开发可靠的智能解决方案需要多个组件协同工作，这对工程师来说是一个真正的挑战，尤其是考虑到制造商的巨大选择以及掌握每个组件所需的深入知识。

物联网（IoT）正在兴起。智能设备正在释放技术的优势，这些技术有助于为人们创造附加值并提高行业生产力。然而，物联网也带来了许多挑战，比如使用新技术的复杂性，以及获取和处理数据以做出明智决策的必要性。换句话说，将产品功能转化为系统解决方案是一项挑战。英飞凌正通过提供基于XENSIV的即时部署解决方案来应对这些挑战™ 连接的传感器套件，一个简化和加速新应用程序和创新用例开发的原型平台。

虽然物联网（IoT）有多种定义方式，但它通常被称为连接到互联网的“物”网络。“物”是装备有传感器、致动器、处理能力和连接性的物理对象。物联网世界中的设备通常被定义为“智能”。智能部分主要是收集和解释传感器数据的结果，用于触发动作。需要连接到互联网或专用云，以便设备可以相互交互，在网络内交换数据，并进行远程控制。通过这种方式，物联网技术可以帮助解决社会挑战，为人们带来好处，并提高行业生产力。

数以十亿计的联网设备已经在使用，预计未来这一数字将稳步增长（图1a）。物联网基础设施是智能家居市场增长的最重要驱动因素之一。根据Statista的数据，到2027年，全球家庭中的智能设备数量将翻一番（图1b）。1.

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图1a：2019–2030年全球物联网设备数量（十亿）

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图1b：智能家居分析中包含的所有产品类型都将在不久的将来实现巨大增长。

释放物联网的力量

在每一个物联网解决方案的核心，您都可以找到微电子：传感器、致动器、微控制器（MCU）、通信模块和安全组件。这些组件使系统能够测量和处理相关的环境数据并连接到互联网。然而，要构建成功的物联网设备，仅访问物理模块是不够的。这些必须快速高效地集成到网络中，必须以智能方式处理大量数据，并且必须建立到云的稳定和安全连接。

为了克服这些根本挑战并进一步加快发展，英飞凌科技提供一个专用的开发平台，使工程师能够快速、轻松、安全地实施他们的物联网想法。XENSIV公司™ 连接传感器套件（CSK）是英飞凌的第一个物联网传感器平台（图2），支持基于英飞凌雷达、环境传感器和其他传感器的快速原型和开发。想要快速设计和部署物联网解决方案的客户可以访问Infineon的一体化开发生态系统，该生态系统包含传感器和连接用例的全面传感器库和应用程序代码示例。


图2:Infineon的XENSIV™ 配备XENSIV的连接传感器套件（CSK）™ BGT60TR13C雷达和XENSIV™ PAS CO2传感器。有关详细信息，请访问www.infineon.com/connectedsensor工具包

所有这些功能使客户能够显著缩短智能家居或智能建筑应用从概念验证到全面开发物联网设计的时间。

Infineon物联网平台的构建块

XENSIV公司™ 连接传感器套件（CSK）包括四个基本构建模块（图3）：

·感觉：传感器为物联网设备提供人的感官，建立情境感知。在英飞凌广泛的传感器产品组合中，XENSIV™ DPS368大气压，XENSIV™ BGT60TR13C 60 GHz雷达和XENSIV™ PAS CO2传感器已集成到CSK中。稍后将添加其他传感器实现。传感元件采用参考设计，包括所有必要的部件，如电压调节器、电压转换器和振荡器。2.这在设计和测试阶段节省了大量时间和资源，降低了技术风险和BOM成本。

·计算：MCU处理获取的数据，做出决定，并协调设备的通信。物联网领域对MCU的要求与物联网应用程序本身一样多样。CSK具有PSoC™ 62，为物联网设计的低功耗高性能32位Arm®MCU。通过ModusToolbox提供应用程序代码示例™ 软件环境，以便在PSoC处理平台上进行评估和开发。代码示例提供了三个不同的层：板支持包（BSP），其中包括时钟、外围设备和参考板引脚的配置指令；传感器驱动程序，包括与XENSIV接口的功能™ 传感器；算法层包括从传感器原始数据到处理的应用输出的整个信号处理链。

·连接：为了使设备彼此通信并与云通信，模块需要连接到物联网。对于体积小的物联网设计，Infineon的CSK提供AIROC™ 连接组合模块，将双频2.4 GHz和5 GHz Wi-Fi 4（802.11n）和Bluetooth®5.0集成在单芯片解决方案中。关于软件资产，MQTT客户机实现使用CSK进行了演示。MQTT是一种在物联网中非常流行的开源发布/订阅通信协议，因为它可以跨平台使用，同时消耗最小的带宽。发布者和订阅者在空间上是分离的。客户端连接到配置的MQTT代理：客户端发送消息（发布者）以传递传感器事件，并从代理接收消息（订阅者）。用户无需生成用于客户端标识的证书和密钥；英飞凌科技注意这一点。

·安全：安全是物联网的基础，因为只有在嵌入式系统中具有足够的安全性和隐私，才有可能创建增强和充分探索物联网可能性所需的信任。这是Infineon的OPTIGA™ Trust M应运而生，为嵌入式安全解决方案和使用CSK时的安全移动连接提供了理想的解决方案。运行OPTIGA时™ 信任M设置，您可以受益于主机库，它实现了与安全芯片交互的专用API，还可以受益于示例性应用程序，如相互认证、安全通信、数据存储保护和安全OTA软件更新。


图3:Infineon的组件XENSIV公司™ 连接的传感器套件

启用CSK的用例

获取、处理和解释数据的能力，再加上与其他设备通信和互连的能力，正在成为减少功耗、提高多种环境中的安全性，甚至使我们的日常生活更加舒适的强大工具。

例如，智能设备的一个高要求功能是存在检测，以通知人类目标是否在附近。照明、声音、加热、冷却、通风和访问系统都可以从这些信息中受益，并且可以及时激活，从而提高用户的舒适度，同时也节约了能源。英飞凌基于高灵敏度雷达的存在解决方案不仅能检测宏观运动，还能检测微观运动。用户与设备的交互变得更加自发，因为用户不再需要在感测元件前挥手以确保反应。传感器集成和算法开发构成了主要挑战，但这正是英飞凌的CSK可以提供帮助的地方，为存在检测提供了参考设计和随时部署的用例。

另一个用例可以在医疗保健和健康方面找到：Infineon的XENSIV™ 60GHz雷达传感器可以检测由心肺活动引起的人类胸部的细微运动。英飞凌的雷达解决方案可确保连续监测呼吸和心跳，无需与用户直接接触或记录隐私敏感信息。持续的生命体征跟踪可以用来提高我们的健康意识，但也可以使医疗保健专业人员研究生命体征与年龄、性别和生活习惯的关系。该解决方案提供了有关不同人群健康和福祉的及时信息：老年人可以在家中持续监测，从而可能减少医院和医生诊所的就诊次数；婴儿可以在一夜之间被监控，这给父母带来了方便和安心，他们不需要一直呆在托儿所附近。

当CSK与XENSIV耦合时™ PAS CO2传感器，可启用连续空气质量监测。通风不良会导致氧气水平降低和二氧化碳（CO2.). 即使是中等水平的CO2.可能对健康和生产力产生负面影响：已经达到1000ppm，人们开始感到困倦，难以集中注意力。如果CO2.一旦室内空气质量恶化，传感器就会发出警告。然而，为了充分利用互联世界的可能性2.预计传感器会将这样的警告流到自动化系统，然后自动化系统会通过调节通风系统或自动打开窗户做出相应的反应。配备实时CO的智能家居2.由于需求控制的通风系统、空气净化器和恒温器，监控系统可以从改善的空气质量和更大的舒适度中受益。

需要考虑的一个方面是节能的巨大潜力，因为连接的设备只有在用户处于范围内时才处于活动状态。欧盟约50%的能源消耗来自建筑和工业中的供暖和制冷系统。3.例如，配备Infineon CO的通风系统2.传感器可节省高达55%的能耗。4, 5当建筑物额外配备智能恒温器和建筑自动化系统时，效果更高。

其中一些用例（图4）已经在CSK中实现，可以部署物联网解决方案。然而，Infineon的物联网开发平台已经准备好了新的用例实现：工程师可以简单地利用可用的代码示例来探索无数未来的应用程序，为用户带来更多舒适和便利，同时变得更加环保。

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图4：XENSIV支持的创新用例示例™ 连接的传感器套件

结论

开发可靠的智能解决方案需要多个组件协同工作，这对工程师来说是一个真正的挑战，尤其是考虑到制造商的巨大选择以及掌握每个组件所需的深入知识。无线和嵌入式系统的相互作用不容忽视，安全、云集成和能源管理也不容忽视。此外，必须收集、合并和处理环境数据，以控制连接设备的行为和反应。应对所有这些挑战是耗时的，需要大量的专业知识。使用Infineon的XENSIV可以加速物联网设备的开发™ 连接传感器套件：该套件不仅能够收集准确和多样的数据，还可以很好地利用态势感知。

Modus工具箱™

Infineon的ModusToolbox™ 该软件是一个现代的、可扩展的开发环境，支持各种Infineon的MCU设备。它提供了一套灵活的工具和一套多样化的、高质量的以应用程序为中心的软件。其中包括配置工具、低级驱动程序、库和操作系统支持，其中大多数与Linux、macOS和Windows托管环境兼容。

图5总结了整个ModusToolbox™ 从BSP到应用层的连接传感器套件的软件堆栈。

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图5:XENSIV™ ModusToolbox中连接的传感器套件软件堆栈™

了解更多信息，请访问www.infineon.com/cms/en/design-support/tools/sdk/modustomoolbox-software/.

让物联网发挥作用：www.infineon.io网站

实现绿色能源：www.infineon.com/green-energy公司

工具书类

1.统计数据。（2022年4月26日）。“家庭只会变得更聪明.”
2.有关详细信息，请参阅套件_ sk_BGT60TR13C和套件_任务_任务2.
3.欧盟委员会。“加热和冷却.”
4.Jin等人（2016）。“通过环境传感进行占用检测。”
5.Wang等人（2020）。“住宅建筑的占用驱动恒温器的节能影响。”

>>本文最初作为合作伙伴内容发布在我们的姐妹网站上，EE时代欧洲.

亚历山德拉·福斯科是Infineon Technologies AG的系统应用工程师。