【導讀】物聯網 (IoT) 正zheng在zai興xing起qi。智zhi能neng設she備bei正zheng在zai釋shi放fang技ji術shu優you勢shi
，幫bang助zhu人ren們men創chuang造zao附fu加jia值zhi，提ti高gao行xing業ye生sheng產chan率lv。然ran而er，物wu聯lian網wang也ye帶dai來lai了le許xu多duo挑tiao戰zhan，例li如ru新xin技ji術shu的de複fu雜za性xing，以yi及ji獲huo取qu和he處chu理li數shu據ju以yi做zuo出chu明ming智zhi決jue策ce的de需xu求qiu。

物聯網 (IoT) 正zheng在zai興xing起qi。智zhi能neng設she備bei正zheng在zai釋shi放fang技ji術shu優you勢shi，幫bang助zhu人ren們men創chuang造zao附fu加jia值zhi，提ti高gao行xing業ye生sheng產chan率lv。然ran而er
，物wu聯lian網wang也ye帶dai來lai了le許xu多duo挑tiao戰zhan
，例li如ru新xin技ji術shu的de複fu雜za性xing，以yi及ji獲huo取qu和he處chu理li數shu據ju以yi做zuo出chu明ming智zhi決jue策ce的de需xu求qiu。換句話說，將產品特性轉化為係統解決方案是一項挑戰。英飛淩通過提供基於XENSIV™ 連接傳感器套件的可立即部署的解決方案來應對這些挑戰。該套件是一個原型平台
，用於簡化和加速新應用和創新用例的開發。

雖然定義物聯網 (IoT) 的方法有很多種，但物聯網通常被稱為連接到互聯網的“物”網絡。“物”是配備傳感器、執行器、處理能力和連接性的物理對象。物聯網世界中的設備通常被定義為“智能設備”。zhinengbufenzhuyaoshishoujihejieshichuanganqishujudejieguo
，yongyuchufadongzuo。zhejiuxuyaolianjiedaohulianwanghuozhuanyongyun，yibianshebeikeyixianghujiaohu，zaiwangluoneijiaohuanshuju，bingjinxingyuanchengkongzhi。zheyang，wulianwangjishujiukeyibangzhurenmenjiejueshehuitiaozhan
，weirenmendailaihaochu，bingtigaoxingyeshengchanlv。

數十億台互聯設備已投入使用，預計未來這一數字將穩步增長 （圖 1a）。物聯網基礎設施是智能家居市場增長的最重要驅動力之一。根據 Statista 的數據，到 2027 年，全球家庭中的智能設備數量將會翻一番 （圖 1b）[1]。

圖 1a.2019-2030 年全球物聯網互聯設備數量（以十億計）

圖 1b.智能家居分析中包含的所有產品類型都將在不久的將來實現巨大增長

釋放物聯網的力量

每個物聯網解決方案的核心都是微電子：傳感器
、執行器、微控製器、通信模塊和安全組件。這些組件使係統能夠測量、處(chu)理(li)相(xiang)關(guan)環(huan)境(jing)數(shu)據(ju)，並(bing)連(lian)接(jie)到(dao)互(hu)聯(lian)網(wang)。然(ran)而(er)，要(yao)構(gou)建(jian)成(cheng)功(gong)的(de)物(wu)聯(lian)網(wang)設(she)備(bei)
，僅(jin)僅(jin)能(neng)訪(fang)問(wen)物(wu)理(li)模(mo)塊(kuai)還(hai)不(bu)夠(gou)。這(zhe)些(xie)模(mo)塊(kuai)還(hai)必(bi)須(xu)能(neng)快(kuai)速(su)高(gao)效(xiao)地(di)集(ji)成(cheng)到(dao)網(wang)絡(luo)中(zhong)，必(bi)須(xu)以(yi)智(zhi)能(neng)方(fang)式(shi)處(chu)理(li)大(da)量(liang)數(shu)據(ju)
，必(bi)須(xu)建(jian)立(li)穩(wen)定(ding)安(an)全(quan)的(de)雲(yun)連(lian)接(jie)。

圖 2.英飛淩 XENSIV™ 連接傳感器套件 (CSK) 配備了 XENSIV™ BGT60TR13C 雷達 和 XENSIV™ PAS CO2 傳感器。

為了克服這些基本挑戰並進一步加速開發
，英飛淩提供了一個專用的開發平台，工程師借助該平台能夠快速
、輕鬆、安全地實施其物聯網理念。XENSIV™ 連接傳感器套件 (CSK) 是英飛淩的第一個物聯網傳感器平台（圖 2），支持基於英飛淩雷達、環境傳感器及其他傳感器的快速原型設計和開發。希望快速設計、bushuwulianwangjiejuefangandekehukeyifangwenyingfeilingdeyitihuakaifashengtaixitong
，qizhongbaohanquanmianchuanganqikuyijichuanganqihelianjieyonglideyingyongdaimashili。suoyouzhexietexingshikehunenggouxianzhusuoduanzhinengjiajuhuozhinenglouyuyingyongconggainianyanzhengdaowanquankaifawulianwangshejideshijian。

圖 3.英飛淩 XENSIV™ 連接傳感器套件中的組件

英飛淩物聯網平台的構建塊

XENSIV™ 連接傳感器套件 (CSK) 包括四個基本構建塊（圖 4）：

圖 4.XENSIV™ 連接傳感器套件支持的創新用例示例

感測：傳感器賦予物聯網設備人類感官，建立態勢感知。在英飛淩眾多傳感器產品組合中，XENSIV™ DPS368 氣壓、XENSIV™ BGT60TR13C 雷達和 XENSIV™ PAS CO2 傳感器已集成到 CSK 中。以後將會繼續添加其他傳感器實現。在參考設計中的感測元件極具特色
，同時也包括所有必要的組件

，例如穩壓器、電壓轉換器和振蕩器 [2]。這在設計和測試階段節省了大量時間和資源，降低了技術風險和 BOM 成本。

計算：微控製器 (MCU) 處理獲取的數據、做出決策，並協調與設備的通信。物聯網領域對微控製器的要求與物聯網應用本身一樣極具多樣化。CSK 采用 PSoC™ 62，這是一款專為物聯網設計的低功耗
、高性能 32 位 Arm® MCU。應用代碼示例通過 ModusToolbox™ 軟件環境提供
，可以讓基於PSoC 處理平台上的評估和開發工作更容易。代碼示例包括三層：1. BSP（板級支持包）
，包括時鍾
、外設和參考評估板引腳的配置說明；2. 傳感器驅動程序
，包括與 XENSIV™ 傳感器連接的函數
；3. 算法層，其中包括從傳感器原始數據到經過處理的應用輸出的整個信號處理鏈。

連接：為了使設備能夠相互通信，並與雲實現通信，模塊需要連接到物聯網。對於外形小巧的物聯網設計，英飛淩的 CSK 提供了 AIROC™ 連接組合模塊
，在單芯片解決方案中集成了雙頻 2.4 GHz 和 5 GHz Wi-Fi 4 (802.11n) 和藍牙® 5.0。關於軟件資產(在軟件實例部分)，我們使用 CSK 演示了 MQTT 客戶端實現。MQTT 是物聯網中非常流行的開源發布/訂閱通信協議
，因為它可以跨平台使用，同時占用的帶寬最小。發布器(端)和訂閱器(端)在空間上解耦(相互獨立)。客戶端連接到配置的 MQTT 代理：客戶端發送消息（發布器）以傳達傳感器事件，並從代理接收消息（訂閱器）。用戶無需為客戶端識別生成證書和密鑰

；這塊由英飛淩負責幫您實現。

安全：安(an)全(quan)性(xing)是(shi)物(wu)聯(lian)網(wang)的(de)基(ji)礎(chu)，因(yin)為(wei)隻(zhi)有(you)在(zai)嵌(qian)入(ru)式(shi)係(xi)統(tong)中(zhong)有(you)足(zu)夠(gou)的(de)安(an)全(quan)性(xing)和(he)隱(yin)私(si)性(xing)
，才(cai)有(you)可(ke)能(neng)建(jian)立(li)必(bi)要(yao)的(de)信(xin)任(ren)，以(yi)增(zeng)強(qiang)和(he)充(chong)分(fen)探(tan)索(suo)物(wu)聯(lian)網(wang)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)。這(zhe)便(bian)是(shi)英(ying)飛(fei)淩(ling) OPTIGA™ Trust M 的優勢所在，它為嵌入式安全解決方案和使用 CSK 時的安全移動連接提供了理想的解決方案。運行 OPTIGA™ Trust M 設置時，即可以從主機庫中受益，主機庫專用 API 以與安全芯片交互，還可以從相互驗證

、安全通信、數據存儲保護和安全 OTA 軟件更新等示例應用中受益。

支持 CSK 的用例

獲取、處理和解釋數據的能力，以及與其他設備通信、互連的能力，正在成為降低功耗、提高多種環境安全性，甚至讓我們的日常生活變得更加舒適的強大工具。

例如，一個要求頗高的智能設備功能是存在檢測，旨在通知附近是否有人類目標。照明、聲音、供暖、製冷、tongfenghemenjinxitongdoukeyicongzhexiexinxizhongshouyi，bingkeyijishijihuo，tigaoyonghushushidu，tongshiyenengjieshengnengyuan。yingfeilingjiyuleidadegaolingminducunzaijiancejiejuefanganbujinnenggoujiancehongguanyundong
，hainenggoujianceweiguanyundong。yonghuyushebeidejiaohuhuibiandegengjiaziran
，yinweiyonghuwuxuzaizaiganceyuanjianqianhuishouyiquebaoshebeizuochufanying。chuanganqijichenghesuanfakaifashizhuyaotiaozhan，danyingfeilingde CSK 可以在這方麵提供幫助
，可為存在檢測提供參考設計和可立即部署的用例。

另一個用例體現在醫療保健和健康方麵：英飛淩的 XENSIV™ BGT60TR13C 雷(lei)達(da)傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)以(yi)檢(jian)測(ce)人(ren)體(ti)胸(xiong)部(bu)由(you)心(xin)肺(fei)活(huo)動(dong)引(yin)起(qi)的(de)細(xi)微(wei)運(yun)動(dong)。英(ying)飛(fei)淩(ling)的(de)雷(lei)達(da)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)可(ke)確(que)保(bao)持(chi)續(xu)監(jian)測(ce)呼(hu)吸(xi)和(he)心(xin)跳(tiao)，而(er)無(wu)需(xu)與(yu)用(yong)戶(hu)直(zhi)接(jie)接(jie)觸(chu)或(huo)記(ji)錄(lu)隱(yin)私(si)敏(min)感(gan)信(xin)息(xi)。持(chi)續(xu)的(de)生(sheng)命(ming)體(ti)征(zheng)跟(gen)蹤(zong)可(ke)用(yong)於(yu)提(ti)高(gao)我(wo)們(men)的(de)健(jian)康(kang)意(yi)識(shi)，也(ye)有(you)助(zhu)於(yu)醫(yi)療(liao)保(bao)健(jian)專(zhuan)業(ye)人(ren)員(yuan)研(yan)究(jiu)生(sheng)命(ming)體(ti)征(zheng)信(xin)號(hao)與(yu)年(nian)齡(ling)

、性別和生活習慣的關係。該解決方案提供了有關不同人群健康和幸福感的及時信息：可以在家中持續監測老年人，從而減少去醫院和醫生診所就診的次數
；也可以在夜間監測嬰兒，讓父母更加方便和安心，無需再經常查看育兒室。

CSK 與 XENSIV™ PAS CO2傳感器結合使用，可以實現持續的空氣質量監測。通風不良會導致氧氣含量降低和二氧化碳（CO2）積聚。即使是中等濃度的 CO2 也會對健康和工作效率產生負麵影響：當濃度達到 1000 ppm 時，人們就開始感到困倦，難以集中注意力。如果 CO2 傳感器在房間內的空氣質量惡化時能立即發出警告，那當然是件好事。然而
，為了充分利用互聯世界的可能性
，CO2 chuanganqiyujihuixianjiangcileijinggaofasongdaozidonghuaxitong，zhihouzaitongguotiaojietongfengxitonghuozidongdakaichuanghulaizuochuxiangyingdefanying。deyiyuanxukongzhidetongfengxitong
、空氣淨化器和恒溫器，配備實時 CO2 監測係統的智能家居可以從改善的空氣質量和更加舒適的環境中受益。

需要考慮的一個方麵是節能的巨大潛力，因為互聯設備隻有在用戶處於範圍之內才能激活。歐盟 [3] 約 50% 的能源消耗來自樓宇和工業中的供暖和製冷係統。例如
，配備英飛淩 CO2 傳感器的通風係統可節省高達 55% 的能耗 [4][5]。在樓宇額外配備智能恒溫器和樓宇自動化係統時，節能效果會更好。

圖 5.ModusToolbox™中的 XENSIV™ 連接傳感器套件軟件堆棧

其中一些用例（圖 5）已經作為可部署的物聯網解決方案在 CSK 中實施。然而，英飛淩的物聯網開發平台已經為新的用例實施做好了準備：工程師可以簡單地利用現有的代碼示例來探索無數未來應用
，這些應用可為用戶帶來更多的舒適度和便利性，同時還更加環保。

結論

開發可靠的智能解決方案需要多個組件協同工作——zheduigongchengshilaishuoshiyixiangzhenzhengdetiaozhan
，youqishikaolvdaodaliangkexuanzedezhizaoshang
，yijizhangwomeigezujiansuoxudeshenduzhishi。wuxianheqianrushixitongdexianghuzuoyongburonghushi，anquan、雲集成和能源管理也不容忽視。此外，必須收集、合並和處理環境數據，以控製互聯設備的行為和反應方式。應對所有這些挑戰非常耗時
，而且需要大量專業知識。使用英飛淩的 XENSIV™ 連接傳感器套件可以加速物聯網設備的開發：該套件不僅可以收集準確、多樣的數據
，還可以很好地利用態勢感知。

Alessandra Fusco

高級工程師係統應用

Alessandra Fusco 是(shi)一(yi)位(wei)經(jing)驗(yan)豐(feng)富(fu)的(de)係(xi)統(tong)應(ying)用(yong)工(gong)程(cheng)師(shi)
，目(mu)前(qian)在(zai)慕(mu)尼(ni)黑(hei)英(ying)飛(fei)淩(ling)科(ke)技(ji)股(gu)份(fen)有(you)限(xian)公(gong)司(si)擔(dan)任(ren)物(wu)聯(lian)網(wang)傳(chuan)感(gan)器(qi)係(xi)統(tong)組(zu)的(de)技(ji)術(shu)主(zhu)管(guan)。她(ta)專(zhuan)門(men)研(yan)究(jiu)消(xiao)費(fei)類(lei)應(ying)用(yong)的(de)算(suan)法(fa)和(he)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)
，目(mu)前(qian)正(zheng)在(zai)研(yan)究(jiu)結(jie)合(he)傳(chuan)感(gan)器(qi)
、邊緣分析和連接的創新型應用解決方案，該方案適用於從使用超聲波的目標跟蹤到使用雷達的生命感應算法開發等應用。過去，Alessandra 的研究範圍涵蓋了從構思到解決方案上市部署的整個產品開發周期。

文獻

[1] Statista
，家庭變得越來越智能 https://www.statista.com/chart/27324/households-with-smart-devices-global-iot-mmo/

[2] 有關 KIT_CSK_BGT60TR13C https://www.infineon.com/cms/en/product/evaluation-boards/kit_csk_bgt60tr13c/ 和 KIT_CSK_PASCO2https://www.infineon.com/cms/en/product/evaluation-boards/kit_csk_pasco2/的更多詳細信息

，請參閱《用戶手冊》。

[3] 歐盟委員會，供暖和製冷。https://energy.ec.europa.eu/topics/energy-efficiency/heating-and-cooling_en

[4] 通過環境感測進行占用檢測，Jin 人。2016

[5] 占用驅動恒溫器對住宅樓宇的節能影響，Wang 等人。2020

（來源：中電網，作者：Alessandra Fusco英飛淩科技股份有限公司係統應用工程師）

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