新IC可提供低成本、低功耗的有源RFID

     科技初创公司InPlay Technologies已经构建了一种新的集成电路(IC),旨在通过蓝牙低功耗(BLE) 让有源RFID技术相对便宜且易于部署。

     InPlay的这款名为IN100NanoBeacon的SoC于2021年推出,利用蓝牙5.0标准(一种具有远程能力的BLE)来实现低成本、结构紧凑的beacon模块,并由纽扣电池供电,可与传感器配对,可针对事件触发条件进行预配置。

     加州圣何塞解决方案提供商BeeFi计划在未来几个月内试用IN100 NanoBeacon,预计在2022年初进行部署。而InPlay也计划与其他伙伴合作,开发不仅可以定位设备还可以捕获传感器数据的低成本解决方案。

     这款SoC(DFN8)最小封装尺寸为2.5x 2.5 ㎜(0.1 x 0.1英寸),它可以内置到由1.5伏纽扣电池供电的beacon设备中,可以固定在一套设备、一个容器或一面墙上。然后借助应用程序对其进行配置,无需软件开发。SoC的开发不需要软件编程。


IN100NanoBeacon SoC

     InPlay联合创始人兼首席运营官DavidHu表示,该IC的成本可能低至30美分。一旦将SoC内置到带有晶体(电极连接)、电池和外壳的模块中,公司就可以预计商用设备的成本约为2或3美元,而目前使用的beacon设备价格通常都在20美元以上。

     IN100 NanoBeacon支持蓝牙5.0的远程功能,可传输数据最远可达数百米。David Hu指出,由于硅集成度高,只需要一个外设26 MHz晶体,基于IN100的beacon模块的尺寸与大多数beacon冰球般大小的尺寸相比就只是很小的一部分。该技术支持Eddystone和iBeacon协议。

     David Hu与其前高中同学JohnYu共同创立的BeeFi公司,一直在为Qualcomm制造物联网系统,Qualcomm公司的AWS-ready模块就采用了Wi-Fi连接。David Hu解释说:“我们为他们提供的是物联网解决方案的蓝牙版本。”

     InPlay总部位于加利福尼亚州尔湾市,由Atmel(现为Microchip)的工程师于2016年创立,旨在应对涉及游戏、机器人和工业系统的技术挑战。David Hu表示:“我们关注游戏是因为低延迟无线问题还没有得到解决。”

     在InPlay成立时,蓝牙5.0正处于测试阶段,因此该公司看到了一个机会,可以提供一种解决方案,通过减少无线控制器和控制台之间的延迟时间,更好地实现多玩家游戏和更高质量的用户体验。

     不过,该公司也专注于可以从相同技术中受益的工业应用。“然后我们制造了第一款芯片,一种用于联网的多协议蓝牙、低延迟和SDR(软件定义无线电)。SDR边缘网络解决方案旨在连接数以万计的设备,同时支持蓝牙5.0协议。”

     David Hu解释说,对于采用了BLE技术的RTLS,以前有源RFID系统的部署比无源RFID的更复杂。此类解决方案需要软件来管理每台设备,而beacon通常会消耗大量电力,因此需要充电或定期更换电池。这意味着后期维护更复杂,更昂贵。

     “当时我们想,必须降低蓝牙beacon的功耗,是否可以采用不同的架构方法来解决这个问题呢?”

     IN100产品是InPlay预期的NanoBeacons系列的第一款产品。该设备的构建不需要CPU,但它包含一次性可编程存储器,因此用户可以配置beacon以满足其应用的需求。QFN18封装版本之一带有可容纳多个传感器的接口,因此可以捕获传感器数据,例如温度或冲击,并且用户可以有多种选择,例如识别超出可接受阈值的温度偏移,或者只是简单地将传感器数据动态地放到beacon有效载荷上。

     配置SoC只需要一台PC工具,用户可以在该工具上的选项列表中进行选择并设定参数(例如设定为不超过35℃),然后将这些设定刻录到芯片上。该技术很可能被用于实时定位和监控仓库、制造场所和医疗机构的资产和设备,例如可以连接到高价值物品,之后用户使用单个BLE网关从数千台设备中捕获潜在的数据并将其传输到服务器;在仓库中,用户可以查看其工具、叉车或托盘的位置和状态,并通过智能手机或平板设备上的应用程序查看收集到的数据。

     InPlay预测,该系统与其他有源RFID系统的区别是,可低成本地部署。该公司的RF设计总监Russ Mohn表示,“关键在于成本、易用性和低功耗。在10秒的时间内,能量消耗低至1.4 uA。”InPlay可以根据应用程序的要求对传输功率、广告间隔和触发器进行编程,从而自定义功耗。

     在位置跟踪方面,BeeFi的SensiBLE物联网平台在其网关中采用了InPlay的IN100 SoC和 IN612L双向SDR协议边缘网络SoC,并使用到达角和接收信号强度指示器算法的组合,来实现1米(3.3英尺)内的实时标签定位精度,同时还捕获传感器数据。该公司称,由于SoC使用的功率如此之少,因此它可能会利用太阳能、无线电或机械电源。

     SoC可在高温下工作。David Hu说,在测试时,它被证明可以在135℃(275℉)下运行,而大多数BLE芯片在125℃(257℉)以上往往会失去功能。这种耐高温性能意味着该设备可以应用于工业级应用,例如轮胎压力监测。当内置到带有压力传感器的设备中时,NanoBeacon可以连接到轮胎上,从而使用户可以使用智能手机查看压力,无需机械测试系统。

     为了服务于这个市场,InPlay预计将继续开发NanoBeacon,以便将其作为汽车级产品进行销售。该公司报告说,IN100带有一个唯一的私钥,以提供安全性和身份验证。如果该私钥被泄露,相应的beacon将被删除并从身份验证服务器中除名,使其无法再使用。此外,传感器有效载荷是加密的,只有密钥的所有者才能解密和验证消息的真实性。

     为了支持其当前和未来的合作伙伴,InPlay计划在今年年底前销售IN100的评估套件。

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