智能家居中的數(shù)字視頻監(jiān)控、門禁和燈光控制
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根據(jù)不同的市場需求，攝像機供應商可為其IP攝像機選擇不同的處理內(nèi)核。MCUMCU、DSP、FPGA和ASIC等處理芯片都具有其自身的優(yōu)缺點。例如，入門級系統(tǒng)一般要求低成本、低功率壓縮技術，因此優(yōu)化的媒體處理器是首選。高端系統(tǒng)可能會加入視頻流的計算機分析能力，從而為用戶提供附加值。這種分析應用傾向于由靈活的高性能DSP實現(xiàn)，不過成本高和開發(fā)周期較長仍是DSP難以跨越的一道門檻。專用ASIC具有最佳的功率和性能，可滿足對成本敏感的大批量消費類需求，但缺乏靈活性和可升級性。
AlteraAltera公司的Todd Scott則表示，F(xiàn)PGAFPGA是實現(xiàn)多數(shù)據(jù)流(DVR編解碼)最有效的技術。一塊FPGA芯片能夠?qū)?至16路H.264標準清晰視頻流進行編碼。對于家庭應用來說，用于工業(yè)視頻監(jiān)控DSP芯片不但過于昂貴，且用于分析的帶寬有限，一般只能處理4路甚至更少的視頻流。FPGA可以用于攝像頭編碼和分析，非常適合多攝像頭服務器和DVR的編解碼。此外，F(xiàn)PGA功能靈活，除了編解碼之外，還能夠完成各種分析任務。當產(chǎn)量上升時，F(xiàn)PGA可以轉(zhuǎn)換為HardCopy ASIC(Altera的結構化ASIC解決方案)，從而有效降低攝像頭或服務器/DVR的成本和功耗。
“DSP SoC是最佳的候選方案，因為該器件可滿足IP攝像機對靈活編解碼能力的需求，以適應網(wǎng)絡帶寬的限制和變化?！毕D視鼎(C2 Microsystems)公司市場經(jīng)理劉明璋強調(diào)說。希圖視鼎推出的CC1100采用可編程多處理器結合硬件加速引擎的SoC體系架構，其主CPU是主頻350MHz的超級標量RISC處理器，視頻編解碼工作由3個可編程但不同架構的子處理器分階段協(xié)同完成。這種創(chuàng)新的架構使CC1100能以較低的主頻來獲取足夠的視頻處理性能。
對于監(jiān)控設備生產(chǎn)廠商來說，如何在較低成本下實現(xiàn)一個復雜的產(chǎn)品是當前的主要挑戰(zhàn)之一，“用戶用來安裝IP家庭監(jiān)控攝像機的時間應不超過10分鐘?！盡icron公司項目市場經(jīng)理Cliff Cheng說道，“一種實現(xiàn)方式是通過uPNPuPnP(Universal Plug and Play，通用即插即用)接口達到設備間的無縫連接并簡化家庭網(wǎng)絡實現(xiàn)。”而對于系統(tǒng)廠商而言，軟件設計的兼容性一直是開發(fā)中的困難所在。深圳高斯貝爾家居智能電子有限公司項目總監(jiān)張祖德表示，在開發(fā)視頻監(jiān)控系統(tǒng)時，須考慮不同平臺的操作系統(tǒng)、軟硬件之間的兼容性。他認為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)基本已經(jīng)不存在問題，但由于系統(tǒng)環(huán)境以及用戶安裝的軟件千變?nèi)f化，給系統(tǒng)的兼容性造成了一定的困難，“這是我們未來需要重點解決的問題”。
無線燈光控制：ZigBee最受青睞
雖然目前市場上已有大量可用于家庭燈光控制的無線技術，包括IrDAIrDA、藍牙BlueTooth、ZigBeeZigBee、Z-WaveZ-Wave、無線USB等等，但根據(jù)目標應用對成本、功耗、復雜程度、可靠性、功能等要求的不同，上述各種方案分別有其最適合的市場。飛思卡爾無線及移動系統(tǒng)部市場經(jīng)理鄺景亮坦言，IrDA和一些專有無線解決方案正主導著低端市場。但這些方案的功能十分有限，主要的缺點體現(xiàn)在產(chǎn)品的可擴展性、操作范圍、由于意外干擾導致的工作不穩(wěn)定以及只能單向操作等。另一方面，中端和高端市場正在尋求能夠解決以上問題的通用型無線系統(tǒng)，專有的系統(tǒng)解決方案將被淘汰。而在藍牙、ZigBee、Z-Wave、WLAN等備選方案中，雖然藍牙和無線USB已經(jīng)擁有廣泛的市場接受度，但由于高功耗、低網(wǎng)絡性能以及高系統(tǒng)成本等因素，使得這兩種技術并不適合家庭無線控制。
“ZigBee是智能家庭無線燈光控制系統(tǒng)中最有前途的解決方案”。Ember公司亞太區(qū)營銷總監(jiān)Paul Covell指出。他認為，首先，ZigBee便于部署。與其它大多數(shù)無線技術不同的是，ZigBee可以將照明傳感器、設備和控制功能自組織到可自動配置和自我修復的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡中。其次，相對藍牙和無線USB等需要大量功率的技術，ZigBee具有節(jié)能的優(yōu)勢，利用電池供電就能讓ZigBee設備工作數(shù)年。ZigBee網(wǎng)絡中的傳感器、照明開關等電池供電的終端設備在大部分時間都處于睡眠狀態(tài)，在激活時或定期的狀態(tài)更新時被喚醒。第三，ZigBee是一個開放的全球性無線標準，并得到超過225家OEM、芯片制造商和技術提供商的支持。最后，ZigBee具有比其它無線方案更高的可擴展性和可靠性。ZigBee是為升級到支持多達65,000個設備的大型網(wǎng)絡而設計的。在網(wǎng)狀網(wǎng)絡中，設備在沒有單點故障的情況下實現(xiàn)相互通信，如果一條通路出現(xiàn)斷開的鏈路，則會自動發(fā)現(xiàn)并使用新的通路，而不停止系統(tǒng)工作。這種長期可靠性對于許多期望使用壽命達數(shù)十年的燈光控制系統(tǒng)而言至關重要。
Jennic公司應用工程副總裁Paul Chilton則強調(diào)，應將互操作性視為智能家庭的關鍵特性。智能家居的一個賣點應是所有的應用都能相互通信，從而提供協(xié)同效應。例如，如果用戶家中安裝了運動檢測器，那么除執(zhí)行安全任務之外，用戶還希望這些設備能發(fā)送一個信息給家中的燈光系統(tǒng)，通知系統(tǒng)在某段時間房間內(nèi)沒有人，以便關燈。作為一個開放式的全球標準，ZigBee已基本消除了互操作性的障礙。此外，隨著節(jié)點密度的提高，網(wǎng)狀網(wǎng)絡的可靠性也將越來越高。Jennic解決方案的獨特優(yōu)勢在于可以提供包含32位RISCRISC內(nèi)核和2.4GHz收發(fā)器的單芯片無線微控制器。32位處理器為開發(fā)工程師提供了在ZigBee或IEEE802.15.4堆棧之上運行復雜應用所需的靈活性。
盡管ZigBee技術得到了業(yè)界的廣泛支持，但作為其在家庭控制領域的有力競爭者，Z-Wave技術的發(fā)展勢頭也不容小覷。Zensys公司亞太區(qū)總監(jiān)王俞喬表示，Z-Wave提供的是一種真正的網(wǎng)狀網(wǎng)解決方案，該方案允許不同供應商的產(chǎn)品進行互操作。目前市面上已有多種Z-Wave產(chǎn)品推出，還有更多的商用產(chǎn)品很快就將面市。Z-Wave開發(fā)包還提供了一個完全的開發(fā)平臺以便用戶簡化應用軟件的開發(fā)。用戶所需的學習時間短，可以在幾個月內(nèi)開發(fā)出產(chǎn)品并推向市場。
利用無繩DECT技術來實現(xiàn)燈光控制是TI的創(chuàng)新解決方案，這是因為無繩DECT技術具有成熟、便宜及易用等多個優(yōu)點。DECT控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)家庭控制系統(tǒng)的不同之處在于，它可以與2.5G/3G網(wǎng)絡連接，因此用戶可以在出差、辦公室等戶外場合通過手機對家中的燈光設備進行控制。
當選擇無線燈光系統(tǒng)的控制芯片時，MCU得到了包括飛思卡爾、Atmel、富士通微電子、Microchip、Silicon Labs在內(nèi)的眾多廠商的一致認同。不過，采用8位、16位還是32位MCU架構需取決于價格、功耗以及運行在網(wǎng)絡協(xié)議棧之上的應用。富士通微電子公司的產(chǎn)品經(jīng)理丁潔早指出，如果采用ZigBee技術來設計智能家庭的控制應用，那么從成本和資源來衡量，8位MCU已經(jīng)足夠。4位MCU由于其內(nèi)部資源不夠，無法承載ZigBee的控制協(xié)議。而16位MCU成本相對較高，難以成為主流選擇。富士通微電子推出業(yè)內(nèi)首個面向簡單應用的802.15.4/ZigBee無線開發(fā)套件WiLeKit。該套件基于富士通微電子出色的低功耗8位微控制器MB95F108A，采用特別設計的簡單網(wǎng)絡控制協(xié)議，客戶無需支付昂貴的認證費用，就可以為他們的現(xiàn)有產(chǎn)品上快速增加高可靠性的ZigBee無線控制功能。
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