智能硬件產(chǎn)品通信三大技術(shù)大盤(pán)點(diǎn)

　　當下的智能硬件，除了智能手機、平板等消費電子外，還有音響、相機、家電家居等其他類(lèi)型產(chǎn)品。通常情況下，大多智能硬件生存下去都少不了兩個(gè)主要部分：輸入和輸出。輸入指的是大數據、云端數據或者實(shí)時(shí)數據的輸入，包括影像數據、實(shí)時(shí)數據、歷史數據等，輸出指的是輸入數據經(jīng)過(guò)硬件內部轉化形成有效數據并導出，最終作用于人。最簡(jiǎn)單的舉例，大數據和云端歷史數據進(jìn)入耳機，通過(guò)耳機的內部判斷，選定最合適的聲音大小、接收人最喜愛(ài)的音調等，通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸到接收人耳朵，以上為完整輸入加輸出部分。在這里，硬件層面上需要完成以下步驟：大數據共享和無(wú)線(xiàn)數據傳輸，當涉及實(shí)時(shí)數據產(chǎn)生時(shí)，還會(huì )涉及NFC付費，而需要保證智能硬件實(shí)時(shí)工作，還缺少不了無(wú)線(xiàn)充電。以消費者使用最多的手機為例，消費者最期望的狀態(tài)是無(wú)論何時(shí)，都可以進(jìn)行無(wú)干擾并迅速地大數據傳輸，而同時(shí)又可以直接享受該數據。

　　大數據傳輸

　　Transfer Jet技術(shù)作為最新的大數據傳輸技術(shù)，其利用近距離無(wú)線(xiàn)通信（NFC）結合了UWB（Ultra-Wide Band，超寬頻）的速度（560Mbps），Transfer Jet有別于現行一般無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，在進(jìn)行傳輸時(shí)無(wú)須繁復的連接設定，也不需無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )橋接器（access point），只需將搭載Transfer Jet的產(chǎn)品靠在一起簡(jiǎn)單配對后就可進(jìn)行資料傳輸，這讓兩臺設備（如手機、數碼相機、數碼攝像機、電視、游戲機或打印機）可以快速地分享大數據（照片、影片、影像等）。Transfer Jet屬于NFC技術(shù)的一種，為了提升數據傳輸的安全性，僅需3cm左右的有效傳輸（或觸碰）范圍，讓他人無(wú)法在資料傳輸的過(guò)程中進(jìn)行干預或復制的動(dòng)作。與傳統NFC不同的是，NFC偏向慢速傳輸的應用，主要是用戶(hù)授權或是電子商務(wù)付款較為簡(jiǎn)單的用途；Transfer Jet則結合UWB來(lái)達到高速傳輸的目的，容許更大的文件容量傳輸，讓用戶(hù)得以分享音樂(lè )、影片等大容量?jì)热?。針對高速而言，圖1顯示了目前 Transfer Jet技術(shù)傳輸速度的比較，可以清晰地從圖上看到該技術(shù)的傳輸速度是目前Wi-Fi技術(shù)傳輸速度的近10倍，是Bluetooth傳輸技術(shù)的近100倍，是NFC傳輸技術(shù)的近1，000倍。

　　圖1：Transfer Jet的對比。

　　對于部分智能硬件而言，目前大部分都是使用Wi-Fi進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，但是對于特殊情況，例如電影、音樂(lè )、照片、錄像等大容量數據的快速傳輸，Transfer Jet無(wú)疑是個(gè)非常好的選擇。而且相對于Wi-Fi而言，Transfer Jet不受無(wú)線(xiàn)電干擾，也不會(huì )因此產(chǎn)生傳輸速度的下降。由于要求距離近（約3cm）、1對1通信且對接時(shí)間為0.1s，即使很多人同時(shí)使用，也不會(huì )由于無(wú)線(xiàn)電干擾而引起傳輸速度下降。東芝半導體推出的TC35420AXLG 產(chǎn)品作為一款集成式芯片，將主要應用在智能手機、平板電腦等SDIO接口。該芯片集成了濾波器和高頻部件的小型模塊“TJM35420XLQ”、USB端子連接型產(chǎn)品“TJM35420UX”以及microUSB端子連接型產(chǎn)品“TJM35420MU”。該IC器件通過(guò)采用RF-CMOS工藝將 Transfer Jet功能，即無(wú)線(xiàn)、信號處理、主機接口和存儲接口的功能集成在單一芯片上，真正意義上達到了高度集成。

　　東芝半導體的Transfer Jet除了能夠在親友之間使用，還可以直接商業(yè)化。不需要初始化設定，就可以在親朋好友之間進(jìn)行即時(shí)的信息與內容的交換，智能手機間的簡(jiǎn)單觸碰就可以實(shí)現；其也可以進(jìn)行多媒體產(chǎn)品的線(xiàn)下銷(xiāo)售，通過(guò)Transfer Jet下載，NFC支付，例如，數字產(chǎn)品的販售廳可以在沒(méi)有網(wǎng)絡(luò )的情況下，在販售廳中使用手機直接買(mǎi)到自己想要的多媒體產(chǎn)品；IT設備間的本地數據傳輸，不需要連接數據線(xiàn)以及操作復雜的設置，就可以實(shí)現多設備之間無(wú)縫傳輸；同時(shí)，該技術(shù)也是O2O（Online to Offline）的優(yōu)秀推銷(xiāo)技術(shù)手段，智能手機間相互觸碰，信息、內容的推薦就可以顯示在朋友的手機中，這種方式可以宣傳最新的雜志、書(shū)籍以及電影等。

　　無(wú)線(xiàn)充電

　　對于優(yōu)秀的用戶(hù)體驗，無(wú)線(xiàn)充電在整個(gè)環(huán)節中是不可或缺的，不僅省去了USB和充電線(xiàn)的繁瑣需求，而且滿(mǎn)足消費者進(jìn)一步簡(jiǎn)化操作的要求。無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)不僅能夠運用在消費電子，從終端到生產(chǎn)制造，到處都充斥著(zhù)無(wú)線(xiàn)充電的影子。東芝半導體的無(wú)線(xiàn)充電系統也滿(mǎn)足這些終端的無(wú)線(xiàn)供電需求，從交流適配器到送電端系統到受電端系統再到電池管理芯片最終到電池，可基于接觸式充電，或是非接觸式充電，同時(shí)盡可能的降低系統能源損耗也變得至關(guān)重要。

　　目前為止，市場(chǎng)上無(wú)線(xiàn)充電方案良莠不齊，以使用LG WPC-300的芯片為例，實(shí)驗環(huán)境統一以該芯片為發(fā)送端，分別使用東芝半導體的無(wú)線(xiàn)充電接收端TC7763WBG產(chǎn)品以及A公司產(chǎn)品（原配產(chǎn)品）進(jìn)行對比。從圖2可以看到，A公司的產(chǎn)品最大效率為64%，而東芝半導體的最大效率為68%。這里的4%的效率差異在接收端已十分明顯。

　　圖2：智能手機接收端最大效率數據對比圖。

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　　對于用戶(hù)并不陌生的自發(fā)熱而言，圖3有著(zhù)明顯的熱影像對比，分別在500mA和600mA的情況下，A公司產(chǎn)品的熱影像已經(jīng)遠遠超過(guò)東芝半導體的情況，同時(shí)在溫度上也有著(zhù)本質(zhì)的差別。

　　圖3：智能手機芯片接收端發(fā)熱情況對比圖。

　　到目前為止，主流的無(wú)線(xiàn)充電標準有三種：Qi標準、Power Matters Alliance（PMA）標準以及Alliance for Wireless Power（A4WP）標準。東芝半導體目前已經(jīng)加入了WPC和PMA協(xié)會(huì )，并正在加入A4WP協(xié)會(huì )，以便更好地面對無(wú)線(xiàn)充電產(chǎn)品應用，東芝半導體計劃在未來(lái)生產(chǎn)兼容多標準的無(wú)線(xiàn)充電芯片，來(lái)擴展其無(wú)線(xiàn)充電芯片系列。

　　用戶(hù)端無(wú)線(xiàn)傳輸

　　目前為止，很多智能硬件受限于形態(tài)。以手表手環(huán)，眼鏡類(lèi)產(chǎn)品為例，低功耗必須是決策點(diǎn)。有人提出太陽(yáng)能供電，但這種充電方式在便捷性和效率方面存在比較多的漏洞，太陽(yáng)能供電也只能夠使用在某些特殊的應用場(chǎng)景中。

　　目前最合理且廣為大眾所接收的方式還是從降低功耗入手，無(wú)線(xiàn)連接就是最大的功耗殺手之一?，F今藍牙（BT）依舊是賦予穿戴產(chǎn)品最大希望的傳輸方式，很多優(yōu)秀的藍牙方案逐漸被市場(chǎng)所重視。新的產(chǎn)品會(huì )采用支持BLE的BT4.0產(chǎn)品，因為可以在極低的功耗下工作。隨著(zhù)具備Bluetooth LE兼容性的Bluetooth智能設備的需求量不斷增加，東芝半導體推出了一款集成電路TC35667（見(jiàn)圖4），其采用原創(chuàng )低功耗電路設計，并集成了一個(gè)高效的DC/DC轉換器，可將峰值電流消耗降至6mA以下，將深度休眠電流消耗降至100nA(＄0.0581)以下。該產(chǎn)品能延長(cháng)小型紐扣電池的使用時(shí)間，幫助穿戴式醫療保健設備、傳感器和玩具等小型設備采用Bluetooth LE通信技術(shù)。

　　圖4：TC35667BLE藍牙芯片。

　　這款I(lǐng)C還集成了一個(gè)ARM處理器，支持下載和執行存儲在EEPROM中的客戶(hù)程序。支持應用自定義，無(wú)需使用任何外部微控制器。小封裝（QFN40，6mm×6mm，0.5mm間距）可為穿戴式醫療保健設備、傳感器和玩具等小型設備帶來(lái)藍牙低功耗通信技術(shù)優(yōu)秀體驗。

　　東芝半導體通過(guò)近距離通信三大技術(shù)Transfer Jet、無(wú)線(xiàn)充電和NFC的融合，利用Transfer Jet實(shí)現高速數據傳輸，通過(guò)NFC認證付費，并結合符合通用標準的智能手機無(wú)線(xiàn)充電，實(shí)現可同時(shí)進(jìn)行充電、數據傳輸、認證付費的全新應用。當然，也可支持個(gè)人使用、電子看板和車(chē)載設備上的應用。以上近距離通信技術(shù)，同時(shí)結合低功耗藍牙產(chǎn)品的導出，形成了完整的智能硬件產(chǎn)品的硬件底層平臺。