1999 年，麻省理工学院（MIT）的 Kevin Ashton 在他关于 RFID 标签的演讲中提出了“物联网”一词。他这样描述自己的愿景：现在的计算机和互联网几乎完全依赖人类来获取信息然而问题是，人们的时关的复杂数据。假如计算机能在不依赖我们任何帮助的情况下收集数据，了解一切事物的话，那么我们就可以用它们来跟踪并计算每一个‘物’，从而大大减少浪费和损失，降低成本。我们就能知道什么时候需要对‘物’进行更换、修理或是召回；就能知道这些‘物’是否处于最佳状态。”
在当时，物联网（IoT）上的“物”被设想为可以计数的东西。它们存在于一系列相对简单的应用中，比如运输箱上的 RFID 标签；用于掌握车位是否停满的停车场出入口系统；以及酒店的迷你吧，可以记录您晚上消费的零食并自动将费用计入您的账单。最初，单独的计数系统只是作为自主的独立应用而运行。
而现在的 IoT 则具有更广泛的视角，更强调对累积数据的后期处理。因此，这就需要把单独的应用与云存储保持连接，并通过互联网实现远程控制。IoT 所需的网络规模可能难以想象，而要让这种情况成为现实需要绝对可靠的连接，从一开始就设计在产品中，并在整个产品生命周期都要经过充分测试。
传统的产品开发工作中经常会遇到一个个孤岛、一次次返工和碰壁。PathWave 平台可以支持敏捷的互联设计工作流程。它在一个平台之上集成了是德科技值得信赖的设计和测试软件，可以让您加快进行产品开发。在产品开发路径中，每个步骤都是相互连通和集成的。
定义“物”的性质和规模
自 1999 年以来，IoT 已经扩展到机器对机器（M2M）通信和应用领域，例如制造行业和公用事业（天然气和电力）。虽然自动化在制造业中已有一席之地，但 IoT 和所谓的工业互联网都支持更高程度的自动化，同时也提高了制造流程的灵活性和效率。支持远程和前瞻性维护的新工具就是其中的例子，它们可以降低成本，提高竞争力。
这些趋势影响了对 IoT 实施规模的预测，预计到 2020 年，各行各业中互联的“物”将达到 150 亿至 500 亿之巨。针对颠覆性的新型 IoT 相关业务的进一步预测表明，其潜在收入将比 IoT 硬件和网络供应的收入高出许多倍。
2018 年 2 月，IoT Analytics 根据已组装和分类的 IoT 项目对 IoT 前十大细分市场进行了排名。排名前三的细分市场均属于工业物联网（IIoT）应用领域。
1 其中，智慧城市由 2016 年的排名第二跃升至第一位。智慧城市中最受欢迎的应用有智能交通、公用设施、照明、环境监控和公共安全。
2 排名第二的细分市场是互联行业。最受欢迎的应用是设备监控和互联机械的远程控制，如起重机、叉车，乃至整个矿山和油田。
3 互联建筑是 2016 年以来增长最大的细分市场。大多数应用涉及设施自动化，有助于降低能源成本。
从工作的角度来定义，物联网中的“物”可以是任何固定或移动的自然物体或人造物体，能够通过网络传输数据。以货物运输、车队管理和船运为例，在这些行业中，智能 BLE 标签使得物流公司能够对位置、速度、运输和存储情况进行跟踪。另一个例子是火炬气监控。无线声学传感器可以监控阀门，控制流向炼油厂火炬烟囱的气流阀门，从而提高合规性，降低由于未能及时检测并修复故障阀门而导致的碳氢化合物损失。
2018 年 IoT 十大细分市场
IoT 支持技术
按照近期趋势，可能只有一部分器件会使用有线连接（如 USB、以太网、光纤），大多数的 IoT 器件将会采用无线技术。这包括用于移动支付的近场通信（NFC），用于无人值守远程气象站的地球同步卫星，以及蓝牙®、无线 LAN（WLAN）、ZigBee、点对点无线电、蜂窝等等。
网络将需要应对具有不同通信要求的各种独特器件。一方面是简单的无线器件，如电池供电的传感器和执行器，它们可在无人值守的情况下连续运行数年，传输非常少的数据。而在另一方面，对于频谱的使用，那些高带宽、任务关键型业务和器件（如电力系统或医疗器件）无论如何都需要有持续、可靠和超级安全的连接。
要给每个器件提供唯一标识，需要巨大的 IP 地址空间。由于 IPv4 寻址空间非常有限，目前需要使用集中器（如路由器和网关），因此端到端地使用 IPv6 寻址将会是 IoT 器件的关键推动因素。IPv6 具有几乎无限的地址空间，支持为数十亿器件提供唯一地址。
访问云网关
对于大多数 IoT 业务模型而言，基于服务器/云的大数据分析和机器学习非常关键。IoT 使用 M2M 通信来收集数据，并在分布广泛的“物”（如传感器或执行器）和云智能之间路由控制消息。许多拓扑结构将网关节点作为“物”和“云”之间的聚合点（图 2）。
网关的复杂程度各不相同。例如，Wi-Fi 接入点包括 IP 路由器，并且还可能包括从以太网和 Wi-Fi 到 ADSL 或其他固定线路协议的转换。更复杂的网关则可能包括使用“边缘”或 “雾”应用来进行编程的重要计算资源，这些应用能够进行本地决策。
在通信成本比较低，时延可以容忍的情况下，IoT 实施倾向于使用简单的网关，然后将大部分数据路由至“云”，以便进行分析和制定决策。在通信成本比较高或者具有严格时延要求的情况下，通常会指定复杂的网关节点。这些网关可以远程进行维护和配置，并且它们会监控本地的一系列“物”。路由到云的流量可能包括偶发的状态更新，或是超过本地监控阈值时触发的警报（例如，温度超过最高值或有入侵者时触发的警报）。
许多可穿戴应用和一部分家居自动化应用利用智能手机来提供用户界面或充当网关节点。由于 Wi-Fi 几乎无所不在，因此它成为了许多 IoT 应用的首选。如果无法使用固定线路或 Wi-Fi 链接，那么通常会使用蜂窝协议。可穿戴应用和围绕智能手机的家居自动化应用中经常用到蓝牙。如果需要通过缩短距离来提升安全性，那么可以选择 NFC。ZigBee、Z-Wave 和 Thread 为家居自动化和智能能源器件可以提供强大的低功耗网状网络。
ISA10011a 和 WirelessHART 中包括跳频技术，可意提高安全关键型 IIoT 应用的d性。新兴的低功耗广域（LPWA）技术（如 LoRa 和 SIGFOX）不仅具有 ZigBee 等技术的成本、低复杂性和低功耗优势，而且能通过窄带、低数据速率协议支持更长距离的传输。
IoT映射技术与工作范围
图 3 所示为按工作范围划分的 IoT 技术。无线标准社区使用邻近（proximity）、WPAN、 WHAN、WFAN、WLAN、WNAN、LPWA 和 WWAN 等术语来指示范围。
许多制式可用于器件与网关之间的短距离连接。为了促进未来的发展，在连接新器件的同时，新的标准也在迅速形成和演进。目前，有超过 60 种传统制式和新射频格式用于 M2M 和 IoT 相关应用。其中一些制式，如蓝牙、WLAN 和蜂窝，已经被广泛使用。而另一部分制式，如 ZigBee 和 Thread 也在特定的市场领域崭露头角。
为了加速将产品推向市场，一些公司开发了相对容易创建的专有解决方案，因为这些解决方案具有低数据速率、低功耗传输和低互 *** 作性要求。这种方法可能逐渐会被淘汰，因为市场的全球化正在推动器件通信从采用专有设计转为采用标准化解决方案。
物联网垂直市场和产品
1 智慧城市-精心优化物联网物联网设备
无论是在智慧城市还是在任何其他物联网应用中，物理设备都发挥着核心作用。智慧城市项目
需要成千上万的物联网设备。这些设备必须具有更低的能耗和出色的性能，同时能够抗干扰，
安全可靠。在智慧城市中，所有物联网设备与基础设施之间都必须随时随地保持无线连通性。这种连通性必须没有任何间隙，安全可靠，并能同时提供高质量的语音和数据业务。在智慧城市中，物联网设备将可能通过低功耗广域网（LPWAN）进行 *** 作。该网络中既包括专有选件，也包括开放标准选件。如此多的无线连通性技术混杂使用，让智慧城市中的物联网设备在设计与测试上充满挑战
网络是智慧城市的支柱，其性能和容量极限至关重要。是德科技的测试解决方案帮助您利用逼真的流量在实验室中进行极限测试。此外，网络的安全性也非常关键。
打造智慧城市，需要作为中心智能网络枢纽的混合网络与大量物联网设备进行复杂的交互。将这些互联对象放在单一网络中，会给黑客留下可趁之机。利用是德科技的网络可视性解决方案，让智慧城市中的家居用品、电话等基础设施和设备全面得到安全保障。
2 医疗物联网-确保智能医疗设备高度可靠；经过优化，安全放心
医疗物联网设备的联网数量正在不断攀升。尤其在医院里的部署更为密集，其中大部分设备都是拥挤在 24-GHz 频段运行。在这个频段内，还有大量 Wi-Fi 和非 Wi-Fi 设备与医疗物联网设备争夺频谱资源，干扰连通性，导致网络经常掉线，以及在传输关键警报时故障频发。这对于医疗物联网设备来说，问题非常严重。因为这些设备必须要时时刻刻保持正常运转，不能受任何干扰，甚至在传输过程中哪怕是丝毫的数据中断，都有可能会对患者的生命造成威胁。这张信息图概述了干扰对医疗物联网设备的影响，以及可以采取哪些步骤把干扰其降到最小。
3 工业物联网（IIoT）解决方案
工业物联网（IIoT）正在改变工业生产的方式。工厂过去给人的印象是拥有大量机器、人员和制造产品的复杂体系，现在它们正在向自动化和智能化迈进。工人正在被机器人所取代。
工业物联网产品需要能完成更艰苦、更长久的工作，在某些情况下使用寿命要达到 10 年以上。无论在怎样的环境条件下运行，它们都必须无缝协作。由此带来的挑战是，如何为工业物联网设计产品，以满足包括可靠性和安全性在内的这些要求。无论您设计的是哪种物联网产品，是德科技都能为您提供帮助，确保对它进行全面优化，以便在工业物联网中生存和发展。我们的解决方案能够让您更迅速、更准确、更经济高效地设计和测试工业物联网产品。
4 智能家居
提供性能值得信赖的低功耗物联网设备，打造令消费者倾心不已的互联家居
智能家居正在成为大众生活中的主流。很多传统家庭在日常生活中已经使用了至少一件或多件物联网设备。许多新建住宅从一开始就采用物联网技术进行了设计。据 Gartner 公司预测，到 2022 年，典型的家庭居室内可能包含 500 多件智能设备。
各种智能家居设备的功能虽然各不相同，不过作为工业物联网设备，它们遵守着很多相同的连通性和低功耗要求，智能家居物联网设备也存在许多相同的技术挑战。是德科技拥有卓越的解决方案和专业技术，可以帮助您将智能家居物联网设备从设计转化为成功的产品。
5 物联网可穿戴设备
在优秀的电池使用寿命与强大的功能之间实现良好平衡
可穿戴设备随处可见。根据预测，仅在 2020 年可穿戴设备的销量就将高达 411 亿件。物联网设备的数量如此巨大，竞争将会异常激烈。
成功的可穿戴设备必须做到不只是 “酷”，还要价格经济，性能可靠。在工作时，它不能干扰其他设备，自身也不能受干扰的影响。它必须在功能和能效之间达到绝佳的平衡，以确保更持久的电池使用寿命。当您致力于创造下一个 “热门” 的可穿戴设备时，是德科技正在努力确保您的产品具有出色的功能和能效，在同类产品中脱颖而出。
锂电池主要分三类。第一类：镍铬电池。就是最初模拟手机时代使用的电池，这种电池有记忆效应，容量小，所以需要先放电再充电，而且必须充满，否则对电池性能可能造成永久损坏。 第二类：镍氢电池。现在大部分手机使用的电池，这种电池没有记忆效应，容量较大，可以随用随充，但是要求最初的2-3充电需要比正常充电使用时间长一倍，大部分要求充电8-14小时，以达到电池的最佳性能。 第三类：锂聚合物电池。这种电池没有记忆效应，容量大。充电可以随用随充，最初的充电和正常充电用时一样。
充电的四个阶段
要想弄明白这个问题呢
我们首先要了解手机充电的这几个阶段
①涓流充电阶段：
当手机自动关机并无法开机的时候
此时电池进入了“亏电状态”
此时大电流会损伤电池
电源管理芯片会以较低电流给手机充电至正常
这也就是很多人口中的“电池激活”
②恒流充电阶段：
可以理解为火力全开的充电
当电池恢复正常之后
此时进入快速充电期
充电功率开到最大，全速为手机充电
但长时间的快速充电，对电池会有一定的影响
这也是为什么很多支持快充的手机
后期出现充电速度急速下降的原因
慢速到恒压阶段
③慢速充电阶段：
当手机的电量到达一定程度后
为了保护电池手机会自动逐步降低充电的功率
④恒压充电阶段：
当手机电池接近满电时
手机手机进入恒压充电
电压不变，电流逐渐变小
最后电流为零，手机电量显示为100％
自动切断电流
现在一般智能手机充电过程
都是由以上的四个阶段构成的
所以说手机充满电不拔掉的情况下
是不会对电池造成损伤的，也不会发生危险
因为电源管理芯片会智能的控制电压和电流
会在充满电的时候主动切断电流通路
两条路径工作
充电器的电流会分成两条路径
一条为手机电池充电
另一条则是为手机运行直接供电
因此理论上两条通路互不干涉
手机运行的电量并不是电池提供的
因此边玩边充对于电池没有任何损耗
一次电池物联网设备
许多小型IoT器件要求用一次电池长期工作。
因此，在为传感器、MCU、无线通信各功能供应超低消耗工作且高效电源的同时，电池控制、监视也变得重要。在此，将示例一种解决方案，其添加了一般且适合电池长期工作的电源配置及切断运输和不使用时的电源消耗的功能。
备注：关于锂一次电池
30V是二氧化锰型 / 36V是亚硫酰氯型
解决方案概要
关于升压IC
电路框图(a)是可将MCU直接连接到电池的情况。简单的IoT/安全/可穿戴/医疗的小型器件多为这种结构。
近年来，在18V～38V的大范围内工作的MCU越来越多，这种情况下，无需使用电源IC，即可直接连接到电池使用。对此，RF和传感器需要33V的固定电压，即使工作电压宽也为了要满足规格，大多需要一定电压以上的电压，即需要升压IC。RF和传感器不会一直工作，有时RF也会每天通信一次，而且是几秒钟。
此外，即使看起来像一直在工作，其实有很多情况是通过细致地ON/OFF控制降低消耗电流，使电池耐用。为实现上述工作，在需要时，MCU将对RF和传感器的工作进行ON/OFF控制。此外停止时，不仅会停止RF和传感器的功能，还会使升压IC及稳压器停止工作，可长时间使用电池。要抑制工作时的纹波，使其噪声频率恒定，PWM固定型适合。
如果轻载的工作状态存在，则使用PWM/PFM转换（自动切换工作模式）型。此外，要抑制EMI，并使其小型化，线圈一体型适合。升压 DC/DC
XCL102: PWM, 线圈一体型XCL103: PWM/PFM, 线圈一体型XC9141: PWM, 外置线圈XC9142: PWM/PFM, 外置线圈关于LDO
为了使RF和传感器的电源噪声更低，有时会在升压IC的后级使用稳压器。具有高纹波抑制比/低噪声并且良好的负载瞬态响应特性的高速LDO最适合于消耗电流的陡峭变化的RF部位此外，传感器用途中100kHz以上的噪声重要的情况下，也有高频噪声低的低消耗型比高速型更适合的情况。稳压器XC6233: 高速
XC6215: 低消耗
关于RESET IC
监视电池电压，电压下降时，向MCU发送信号。使用超低消耗型，抑制对电池的负担。
关于改善电池的耐久性的解决方案 / Push Button Load SW
电路框图(b)是一种通过添加Push Button负载开关，功能追加和大幅度改善电池的耐久性的解决方案。为了共享MCU控制和按钮控制需要开关引脚右侧的SBD和MCU的VDD的上拉电阻是需要的。
Push Button 负载开关XC6194: 1A SW内置XC6193: 支持外置Pch驱动大电流本解决方案具有以下很大的优点。
1、防止从产品出货到开始使用的电池放电
被称为“Storage模式”、“Ship模式”。最适合不能拆卸电池的设备。此时的消耗电流几乎为0。通过按下按钮，即可开始使用。当然，可与此IC共享MCU控制用的按钮。
2、可用作主电源ON-OFF开关
可用按钮代替机械开关进行ON-OFF。例如，最适合防水设备。MCU可向SHDN引脚发送信号，并关闭Push Button负载开关。此外，我们还准备了可通过长按按钮关闭Push Button负载开关的类型。
3、解除死机
设备死机等异常时，可有效利用长按按钮的OFF功能。选择长达5秒或10秒的类型误 *** 作而关闭的可能性会降低，适用于死机对策。关闭后，再次按下按钮即可使之正常启动。并且Push Button负载开关作为对电池有益的功能，具有以下特点。
通过冲击电流防止功能，抑制启动时的冲击电流
启动完成后有PG引脚输出可起动使下一级电源IC和MCU工作。
如上所述，即使是以直接连接到电池工作的MCU为核心的简单的IoT器件，稍微花点功夫就可进一步改善电池的耐久性和容易满足小型高灵敏度要求。
Li-ion Polymer互联网设备
虽然是电池工作，但传感器和通信的频率高且功能复杂的IoT器件大多使用Li-ion/Polymer二次电池。对一次电池的充电控制和配合电源电压的超低消耗降压DCDC的追加是有代表性的电源解决方案。
解决方案概要
关于CHARGER IC
使用Li-ion/Polymer的IoT器件需要充电用电池充电IC和将电压降至MCU的电源电压范围内的降压DC/DC或稳压器。首先，我将说明电池充电IC的用法。充电电压（CV : Charge Voltage）和充电电流（CC : Charge Current）是基本选择。根据所需的充电电流，选择充电IC和电阻RISET。
电池充电ICXC6808: 5mA ~ 40mAXC6803: 40mA ~ 280mAXC6804: 200 mA ~ 800 mA本电路框的Li-ion/Polymer电池是内置NTC，外置PCM（电池保护电路）的情况。无论内置/外置都需要PCM。关于NTC，如果没有内置在电池中，请注意放置场所并将其外置。如果不需要NTC，请通过电池充电IC指定的方法处理NTC连接引脚。这里显示充电状态的CSO引脚已用于向MCU发送充电情况。CSO引脚为N沟开漏输出，已通过电阻上拉到MCU的电源，以使信号的“H”电平与MCU的I/O电压范围相匹配。
如果用LED显示充电状态，则通过限制电流用电阻驱动LED，使该电源从VIN获得。这是为了避免用充电IC供应的充电电流驱动LED。VIN中放置了浪涌保护用TVS。因为是外部引脚，可能会有ESD等浪涌、及劣质USB适配器在无负载时也可能会产生相当高的电压，要用TVS和齐纳二极管采取对策。
此外，在充电的同时使用负载电流的情况、或一直供电5V，将Li-ion/Polymer电池用于备用时，可使用具有从VIN或电池两者输出提供适当电流的Current Path功能的高功能充电IC。带Current Path和Shutdown 电池充电ICXC6806关于MCU专用降压DC/DC及LDO
Li-ion/Polymer电池高达CV = 42V或435V，一般来说，最大38V左右的MCU需要降压DC/DC或稳压器。在IoT设备中，MCU许多期间在Sleep状态下工作，因此IOUT从μA级（Sleep时）到100mA以上（工作峰值时）必须高效。通过将在超低消耗的同时搭载输出电压切换（VSET）功能的降压DC/DC用于此用途，可进一步改善电池的耐久性。如果使用输出电压切换功能，即使使用电流相同也能降低工作电压，可大大降低功耗。一般来说，MCU因内置的RF、模数和高速运算等，所以在工作时需要较高的电源电压，但可在Sleep时以最小电压工作。例如，Sleep时通过将VOUT从30V降至18V，可减少MCU的功耗，大幅改善电池的耐久性。降圧DC/DCXC9276: Iq = 200nA, 输出电压切换功能XCL210: 线圈一体型 Iq = 05μA (无输出电压切换功能)如果要廉价配置解决方案，稳压器适合。
此外在可充电的应用程序中，即使是效率低下的稳压器，有时也会被判断没有问题而使用。稳压器XC6504: Iq = 06μA, 无需输出电容
关于RF/Sensor专用降压DC/DC及LDO
RF和传感器也因电池电压高而需要降压DC/DC和稳压器。
仅在需要MCU时，设CE=“H”，工作降压DC/DC，向RF和传感器供应电压使之工作。停止时，不仅会停止RF和传感器的功能，也会停止降压DC/DC的工作，可使电池长时间使用。要抑制工作时的纹波，使其噪声频率恒定，PWM固定型适合。如果有轻载的工作状态，则使用PWM/PFM转换（自动切换工作模式）型。如果要使用稳压器，高纹波抑制/低噪声且像RF一样的消耗电流变化陡峭的负载瞬态响应出色的高速LDO最适合。此外，传感器用途中100kHz以上的噪声重要的情况下，会有高频噪声低的低消耗型比高速型更适合的情况。稳压器XC6233: 高速XC6215: 低消耗
关于RESET IC
使用超低消耗电压检测器可监视电池电压。MCU的电源电压与检测的电池电压不同，因此要使用N沟开漏型，通过电阻上拉到MCU的电源电压，并将信号传递给MCU。如果想降低检测后的上拉电阻消耗电流，将监测（VSEN）引脚从电源（VIN）引脚中分离，并使用CMOS输出型。通过从MCU的电源电压获得电源，可使用CMOS输出型。电压检测器XC6136 N型: Iq～100nA (N型 : N沟开漏输出)XC6135 C型: Iq～100nA，传感引脚分离型 (C型 : CMOS输出)关于Push Button重启控制器
关于作为死机对策而附加的Push Button重启控制器。
Push Button重启控制器XC6190Li-ion/Polymer的IoT设备一般不能拆卸电池，所以需要在死机等设备异常时进行复位并使之重新启动的功能。本例中有两个MCU控制用按钮，Push Button重启控制器与其共同使用。死机时，同时持续按下两个开关，规定的时间过去后，RSTB下降到“L”，可复位MCU。RSTB为N沟开漏输出，因此将上拉到MCU的电源电压。这里是向MCU发送了RESETB信号，另外也有例如控制驱动MCU电源的降压DC/DC的CE，通过长按RESET关闭DC/DC来强制重新启动的方法。如上所述，通过配置最合适功能的IC，可实现简单而工业设备所需的低噪声、长寿命的高性能IoT设备。
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