環(huán)保一度成為今年熱點(diǎn)詞匯，同時關(guān)乎到民生大計。近一年環(huán)保督查席卷中華大地，對污染企業(yè)治理環(huán)保部也明確表態(tài)，兩年嚴(yán)打，形成常態(tài)化檢查。能源作為一種能源已經(jīng)被討論過，甚至在小范圍內(nèi)進(jìn)行了多年。最近電子元件MCU和射頻收發(fā)器達(dá)到了一個新的階段追求低功耗高性能，他們消耗的能量相當(dāng)于從收獲技術(shù)中獲得的有限的能量。

　“殺手級應(yīng)用”的到來也加速了對主流能源獲取解決方案的搜索。“殺手級應(yīng)用”是物聯(lián)網(wǎng)不可或缺的元素。雖然這些節(jié)點(diǎn)可以是復(fù)雜的設(shè)計，但它們都有四個共同組成部分——一個MCU、一個傳感器、一個收割機(jī)和一個射頻收發(fā)器。傳感器節(jié)點(diǎn)需要一個能量源，但是將它們連接到電網(wǎng)通常是不切實(shí)際的。同樣地，常規(guī)基礎(chǔ)上改變標(biāo)準(zhǔn)堿性電池被認(rèn)為是一項(xiàng)昂貴的人工成本，因?yàn)檫@些節(jié)點(diǎn)通常分布廣泛。

能量儲存通常也是系統(tǒng)的一部分，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下，必須儲存和使用少量的能量。這為系統(tǒng)增加了可充電電池。其他常見組件包括電源管理芯片和信號調(diào)理電路，它至少處理模擬數(shù)字(ADC)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

不少于5家擁有MCU產(chǎn)品線的芯片公司已經(jīng)開發(fā)出了能獲取能量的解決方案。其中包括:德州儀器、STMicroelectronics、硅實(shí)驗(yàn)室、NXP半導(dǎo)體和微芯片技術(shù)。通常情況下，他們會結(jié)合自己的MCUs、傳感器、收發(fā)器和模擬芯片，而與第三方技術(shù)公司合作進(jìn)行能量收割機(jī)。

基于32位ARM Cortex-M核心的MCUs并不是能量獲取應(yīng)用程序的唯一選擇。許多可以用8- 16位的MCUs成功地實(shí)現(xiàn)，這對嵌入式設(shè)計工程師來說更加熟悉，而且成本也更低。

硅實(shí)驗(yàn)室8位C8051F9xx超低功耗8位單片機(jī)家庭和微芯片技術(shù)的超低功耗(XLP) 16位MCUs的家庭被調(diào)優(yōu)為超低功耗性能。很難進(jìn)行直接的性能比較，因?yàn)楣就ǔＪ褂貌煌牧鞒毯图僭O(shè)來達(dá)到性能指標(biāo)。然而，這兩家公司都提供了睡眠電流的部分，低至大約10分，令人印象深刻的有功性能，以及從睡眠到活動狀態(tài)的快速過渡等特征。

當(dāng)涉及到從收集解決方案中獲取能量的時候，通信和MCU一樣重要。少數(shù)MCU廠商正在集成射頻功能芯片。Microchip公司提供了一系列的MCUs集成解決方案，在無授權(quán)的ISM波段操作，從310到930mhz。最多才多藝的是PIC12LF1840T39A，它在四個子波段操作:310、433、868和915mhz。

硅實(shí)驗(yàn)室的Si10xx無線單片機(jī)家族也將超低功耗的單片機(jī)與一款sub-GHz射頻收發(fā)器結(jié)合在一起。家庭解決了要求射頻雙向通信鏈路(如傳感器節(jié)點(diǎn))的低功率嵌入式系統(tǒng)的具體要求。高性能功率放大器和低噪聲放大器都集成在芯片上。鏈接預(yù)算是146分貝。

德州儀器也已經(jīng)部署了無線MCUs，在亞千赫茲的ISM波段進(jìn)行通信。例如，CC430F513x系列，將TI的CC1101 (CC1101) 1- ghz射頻收發(fā)器與16位MSP430 CPUXV2核心結(jié)合起來，達(dá)到32kb的in-system可編程閃存，最多4 KB的RAM和其他功能，包括一個帶有6個外部輸入的12位ADC。它在相同的四個子波段操作:310、433、868和915mhz。

雖然亞千兆赫的解決方案可能是最適用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序的，但是藍(lán)牙和其他基于標(biāo)準(zhǔn)的選項(xiàng)是可用的。大多數(shù)公司還在品牌名稱下提供專有的集成解決方案，比如MiWi(微芯片)、SimpleLink(德州儀器)和EZRadio(硅實(shí)驗(yàn)室)。

超低功耗芯片、可行的能量采集解決方案、高密度儲能技術(shù)以及無線傳感器節(jié)點(diǎn)的嚴(yán)格功率要求，為依賴于采集能源的系統(tǒng)創(chuàng)造了一個巨大的設(shè)計空間。越來越多的通信替代方案也可以在許多頻段和基于專利和標(biāo)準(zhǔn)的解決方案中使用。