經(jīng)過精心籌備，LEAP Expo 2020慕尼黑華南電子展于11月3日如期開幕。展會期間，意法半導(dǎo)體（以下簡稱“ST”）展示的KNX智能燈光控制系統(tǒng)驚艷亮相。通過Bluetooth LE藍(lán)牙與KNX系統(tǒng)通信的手機(jī)應(yīng)用，簡易演示照明開關(guān)，顏色調(diào)節(jié)和亮度控制等功能。
有線+無線，構(gòu)建完整的解決方案
據(jù)悉，ST EVAL-IDB008V2是BlueNRG-2藍(lán)牙系統(tǒng)芯片的開發(fā)板，通過UART接口與STKNX傳感器開發(fā)板(EVALKITSTKNX)通信，使手機(jī)Android應(yīng)用軟件能夠向傳感器開發(fā)板發(fā)送命令或接收信息。
意法半導(dǎo)體策略市場經(jīng)理王忠明
在演示方案中，集成有基于BlueNRG-2的 BLE-mesh解決方案。BlueNRG-mesh是一軟件解決方案，用于將mesh網(wǎng)絡(luò)中的多個BLE（藍(lán)牙低功耗）設(shè)備連接到物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的解決方案。它支持藍(lán)牙設(shè)備在強(qiáng)大、安全、集成和范圍擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)真正的組網(wǎng)通信。
據(jù)意法半導(dǎo)體策略市場經(jīng)理王忠明介紹，在意法半導(dǎo)體樓宇控制系統(tǒng)方案中，在KNX有線傳輸方案基礎(chǔ)上，再配上無線藍(lán)牙方案，同時實(shí)現(xiàn)有線和無線無縫融合。首先在室內(nèi)和樓道布線，建設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)；其次為方便控制，ST希望通過手機(jī)隨身攜帶，隨時連接，通過手機(jī)連到藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)，通過藍(lán)牙接入到KNX網(wǎng)絡(luò)，這樣可通過手機(jī)APP非常方便的控制家里所有的照明、窗簾，空調(diào)等設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)有線和無線的無縫融合。
在協(xié)助產(chǎn)品落地方面，STKNX方案也較為完善，比如控制驅(qū)動部分，ST涉及的產(chǎn)品有MCU，配上STKNX收發(fā)器芯片，組成最基本的單元，通過基本單元可以實(shí)現(xiàn)各種功能，如控制面板、傳感器、網(wǎng)關(guān)等等，都可以通過簡單的控制模塊來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然用此單元也可以做成執(zhí)行器或驅(qū)動器。客戶選擇ST的MCU加上STKNX收發(fā)器芯片，再配上一些相應(yīng)的外圍器件，實(shí)現(xiàn)一個完整終端的應(yīng)用。可以說，意法半導(dǎo)體為客戶提供了非常完整的KNX解決方案。
硬件+軟件，讓客戶無后顧之憂
由于KNX是全球化的協(xié)議規(guī)范組織，所以如果國內(nèi)客戶要做KNX產(chǎn)品，首先要成為會員，而ST很多年前就加入成為了KNX協(xié)會會員，并且ST旗下的STKNX是通過了KNX協(xié)會認(rèn)證的芯片，因此客戶可以放心使用STKNX方案。同時客戶在開發(fā)KNX產(chǎn)品時，ST還提供相應(yīng)的軟件和硬件支持。
據(jù)王忠明指出，在硬件方面，意法可提供一個Total Solution，包括MCU、KNX Transceiver、隔離器件、驅(qū)動器件、MOSFET、和ESD保護(hù)等器件，還有其他的一些電源管理之類的都會有全套方案；在軟件方面，因?yàn)?SPAN lang=EN-US>KNX比較特殊，需要用到專門的KNX協(xié)議棧，意法半導(dǎo)體現(xiàn)有全球和中國本地的KNX協(xié)議棧合作伙伴。
據(jù)悉，在歐洲有TAPKO，它是通過認(rèn)證的能為全球客戶提供軟件協(xié)議棧的方案公司。在國內(nèi)，ST則主要與南京數(shù)帆合作，為中國或亞洲地區(qū)的客戶提供本地化的軟件協(xié)議棧支持。因此，客戶基于STM32 MCU和STKNX開發(fā)此KNX方案是非常方便的。ST攜手KNX協(xié)議棧合作伙伴，可以幫助客戶非常快速地推出KNX相關(guān)產(chǎn)品，輔導(dǎo)新客戶在較短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品小批量試產(chǎn)或者量產(chǎn)。產(chǎn)品開發(fā)完成需要做KNX認(rèn)證測試，ST及其合作伙伴，也可以協(xié)助客戶去做相關(guān)認(rèn)證測試。
未來將推基于射頻的KNX-RF方案
考慮到無線應(yīng)用的便利性，意法半導(dǎo)體即將推出KNX-RF方案。KNX-RF可以省去辦公室或者住宅新裝或改造KNX系統(tǒng)布線的麻煩。基于完整的KNX-RF功能，控制面板或傳感器等設(shè)備的指令或數(shù)據(jù)，可以通過無線方式，在各種KNX系統(tǒng)設(shè)備之間傳遞。既方便了設(shè)備安裝，同時也實(shí)現(xiàn)了KNX-RF設(shè)備可移動的便利性。 據(jù)王忠明介紹，目前ST的 KNX-RF方案基于S2-LP和BlueNRG-2。使用ST的KNX-RF芯片，通過無線方式來實(shí)現(xiàn)KNX靈活性，同時保留了KNX的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范性、和兼容性等諸多優(yōu)點(diǎn)。
因Sub-1G RF在不同國家和地區(qū)有不同的頻段，比如歐美的頻段是868MHz或915MHz，國內(nèi)主要是433MHz為主，這一是公用頻段其穿透性和傳輸穩(wěn)定性都比較有優(yōu)勢。針對于此，意法半導(dǎo)體的RF芯片S2-LP 可支持433M 、868M、915M等各個頻段，客戶根據(jù)產(chǎn)品使用地區(qū)可選擇其中任一頻段使用。國內(nèi)客戶開發(fā)無線射頻或KNX-RF主要推薦433MHz的S2-LPQTR，ST可提供專門的參考設(shè)計電路，未來還將提供KNX-RF協(xié)議棧供客戶參考。
此外，KNX有線網(wǎng)絡(luò)基本不用過多考慮功耗問題，因?yàn)樗峭ㄟ^專業(yè)的KNX電源供電，KNX控制功能模塊功耗本身也不大。據(jù)王忠明介紹，像每個STKNX的單元通常從總線拉取的電流不會超過30mA。 但無線KNX-RF則可能使用電池供電，這時設(shè)備的功耗就是需要考慮的問題了。S2-LP工作狀態(tài)下，接收時功耗僅需約7mA；在10dBm發(fā)送模式下大約是10mA；在Standby狀態(tài)下，功耗更是低至0.5uA。此外，藍(lán)牙SOC芯片BlueNRG-2功耗也是非常低，在-2dBm發(fā)送模式下，它的功耗大約是8.3mA；在Sleep模式下僅為1uA，可以幫客戶實(shí)現(xiàn)低功耗的應(yīng)用需求。
結(jié)語：
KNX協(xié)議的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠集成到家庭和辦公室環(huán)境現(xiàn)有IT基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)中；同時其另一個優(yōu)勢是通過引入智能控件來降低能耗，而意法半導(dǎo)體正憑借數(shù)十年芯片開發(fā)經(jīng)驗(yàn)將KNX帶入現(xiàn)實(shí)。此次慕尼黑電子展ST通過演示向用戶介紹KNX最新的發(fā)展趨勢，并且已獲得來自行業(yè)客戶的廣泛青睞，為此ST團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)優(yōu)化解決方案，讓KNX控制系統(tǒng)的開發(fā)變得更為簡單。