設備之間的通信和遠程控製。常見的智能家居應用包括智能照明係統

、智能安全係統、智能家電控製、智能溫控係統、語音助手與智能音響、智能窗簾和窗戶
、智能家庭娛樂、健康監測係統、智能廚房等。

這些智能設備通常都需要采用低功耗無線連接技術來將其串聯起來
，以實現便利的通信與互連
，目前主要的智能家居無線連接協議包括Matter
、Thread、藍牙低功耗（Bluetooth LE）、Wi-Fi、Zigbee、蜂窩IoT和NR+等
，這些無線連接技術各有其特性

，以適用於各種不同的應用需求。以下將為您簡介幾種主要的無線連接技術的發展與功能特性。

Matter

Matter提供了構建應用的共享基礎
，其目標是實現設備和生態係統之間的互操作性，旨在讓開發人員輕鬆創建安全可靠的解決方案。Matter最初是於2019年12月啟動的CHIP（Connected Home over IP）項目。啟動公司包括亞馬遜

、蘋果、穀歌以及Nordic等其他公司，其目標是就家庭互聯設備的統一應用層標準達成一致。

Matter解決方案將能夠與主要的智能家居生態係統（例如蘋果的Siri、穀歌的Assistant和亞馬遜的Alexa）互操作
，Matter使用Thread

、Wi-Fi和以太網進行傳輸，並使用藍牙低功耗進行調試。所有基於Thread的Matter設備都需要同時具備藍牙低功耗功能，以便能夠向網絡添加新設備。

Wi-Fi

Wi-Fi（Wireless Fidelity）是一種無線通信技術，用於在設備之間進行數據傳輸
，Wi-Fi技術使得設備無需使用傳統的有線連接方式，即可通過無線信號進行通信和連接到互聯網


，是目前應用最廣泛的一種無線通信技術。

Wi-Fi聯盟（Wi-Fi Alliance）製定了一係列的Wi-Fi標準
，如802.11a、802.11b
、802.11g
、802.11n、802.11ac和802.11ax（Wi-Fi 6），每個標準都引入了新的技術，提高了速度、可靠性和性能。新版的Wi-Fi 6對於那些需要快速
、可靠和高容量無線連接的應用特別有利。此外，像是智能恒溫器、安全攝像頭和照明係統等智能家居設備
，也可以受益於Wi-Fi 6改進的範圍和覆蓋範圍，以及在單個網絡和基於IP的通信上支持更多設備的能力。

藍牙低功耗

藍牙低功耗（Bluetooth Low Energy，BLE）shiyizhonglanyajishudebianzhong
，zhuanmenshejiyongyuzaidigonghaohuanjingxiatigongduanjulitongxin。lanyadigonghaojishuzuixianzhedetexingzhiyishiqidigonghaosheji，shiyongyuxuyaochangshijianyunxingdeshebei
，ruchuanganqi
、可穿戴設備和健康監測器。

藍牙低功耗的設計重點是提供短距離通信，通常在10米到100米(mi)的(de)範(fan)圍(wei)內(nei)

，這(zhe)有(you)助(zhu)於(yu)防(fang)止(zhi)不(bu)必(bi)要(yao)的(de)能(neng)量(liang)消(xiao)耗(hao)。藍(lan)牙(ya)低(di)功(gong)耗(hao)被(bei)設(she)計(ji)成(cheng)在(zai)短(duan)時(shi)間(jian)內(nei)建(jian)立(li)連(lian)接(jie)，快(kuai)速(su)傳(chuan)輸(shu)少(shao)量(liang)數(shu)據(ju)。這(zhe)適(shi)用(yong)於(yu)在(zai)移(yi)動(dong)設(she)備(bei)之(zhi)間(jian)共(gong)享(xiang)小(xiao)文(wen)件(jian)，或(huo)在(zai)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)移(yi)動(dong)設(she)備(bei)之(zhi)間(jian)傳(chuan)輸(shu)數(shu)據(ju)的(de)場(chang)景(jing)。

Thread

Thread是一種低功耗
、IPv6（Internet Protocol version 6）基礎的無線通信協議
，專為物聯網（IoT）設計。Thread被設計為一種低功耗協議，適用於連接大量低功耗設備的場景。它通過采用低功耗的休眠模式
、快速喚醒和靈活的數據傳輸機製來降低設備的功耗。

Thread支持自組網，設備可以在沒有中央控製器的情況下自動組成網絡。這使得網絡的擴展變得更加容易，新設備可以輕鬆加入並參與網絡。Thread是建立在IPv6之上的，為設備提供全球唯一的地址，這使得設備能夠直接與互聯網通信，支持端到端的通信方式。

Zigbee

Zigbee是一種專為低功耗、低數據傳輸率和短距離通信設計的無線通信協議

，適用於需要長時間運行的電池供電設備，比如傳感器
、智能家居設備等。Zigbee的設計目標之一是提供短距離通信
，通常在10到100米範圍內，這使得它非常適用於設備之間的近場通信，如智能家居、工業控製等領域。

Zigbee支持自組網
，設備可以動態地加入和離開網絡，而無需中央控製器。這使得網絡可以自適應變化，並且具有一定的彈性。Zigbee的數據傳輸率相對較低，適用於傳感器數據、控製命令等小量數據的傳輸，有助於降低功耗。

蜂窩物聯網（LTE-M和NB-IoT）

在評估最適合您的物聯網（IoT）應用的低功耗廣域網（LPWAN）技術時
，考慮技術規格之外的各種因素至關重要
，技術規格本身可能與實際性能存在很大差異。這些是蜂窩物聯網（包括NB-IoT和LTE-M）比LoRaWAN
、Sigfox、Wi-SUN或其他LPWAN更適合您的物聯網項目的一些關鍵原因。

蜂窩物聯網在利用現有全球基礎設施的授權頻段中運行，雖然它們需要訂閱費，但它們保證了廣泛的覆蓋範圍、可擴展性、內置的服務質量
、可靠性和不妥協的安全性。NB-IoT和LTE-M技術的開發是為了實現低功耗、大規模機器類型通信應用。

革命性的多協議SoC支持物聯網應用

Nordic提供廣泛的無線多協議SoC產品組合，其中一款革命性的緊湊型超低功耗多協議SoC（係統級芯片）nRF54H20
，具有卓越的處理能力
、大量內存和出色的效率，以及全新的多協議無線電和最先進的安全功能
，將使開發人員能夠構建創新的物聯網產品。

nRF54H20可減小設計尺寸，用高度集成的SoC替換多個元器件，並可延長電池壽命或減小電池尺寸，支持高效處理、超低功耗無線電和最小睡眠電流。nRF54H20支持遠距離傳輸，具有10 dBm TX功率、藍牙低功耗的-100 dBm RX靈敏度和802.15.4的-104 dBm。nRF54H20並可防範安全威脅，通過安全啟動
、安全固件更新
、安全存儲和防禦物理攻擊，提供最先進的安全性。

nRF54L15則是下一代多協議SoC，它是一款超低功耗藍牙5.4 SoC
，具有全新的多協議無線電和先進的安全功能。nRF54L係列具有出色的處理能力和效率
、擴展的內存和新的外設
，所有這些都采用更緊湊的封裝。

藍牙低功耗旗艦SoC滿足複雜物聯網應用需求

除了上述的nRF54H20與nRF54L15 SoC之外，Nordic還推出一款藍牙低功耗旗艦nRF5340 SoC，它是nRF53係列中的首款SoC，也是全球首款配備兩個Arm® Cortex®-M33處理器的無線SoC
，兩個靈活的處理器和高級功能集的組合，使其成為低功耗音頻
、高級可穿戴設備，和其他複雜物聯網應用的理想選擇。

nRF5340是一款一體化SoC，包括最突出的nRF52®係列功能的超集。藍牙® 5.4
、高速SPI、QSPI
、USB、高達105℃的工作溫度等功能，並與更高的性能、內存和集成度相結合，同時最大限度地降低電流消耗。它還提供安全功能

，例如可信執行、信任根和安全密鑰存儲。

此外

，Nordic還有nRF52係列，nRF52係列由七個多協議藍牙5.4 SoC組成
，集成了強大而高效的64 MHz Arm Cortex-M4 CPU
，它的閃存範圍為192 KB至1024 KB，而RAM範圍為24 KB至256 KB。nRF52係列提供更簡單、經濟高效的選項和高度先進的選項，並且全部具有超低功耗。

nRF52和nRF53係列是基於全閃存的SoC
，閃存可為您的產品帶來完全的靈活性和可升級性。它們可以在工廠或現場通過無線設備固件升級（OTA DFU）重新編程，這樣可以隨時隨地進行產品更新和功能添加。

Nordic針對IoT應用的低功耗廣域網（LPWAN）技術
，還推出了nRF91係列，通過在微型10x16mm係統級封裝（SiP）（適用於nRF9160 SiP和nRF9161 SiP）
、11x12mm（適用於nRF9151 SiP）和7x11mm（適用於nRF9131迷你SiP）中(zhong)
，製(zhi)作(zuo)包(bao)含(han)所(suo)有(you)相(xiang)關(guan)器(qi)件(jian)的(de)完(wan)整(zheng)通(tong)信(xin)和(he)應(ying)用(yong)模(mo)塊(kuai)
，實(shi)現(xian)了(le)前(qian)所(suo)未(wei)有(you)的(de)集(ji)成(cheng)水(shui)平(ping)，可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)具(ju)有(you)成(cheng)本(ben)效(xiao)益(yi)且(qie)緊(jin)湊(cou)的(de)設(she)計(ji)
，這(zhe)是(shi)競(jing)爭(zheng)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)無(wu)法(fa)實(shi)現(xian)的(de)，例(li)如(ru)重(zhong)量(liang)僅(jin)2.5克的太陽能動物追蹤器。

提供完整的協同IC與軟件開發工具包

除了多協議SoC之外
，Nordic還推出協同IC與軟件開發工具包
，以加快客戶的產品開發速度。像是nRF7002便是一款低功耗、高級安全性、無縫共存的Wi-Fi 6協同IC
，提供無縫Wi-Fi連接和基於Wi-Fi的定位（本地Wi-Fi集線器的SSID嗅探）。它旨在與Nordic現有的nRF52®和nRF53®係列藍牙SoC
，以及nRF91®係列蜂窩物聯網SiP一起使用

，nRF7002還可以與非Nordic主機設備結合使用。

nRF7001則是Nordic nRF70係列Wi-Fi協同IC中的第二款器件

，它可與Nordic現有的超低功耗技術輕鬆結合，具有低功耗2.4 GHz無線電，可確保延長電池壽命
，可在各種應用中無縫實現Wi-Fi 6連接。另外還有nRF7000 Wi-Fi 6協同IC，nRF7000是nRF7002的精簡版本，專門用於基於SSID的Wi-Fi定位。該協同IC主要關注Wi-Fi接入點的主動和被動掃描，為基於位置的應用提供可靠且節能的解決方案。

Nordic也推出用於構建藍牙低功耗
、Wi-Fi、蜂窩物聯網、藍牙網狀網絡、Thread
、Zigbee和Matter產品的軟件開發包nRF Connect SDK，這是一個可擴展且統一的軟件開發包
，用於構建基於Nordic所有nRF52、nRF53、nRF70和nRF91係xi列lie無wu線xian器qi件jian的de產chan品pin。它ta為wei開kai發fa人ren員yuan提ti供gong了le一yi個ge可ke擴kuo展zhan的de框kuang架jia，用yong於yu為wei內nei存cun受shou限xian的de設she備bei構gou建jian尺chi寸cun優you化hua的de軟ruan件jian，並bing為wei更geng先xian進jin的de設she備bei和he應ying用yong構gou建jian強qiang大da而er複fu雜za的de軟ruan件jian。它ta集ji成cheng了leZephyr RTOS和各種示例、應用協議

、協議棧、庫和硬件驅動程序，以縮短客戶的產品開發時間。

結語

智(zhi)能(neng)家(jia)居(ju)可(ke)提(ti)高(gao)人(ren)們(men)生(sheng)活(huo)質(zhi)量(liang)，提(ti)升(sheng)家(jia)居(ju)的(de)智(zhi)能(neng)化(hua)水(shui)平(ping)，已(yi)經(jing)成(cheng)為(wei)當(dang)前(qian)熱(re)門(men)的(de)應(ying)用(yong)發(fa)展(zhan)方(fang)向(xiang)。想(xiang)要(yao)確(que)保(bao)智(zhi)能(neng)設(she)備(bei)和(he)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)和(he)安(an)全(quan)，便(bian)需(xu)要(yao)選(xuan)擇(ze)穩(wen)定(ding)
、安全的無線通信技術來串連起所有的智能家居設備。Nordic所推出的多協議SoC產品係列
，能夠大幅簡化智能家居產品的設計
，並提升係統的穩定性與安全性，將會是您開發智能家居相關產品的最優合作夥伴。

文章來源：艾睿電子

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