实现数字化转型的无代码之路

数字化转型并不是一个在各行各业肆意横行的可怕怪胎。相反，它是一个强大的工具，从农业到制造业都在寻求通过它来提高生产率、产量和质量，同时降低能源、燃料、维护和其他运营成本。

这种变革能量很大程度上来自于数据以及控制信号在通信骨干网上的移动。麦肯锡公司称，连接性非常重要，如果农业成功实施连接性，到 2030 年，全球 GDP 将增加 5000 亿美元。该公司进一步估计，到 2030 年，在石油行业的现场作业中使用先进的连通性可为该行业的上游作业增加高达 2500 亿美元的收入。

IIoT 面临的挑战

尽管 IIoT 具有诸多优势，但企业往往对两个关键挑战心存顾虑。首先是增加、更换或修改传感器所需的初始资本支出，这样企业不仅能测量环境，还能移动信息进行分析和采取行动。企业在研究采用 IIoT 技术的可行性时，往往认为所有传统设备都需要更换，因此认为投资过高。

第二个挑战是实施，包括开发时间和精力，以及这种新连接所需的操作专业知识。例如，微软对使用或打算使用 IIoT 的企业的 3000 名决策者进行了调查。调查显示，38% 的企业认为复杂性和技术挑战是障碍，近一半的企业担心缺乏数字化转型所需的员工和培训。

快速部署之路

启动数字化转型的低成本高效益方法是尽可能将新的 IIoT 技术与旧设备无缝集成，从而释放现有系统的价值。即使在部署新设备时，也要尽可能采用模块化方法，以便根据需要灵活扩展，并提供更广泛、更不易锁定的设备供应商选择。

不过，这种方法本身也并非没有挑战。为传感器或支持 IIoT 的传感器添加通信模块可能会遇到尺寸和位置问题，因为传统设备在设计之初并不适合安装额外的硬件。此外，传统设备在生产过程中的各个环节所产生的数据往往是异构的、巨大的，将不同的通信技术结合起来并非易事。

部分原因是，处理不同系统、设备和机器之间交换的数据的跨行业 IIoT 标准尚未出现。互操作性和持续实施安全措施的能力势在必行，橙群微电子等 IIoT 推动者正在推动合作，以满足这一迫切的行业需求。

另一个需要解决的问题是开发工作和时间。低代码平台已成为一种趋势，允许非技术人员以最少的编码经验开发应用程序。这使企业能够相对轻松地改变流程、添加传感器节点以及在不同参数下触发执行器控制，从而保持竞争力。在这方面，橙群微电子也在引领潮流，不仅减少了编码，而且完全消除了编码。

选择通信技术

第一种广泛的选择--有线路由和无线路由--相对容易。企业越来越多地选择无线网络，因为它在增加或更换节点时具有灵活性。与有线网络不同，重新布线不会增加工厂车间或建筑物的成本。此外，将电缆安装在调度柜中也不会浪费太多空间。然而，无线技术提供了令人眼花缭乱的选择：从传统的 RFID 到 NFC、蓝牙、Zigbee、LoRaWAN、LPWAN/NB-IoT、Sigfox、Z-Wave 和 5G。

功能、功耗（这在需要电池供电节点或使用多个节点时很重要）和成本的比较见表 1。蓝牙低功耗 (BLE) 作为一种独特的技术，不仅符合大多数 IIoT 应用的范围、功耗和成本标准，而且技术成熟，更易于安装。

表 1：无线电技术在射程、功耗、速度和成本方面的比较。

芯片解决方案

一项改变游戏规则的技术是解决IIoT采用者的成本、时间和精力问题的关键。I橙群微电子公司基于蓝牙5.3的NanoBeacon技术最初是为了解决有源RFID的缺点--高成本和高复杂性--而开发的，具有更低的芯片组、制造工艺和开发成本。因此，终端产品蓝牙信标设备的成本不到1美元，而射程可达300米。

作为橙群微电子 NanoBeacon SoC系列的首款产品，IN100具有高效、可配置的状态机、用于用户预定义数据有效载荷的非易失性存储器（NVM）、用于动态数据存储的数据SRAM、11位模数转换器（ADC）、安全引擎和电源管理（如图1所示）。IN100 的工作温度范围极宽，为 -45 ºC 至 +125 ºC，睡眠模式下的功耗仅为 650 nA，工作电压范围为 1.1 V 至 3.6 V。该 SoC 使用 1.4/1.5 V 纽扣电池供电，既可用于一次性信标标签，也可用于无线智能传感器。

图 1：IN100 NanoBeacon SoC 的系统框图。

该芯片支持 ISM 2.4 GHz 频段的 BLE 信标和 2.4 GHz 频段或 MedRadio 频段的专有信标模式。除了独立信标模式外，该 SoC 还能与配套的 MCU 配对，以便通过 UART 实时更改广告数据有效载荷和控制模式。

IN100 不仅能与数字输出传感器连接，还能通过板载 ADC 与模拟传感器连接，从而与温度、湿度和运动传感器等多种传感器集成。其嵌入式安全引擎可对数据有效载荷进行验证和加密，从而有效防止未经授权的访问。

此外，无代码功能意味着企业无需经验丰富的蓝牙应用开发人员即可采用 IIoT。他们可以快速将生成的数据集成到现成的分析工具中，以便对其运营情况有新的了解。

IN100 平台包括 NanoBeacon Config Tool 桌面应用程序和 NanoBeacon BLE Scanner 移动应用程序，便于定制和配置。

图 2：配置工具提供了一个易于使用的仪表板，用于创建、编辑、测试和保存 IN100 配置。

配置 NanoBeacon 非常简单，只需将编程板插入电脑 USB 端口，启动配置工具，然后根据应用要求加载配置即可。配置工具允许在 RAM 中运行设置，这样就可以在将设置烧入 OTP 存储器之前在扫描仪应用程序上进行测试和验证。

配置工具图形用户界面（图 2）提供以下控件：

1.UART 面板用于设置 UART 端口和波特率。

2.主窗口允许更改选定的设置组。

3.应用设置面板提供所有可配置选项卡，包括广告设置、ADC、加计数控制器、I2C、GPIO 和 GPIO 边沿计数。高级模式设置选项可处理特殊的设备行为，而射频测试可轻松运行各种射频测试。

4.全局设置面板将设置应用于所有广告。

5.当前设置面板显示当前配置的概览。

6.配置面板允许将配置保存到文件或从另一个文件加载配置，以及测试（在 RAM 中运行）或将其永久刻录到 OTP 内存中。

7.高级调试设置提供了读/写设备寄存器/内存/eFuse 的方法。

图 3：NanoBeacon BLE 扫描仪与配置工具配合使用，以测试和管理 IN100 配置。

该移动应用程序（图 3）具有以下独特功能：

· 发现广告 BLE 设备

· 自动解析 iBeacon 和 Eddystone 广告数据包

· 支持多个设备过滤器（设备名称、最小 RSSI、制造商特定数据、公司 ID 等）

· 按 RSSI 排序的选项

· 通过简单的二维码扫描从配置工具导入配置

· 自动检测与导入配置相匹配的 IN100 设备

· 自动解析与导入配置相匹配的 IN100 设备广播的广告数据，并以人类可读格式显示数据值

· 支持对检测到的与导入配置相匹配的 IN100 设备进行后台通知

· 支持导出捕获的匹配 IN100 设备的日志

该低成本硬件首次采用 2.5 x 2.5 x 0.55 mm DFN8 小型封装，降低了 IIoT 在以下终端应用中的采用门槛：制造业中的机器人和电机控制；仓储中的资产跟踪和库存控制；智慧城市中的交通和停车管理；病人监控和远程手术；以及不受空间和位置限制的农业。

图 4：采用 2.5 x 2.5 x 0.55 mm DFN8（左）和 1.1 x 2.0 x 0.35 mm WLCSP（右）封装的 IN100 SoC。

IN100 还采用 1.1 x 2.0 x 0.35 mm 的微小晶圆级芯片尺寸封装 (WLCSP)，使设计人员面临空间和厚度严格要求的新应用成为可能，例如智能药丸、可打印智能标签、智能纺织品和智能珠宝。

难怪 NanoBeacon 被RFID Journal’s评为 2021 年和 2023 年最佳新产品，并入围 2023 年 “Sensors Converge”活动的 "最佳传感器奖 "决赛。

清晰的愿景，共同的使命

NanoBeacon 的无代码技术使企业能够控制开发，同时降低对内部 IT 人员的要求，释放资源，专注于其核心竞争力。InPlay通过快速发展的传感器合作伙伴计划，在GitHub上提供互联传感器参考设计库，在轻松实现IIoT概念的基础上继续发展。

橙群微电子有一个清晰的愿景，即解决IIoT在通信延迟、维护成本和安全性方面的痛点。我们的团队由半导体行业的资深专家组成，在无线通信系统、射频技术、模拟混合信号电路和低功耗电路设计方面拥有丰富的经验。