作者：贸泽电子mark patrick
智能家居的理念在我们周围出现已经有几十年的时间，但以前，只有那些能够承担高成本，用相关设备从根本上对其住宅进行升级的消费者才能真正获得智能家居的体验。如今，无线互联网、物联网（iot）、语音识别/控制和人工智能（ai）等技术的创新融合已经开始使家庭自动化技术为越来越多消费者所使用。现在，“智能”这个词已经可以用于洗碗机、冰箱、洗衣机、空调、咖啡机和其他家用电器名称之前。
同样，亚马逊，谷歌，苹果和微软等知名科技巨头也在竞相为智能家居智能控制中心提供数字助理，使普通家庭除了能够控制智能电视和娱乐系统外，也可远程控制照明、供暖和安全等功能。互联网服务提供商现在也正在提供针对家庭自动化和无线网络解决方案的服务。
研究公司普遍预计，在未来五年左右的时间里，全球智能家居业务将呈现显著增长，但他们的预测在市场收入方面具有很大的差异，这些数字从2022年的530亿美元（如zion的研究报告中所述）、2023年超过1500亿美元（根据orbis的报告）和到2024年超过1510亿美元（如marketsandmarkets关于这一主题的最新研究所述） 。
家庭自动化仍然是每年ces的主导技术之一，2019年的活动也不例外。然而，与所有的营销活动和广泛的媒体关注相比，却没有多少消费者真正在抓紧为其家庭配备智能家电，这主要是出于对安全性和数据隐私的担忧。
最近发生的一系列安全和隐私泄露事件，如amazon echo将私人谈话记录发送给通讯录中的一个随机联系人，以及据称具备企业级互联网安全系统保护的重要连锁酒店和航空公司也遭受大量网络攻击，使消费者对智能家居设备保持一定的警惕，认为它们总是在“倾听”并收集自己的数据。微软预测，到2020年，每个智能家居平均每天将产生惊人的50gb数据。
为智能生活空间而设计的解决方案需要高性价比技术，这些技术不仅能提供适当的连接能力，而且应该具有高能效和易于集成的特点，但同时也必须安全可靠。下面让我们来看看能够使家庭自动化变得更加普及的核心技术。
智能和连接恩智浦nxp）的jn5168-001-m0xx系列产品是超低功耗、高性能表面贴装无线模块，适用于ieee 802.15.4、jennet-ip、zigbee光链路、zigbee智能能源和rf4ce网络等应用。这些现成的商用模块无需昂贵且费时的定制rf板设计和测试套件开发，从而使家庭自动化领域的oem能够实现非常有吸引力的产品，加快产品上市时间，并降低总体投入。这些无线模块基于恩智浦公司的jn5168无线微控制器（mcu），能够提供大容量存储器资源、高性能处理内核以及强大的无线电性能（包括所有必需的rf组件）。开发和制造无线控制或传感器产品所需的只是连接电源和外围设备（开关、执行器和传感器等），因而大大简化了开发过程。
bridgetek的ft90x 32位嵌入式mcu专为高速、接口桥接任务而开发，可提供广泛的i/o功能。它们具有并行摄像头输入、10/100 base-tx以太网接口和can总线，以及usb 2.0高速外设和主机端口。每个mcu中都集成有运行在3.1dmips/mhz的ft32处理器内核，具有高达100mhz的真正零等待状态（0ws）运行。这些mcu专为闭路监控、安全数字视频录制和安全网络系统而设计，具有独特的数据流功能块，不再需要复杂直接存储器访问（dma）内部接口到传输数据，从而能够实现高度确定的处理模型。这些mcu还包含256kb的程序/影射存储器（shadow memory）和64kb数据存储器。
智能和自动化赛普拉斯半导体（cypress semiconductor）的ez-ble和ez-bt能够提供对嵌入式设备的无线互联网连接（wiced），可简化家庭自动化硬件的设计和开发。这些完全集成的模块均具有板载晶体振荡器、闪存、无源元件和专有的cyw207xx片上系统（soc）以及32位arm cortex-m3处理器。它们还都具有很低功耗，支持脉冲宽度调制（pwm）和模数转换（adc），以及uart、spi和i2c串行通信等功能。
ez-bt wiced模块还包括pcm/i2s音频接口和512kb串行闪存，以及免版税的蓝牙5.0兼容堆栈。相比之下，ez-ble wiced模块则配备128kb闪存和60kb sram，用于无线更新和自己独立运行。它们都可提供与蓝牙4.1功能兼容的免版税ble堆栈，这两个模块均支持赛普拉斯半导体用于物联网的wiced studio软件开发套件（sdk），该套件将wi-fi和蓝牙整合到一个集成开发环境（ide）中。
图1：赛普拉斯wiced模块的示例。
安森美半导体的rsl10多协议系统级封装（sip）具有超低功耗无线连接，可满足物联网和家庭自动化领域的各种连接应用需求。这种多功能的蓝牙5认证sip支持2mbps rf链路，以及2.4ghz专有或定制协议。它采用48mhz arm cortex-m3处理器，支持32位双哈佛（dual-harvard）dsp内核，能够支持密集的信号处理任务。由于包含有闪存和ram，其多样化的内存架构可以存储蓝牙堆栈以及其他应用。该系统级封装方案集成有dma控制器、振荡器和高效电源管理，支持1.1v～3.3v的电源电压范围。
rsl10 sip评估板通过标准的0.1英寸接头提供所有的输入和输出连接访问。此外，它还提供嵌入式通信接口电路和j-link功能，使工程师能够通过usb/pc连接调试硬件。
图2：安森美半导体的rsl10 系统级封装方案。
智能和舒适te connectivity的htu21d数字式相对湿度传感器采用可回流焊dfn封装，其尺寸大小为3mm x 3mm，能够通过i²c提供校准的线性信号。这款低功耗器件是专用的即插即用湿度和温度传感器，适用于汽车空调（hvac）系统、安全摄像头等应用。通过模块化湿度/温度数字输出，能够实现与mcu的直接连接。每个传感器都经过单独校准和测试，其分辨率可通过指令改变（对于rh/t，可提供8/12位至12/14位）。校验也有助于提高通信可靠性。
aaeon up enocean 智能家居套件能够为设计人员提供了许多潜在的家居解决方案，其中包括调光、卷帘/窗帘、窗传感器和温度控制等。该套件包括带有两个测试摇杆的ptm210电动（electrodynamic）按钮式发射器、stm329无线磁体窗口触点模块、stm330无线温度传感器模块、eltako/bsc无线触点开关、以及该公司用于通用输入输出（gpio）的适配器板。套件出货时频率可设置为868mhz（针对欧洲）或902mhz（用于北美）。
ams的智能照明引擎是该公司广受欢迎的智慧照明（cognitive lighting）产品系列的一部分，该产品系列可提供先进的嵌入式传感、传感器集线器功能和自主管理能力。通过采用该引擎，可以实现物联网智能照明，并能够满足用户期望的美学特性。支持as7211网络的物联网智能照明管理器具有嵌入式数字环境光传感器，可提供闭环和自动的照明管理。物联网灯具控制通过网络连接或连接到0v～10v调光器进行管理，具有直接到led驱动器的pwm控制输出。简单的基于文本的智能照明命令集和串行uart接口有助于轻松实现与标准网络客户端的集成。
智能家居技术注定要变得更加智能要实现家庭自动化硬件/软件的广泛采用，未来仍有一段路要走，同时需要进一步的技术进步，以便家庭真正实现自动化。克服当前智能设备的局限性可能不需要太长时间，通过引入新的技术，并且更多地依赖人工智能（ai）肯定会变得至关重要。这些设备不仅要变得更加智能，还必须精心设计以确保更高的安全性，这样人们才能在自己的智能家居中感到真正的安全。