智能家居确实很方便,给我们的生活带来很多好处,现在生活节奏这么快,我们可以用手机远程控制家里的电器,让生活更加方便,提高生活质量。
我们如何远程控制智能家居?哪些芯片才是真正的“幕后英雄”?
【01】
如何远程控制你的智能家居?
家电控制其实就是通过远程或者自动操作的方式对家里的电器进行控制,通过这种方式我们可以轻松的开启、关闭设备、调整设备的设置、实时监控设备的状态等。
想要用手机远程控制家里的电器,首先要把这些电器接入到家庭无线网络中,然后这些智能电器才能与云服务器进行数据交换,这样家电的状态、环境数据等就可以实时传输到云服务器,同时我们也能从云服务器接收到控制家电的指令。
现在用户只需要通过智能设备或者手机APP就可以查看家里的环境数据,控制家里的各种设备,最后由云端服务器处理环境数据,并根据用户的指令向相应的智能家居设备发出控制指令,真是太方便了!
目前最流行的远程控制方式有两种。一种是将手机变成遥控器。你可以在手机上下载一个应用程序,然后控制家里的电器。另一种方法更简单。你可以使用智能音箱或语音助手,跟它说话。
智能家居要联网,依赖的是通讯组网技术。常用的通讯芯片有WiFi、NB-IoT、蓝牙等。WiFi和蓝牙芯片是现在最流行的,占比超过60%。要让智能家居听懂你,还需要语音识别芯片,它可以把你说的话变成文字,然后用算法转换成指令。然后主控芯片,比如MCU、SoC,就会根据这些指令进行工作。
【02】
远距离通讯WiFi芯片可以简单理解为可以连接网络,实现远程通讯的一个小部件,可以让我们的设备在更远的距离接收到WiFi信号,进行数据传输和通讯,这样我们就可以更加方便的使用各种电子设备,享受科技带来的便利!
WiFi芯片的工作其实挺简单的,大致有这几个步骤:
首先主机设备会通过主机接口把要发送的数据传送给WiFi芯片,WiFi芯片里的基带处理器会把这些数据处理后变成无线信号,然后无线传输模块会把这些信号转换成无线电波通过天线发送出去,接收端的WiFi芯片通过天线接收到无线信号后,会把它转换回数字信号,最后基带处理器会对数字信号进行处理,包括解调、解码、纠错等,把它变成我们可以理解的数据。
WiFi芯片有两种,一种叫WiFi,主要是用来接收信号的;一种叫WiFi AP,比较擅长发射信号。WiFi AP的技术和协议比WiFi要复杂一些。
WiFi 可以表示为:WiFi 接入点
WiFi分为两种,一种是WiFi MCU,主要用于传输指令,技术相对简单;另一种是数据传输WiFi,用于传输数据,技术难度比物联网WiFi高,开发时间较长。
WiFi MCU其实就是WiFi和MCU的结合,可以降低开发难度和成本,降低功耗,减少芯片占用空间。它不同于手机使用的WiFi芯片和WiFi路由器芯片,主要应用在智能家电、IoT配件,比如灯、插座等,以及工业IoT。在这个市场,乐鑫科技是比较有名气的。
物联网WiFi MCU市场目前以2.4G WiFi 4为主,其中博通集成电路、乐鑫系统占据80%的市场份额,紧随其后的是博流智能、南方硅谷、奥杰科技等公司。
乐鑫科技与小米自 2015 年开始合作,乐鑫一直为小米的 IoT 解决方案提供 WiFi 芯片。2017 年,小米也开始使用乐鑫的 ESP32 WiFi 模组。现在,小米的智能扫地机器人、智能空调等,均采用乐鑫的 IoT WiFi MCU。
数据传输WiFi是利用WiFi协议传输数据的模块,特别适合远距离无线通信,在我们的生活中应用非常广泛,比如无线上网,无线监控,远程控制系统等等。
在智能家居领域,现在大家喜欢用的WiFi数据传输芯片就是WiFi 4和WiFi 5。WiFi 4只能在2.4G频段使用,WiFi 5只能在5G频段使用。然而WiFi 6就厉害了,它既能覆盖2.4G频段,又能覆盖5.8G频段。
在2.4G WiFi 4/6芯片方面,、瑞昱、博通集成、博通、南方硅谷、傲捷科技等都是实力不俗的厂商。在2.4/5.8G WiFi 6 1×1芯片方面,联发科、瑞昱、中航微、物奇微、西威科技等实力不俗。在WiFi7 1×1&2×2芯片方面,高通、博通、联发科是主要竞争对手。总之,这些公司在WiFi芯片领域各有所长。
奥杰科技的WiFi数据传输芯片受到很多厂商的青睐,小米、美的等大公司都在使用这款芯片。博通集成一直致力于设计高集成度、低能耗的无线数据传输和音频芯片,产品线比较全,客户都是国内知名企业,比如美的、海尔、海信、涂鸦智能等。
科技发展的越来越快,人们对于网速的要求也越来越高,所以WiFi 6现在越来越受欢迎。
WiFi AP 可以重新表述为:无线网络接入点。简单来说,它就是让我们连接到互联网的“点”。有了它,我们可以上网、看电视节目、玩游戏等。
WiFi AP芯片的设计难度比WiFi更大,手机、电脑等接入无线网络的终端是站点,而AP则是网络的中心,你可以把无线路由器看成是一个AP点,由于AP芯片对传输速度和稳定性的要求较高,因此设计和技术难度更大。
WiFi 5 2×2芯片方面,联发科、瑞昱为主流,广电、创耀也有出货;WiFi 6 2×2、4×4芯片方面,高通、博通、联发科、瑞昱均有生产,其中联发科销量最高;WiFi 7 2×2、4×4芯片方面,高通、博通、联发科为主要竞争对手。
我们来谈谈蓝牙芯片。
【03】
蓝牙芯片是一个可以让我们进行短距离通信的小东西。
蓝牙是一种无线连接技术,在智能家居系统中,蓝牙芯片可以帮助智能家居设备之间进行通信,比如智能灯泡、插座、门锁等,我们可以通过蓝牙用手机或其他智能设备与它们对话、控制和管理它们。
蓝牙芯片有两种,一种是经典蓝牙,一种是低功耗蓝牙(BLE)。经典蓝牙芯片在音频传输方面表现良好,我们经常在无线耳机、智能音箱、汽车音箱等设备中看到它们。而BLE芯片功耗低、成本低、连接简单,特别适合智能家居设备中的无线通信。此外,BLE芯片还可以进行广播和扫描,让设备能够轻松发现并相互连接。
从厂商来看,中国蓝牙芯片行业可以分为三类:一类是国外大厂,比如Intel、TI;一类是老牌集成电路公司,比如博通集成电路、杰理科技;一类是新兴的蓝牙芯片创业公司,比如台凌微、陶芯科技。简单来说就是三类:国外大厂、老牌集成电路公司、新兴创业公司。
我们中国本土的蓝牙芯片厂商以前都是以低端BLE市场为主,版本大多是4.2或者更低,近两年逐渐转型做BLE 5.0以上产品,但还是以蓝牙音频为主,也就是双模低功耗蓝牙芯片。也有少数厂商开始研发单模蓝牙透传芯片,具备蓝牙mesh、室内定位等功能。2016年以后大家开始研发高端BLE,近两年部分BLE蓝牙芯片5.0产品已经稳定出货。
泰凌微是国内最早做BLE的公司,2014年他们研发出了第一代低功耗蓝牙芯片,两年后又推出了多模低功耗蓝牙芯片,这些芯片多应用在智能照明、可穿戴设备等,到2018年,泰凌微在国内BLE芯片市场排名第一,全球排名前四。
这些公司,比如富瑞坤、上海聚微、峰嘉微、联瑞微、捷力科技等,都是考虑到中国市场的需求,现在都能做出超低功耗、连接稳定的BLE芯片,而且成本控制得好,与下游应用厂商合作紧密,在市场上有自己的一席之地。
事实上,蓝牙控制家电通常只在10米范围内,如果想远程控制家电,则需要一个“转换器”来接收家电附近的蓝牙信号,然后通过宽带网络传输到远处。因此,蓝牙控制更适合短距离无线通信,比如躺在床上就可以关掉客厅的灯。
【04】
可近距离通信和识别语音的芯片
语音技术,简单来说就是不用动手,用说话就可以远程控制家里电器的技术,真的太方便了!
语音识别技术让智能家居能够听懂我们说的话,实现智能控制。比如,我们只要对着智能音箱说话,就可以听歌、看新闻、设置提醒等。同样,我们也可以用语音控制电视搜索节目、调节音量、换台,让看电视更加便捷。
百度是国内很早就开始研究语音技术的公司,他们的语音识别技术现在已经运用在很多产品和服务中。科大讯飞也是国内顶尖的智能语音科技公司,他们的语音识别芯片广泛应用于家庭、汽车、手机等各个领域。
云声一直在研究语音识别和语音处理技术,他们的语音识别芯片在智能家居、汽车、机器人等方面都非常有用。阿里云的语音识别芯片也很强大,准确、快速、稳定,特别适合用在智能客服、智能家居、车载导航等方面。奇英泰伦也推出了几代产品,可以应用在智能家电、智能家居等需要人机交互的场所。
语音识别技术其实是一种短距离的通讯方式。但需要注意的一点是,它接收的信息的准确性会受到指令音量的影响。如果声音太小,可能听不清楚。
不管是WiFi通讯、蓝牙芯片还是语音识别芯片,在接收到指令之后,都要靠主控芯片这个“老大”来统领全局、起到关键作用。
【05】
主控芯片是负责处理数据的重要部件,它是核心中的核心!
主控芯片会根据指令进行工作,向执行器或者传感器发出信号,满足大家的需求。现在国内很多有实力的公司都在开发面向各种场景的AIoT SoC。就像智能音箱领域一样,国产SoC已经占据了很大一部分市场,很多公司都在这里耕耘,比如全志科技、晶晨科技、炬力、瑞芯微、吉尔科技等。
智能电视和机顶盒是智能家居的重要部分,其SoC国产化程度较高。智能电视SoC供应商主要有联发科、晶晨半导体、海思、联咏、瑞昱等几家。其中联发科自收购晨星半导体以来一直处于市场领先地位,近三年晶晨半导体的出货量也快速增长。
简单来说,目前AIoT SoC芯片市场的领头羊是,他们在2024年推出的这款芯片,是国内AIoT领域性能最强的,与高通不相上下。两款芯片都是通用SoC,专门用在AIoT应用上,性能表现非常相近。2024年,这款产品获得了200多家客户、400多个项目的青睐,为2023年的发展打下了坚实的基础。
亨芯科技、晶晨科技、全志科技等公司均取得了巨大的成功,在各自的细分领域表现出色。