SoC 提供超低功耗 Wi-Fi 连接

许多物联网产品需要安全、始终在线的连接（通常通过 Wi-Fi），但这几乎总是以牺牲电池寿命为代价。

Dialog Semiconductor 宣布推出超低功耗 Wi-Fi 网络 SoC DA16200，以及两个利用 Dialog VirtualZero 技术的模块，可为 Wi-Fi 连接、电池供电的物联网设备提供更长的电池寿命。该 SoC 具有集成功率放大器 (PA) 和低噪声放大器 (LNA)，因此无需外部 PA。 PA 的输出功率在需要时为 +20dBm。同时，LNA提供-99.5dBm的接收灵敏度。

“Dialog 的 VirtualZero 技术使设备能够以非常低的平均电流加入并保持连接到 Wi-Fi 网络，从而延长电池寿命——通常超过一年，在许多情况下为三到五年，”大卫科恩说， Dialog 音频和连接业务部门的高级营销总监。

“我们客户的大多数应用都使用小型电池，例如 AAA、AA 和可充电锂离子电池或使用纽扣电池，”Cohen 继续说道。 “但是，如果能量收集设备可以产生大约 85mA 的输出功率，则可以利用能量收集。只有在活动 Tx 模式下才需要这种类型的输出功率。借助 VirtualZero，设备可以以低至 200nA (0.2uA) 的电流保持 Wi-Fi 连接。”

物联网设计

与使用分立元件的等效设计相比，模拟/数字混合集成电路更小、更节能，但这些好处是以更高的设计复杂性为代价的。制造和测试集成数字、模拟和射频电路的设备并不容易。

如果你想建立一个庞大的传感器网络，电池必须持续很长时间，这样维护成本才能保持在合理的范围内。为了降低能耗，许多物联网设备设计人员采用了各种策略，例如浅占空比或使用不同的空闲和睡眠模式。

“从工程的角度来看，重要的是要考虑几个关键因素。一个主要因素是设备维持 Wi-Fi 连接所需消耗的总平均电流。对于大多数物联网应用，真正的活跃流量并不多。例如，典型的智能门锁每天仅发送/接收真实有效载荷数据（开锁、关锁、响应锁状态）约 1-20 次。超过 99% 的时间它处于“Wi-Fi 就绪”状态——连接到燃烧电流的 Wi-Fi 网络，但不交换任何真实数据。空闲时间正是消耗电池寿命的原因。因此，如果您可以在 Wi-Fi 就绪状态下将总平均电流降至非常低的速率，您将能够延长电池寿命。实际上，有源 Tx 和 Rx 电流对于这些应用来说无关紧要，”Cohen 说。

在更高性能的设备中，处理器、显示器和无线通信接口占据了大部分可用的能源预算。了解这些设备如何使用能源意味着对其子系统之间的交互进行建模，以了解彼此的影响及其电源管理系统的行为。

“另一个考虑因素是范围——Wi-Fi 设备能否达到在现实繁忙的环境中维持 Wi-Fi 网络连接所需的输出功率和接收器灵敏度？对于许多物联网设备而言，范围通常比对笔记本电脑等移动设备更重要。如果您的笔记本电脑的 Wi-Fi 连接不稳定，您可以尝试移动几英尺，看看连接是否有所改善。但是门锁不能移动，恒温器、传感器等也不能移动，”Dialog 的 Cohen 说。

通过使用新的电池技术、能量收集、超低功耗电子电路和旨在限制能源消耗的通信策略，可以延长已安装和无人看管设备的使用寿命。

DA16200 SoC（图片：对话）

安全

物联网设备的常见元素是消费者的日常使用。这些技术往往低估了与物理和计算机安全相关的方面：令人担忧的不仅是与数据收集、第三方共享和篡改相关的问题，还有这些对象可以通过远程控制和管理的可能性。恶意方。

DA16200 SoC 和模块配备了业界领先的安全协议，包括最新一代硬件加密引擎和用于防范潜在威胁的身份验证标准。

“强大的安全功能对于物联网和任何 Wi-Fi 连接设备都是必不可少的。我们在 DA16200 SoC 中有多个安全层，包括 Wi-Fi 层——WPA2 和 WPA3——支持个人和企业模式，并支持可扩展身份验证协议 (EAP)。硬件中的传输层安全性 (TLS) – 这可以实现直接从 SoC 到云服务器（例如 Amazon Web Services (AWS)、Azure、Google Cloud 等）的加速 TLS 连接。此外，它将普通的、不安全的 HTTP 连接变成了 HTTPS 安全连接。其他加密工具包括长高级加密标准 (AES) 密钥、加速 Diffie-Helman、散列函数和椭圆曲线加密。安全启动——我们每次在加载之前验证软件映像。通过 JTAG 或串行线调试 (SWD) 进行安全调试。安全的资产存储——客户可以使用我们的安全一次性密码 (OTP) 刻录许可证密钥、数字证书等，”科恩说。

物联网的发展可能性是多方面的，连接的设备将越来越相互兼容，提高互操作性和集成度，而不会忽视网络安全和隐私方面。大数据、物联网和人工智能之间也将有更大的融合：越来越多的实时数据将被收集，并且由于先进的分析技术，产品、服务和系统将变得越来越“智能”和竞争.

>> 本文最初发表于我们的姊妹网站 EE Times。