市场上的主流WiFi芯片组或模块调研报告.docx

1、市场上的主流WiFi芯片组或模块调研报告市场上的主流WiFi芯片组或模块调研报告2014年3月By Cym物联网应用的蓬勃发展也带来了新一轮的无线通信技术商机，越来越多的芯片(如处理器和微控制器MCU)厂商开始厉兵秣马，加快了WiFi/BT/ZigBee等技术的研发，以卡位物联网市场。从2013年至今，整合无线的单芯片MCU、集成MCU和无线功能的模块、整合嵌入式处理器和无线的单芯SOC等产品和方案全线开花。本报告重点针对WIFI无线芯片或模块，对市场上各主流芯片商所推出的主打的或最新的芯片进行比较。TI新型WiFi芯片日前，德州仪器（TI）宣布推出其面向物联网（IoT）应用的新型 Simpl

2、eLink WiFi CC3100和CC3200平台。这一新型片上互联网系列使得客户能够轻松地为众多的家用、工业和消费类电子产品增添嵌入式WiFi和互联网功能。该产品系列的特性包括：拥有业界最低的功耗（适用于电池供电式设备），以及低功耗射频和高级低功耗模式； 高度的灵活性，可将任何微控制器 （MCU）与CC3100解决方案配合使用，或者利用CC3200的集成型可编程ARM Cortex-M4 MCU，从而允许客户添加其特有的代码；可利用快速连接、云支持和片上WiFi、互联网和稳健的安全协议实现针对 IoT 的简易型开发，无需具备开发连接型产品的先前经验；能够采用某种手机或平板电脑应用程序或者一

3、种具有多种配置选项简单且安全地将其设备连接至 WiFi。CC3100和CC3200采用 QFN封装并具有全集成型射频 （RF）及模拟功能电路，因而允许开发人员通过将器件直接布设在 PCB上来创建一种低成本、紧凑的易用型系统。SimpleLink WiFi系列通过TI的IoT云生态系统成员拥有了云连接支持能力。凭借其低成本LaunchPad评估套件和 BoosterPack插入式模块的MCU生态系统，TI为开发人员提供了一种设计和评估WiFi及互联网应用的简易方法。什么是SimpleLink Wi-Fi？CC3100与CC3200 Internet-on-a-chip平台在六月初推出，凭借多种特

4、性支持全新的IoT产品： 业界功耗最低，适合具有低功耗射频和高级低功耗模式的电池供电型设备。 高度的灵活性，可将任何微控制器（MCU）与CC3100解决方案配合使用，或通过CC3200的集成式用户专用可编程ARM Cortex-M4 MCU，允许客户添加自己的代码。 可通过快速连接、云支持与片上Wi-Fi、互联网和稳健的安全协议进行轻松开发，无需任何WiFi经验即可实现产品连接。 可通过手机、平板电脑应用或包括SmartConfig技术、WAC、WPS和AP模式等具有多个配置选项的Web浏览器安全便捷地将设备连接到Wi-Fi。“现在很多芯片厂商都提供和我们SimpleLink类似的WiFi模块

5、，同样是主打简单化，智能化，帮助嵌入式设备接入互联网。但从技术上来说，大家的做法还是不同的。很多厂商都是把原来手机或电脑上用的WiFi芯片与MCU或MPU打包销售模块的方式运作，这还是我们上一代产品的做法。”吴健鸿说不过吴健鸿对于接下来的战斗并不感到担忧，因为一方面这块市场足够大，另外则是充满了对SimpleLink的信心，因为这是唯一一款两节5号电池就可以驱动WiFi设备运转长达一年时间的WiFi芯片。SimpleLink的天时 在退出手机处理器市场后，德州仪器的WiFi芯片面临着选择到底要不要彻底退出。这时德州仪器看到了嵌入式市场的前景，从而成功转型专注于嵌入式WiFi技术。公司CEO R

6、ich Templeton此前参加大会时经常表示，取暖炉、洗衣机、冰箱等设备加入WiFi功能后，能让家用设备真正得智能起来。 正因为此，TI于2012年推出了第一代SimpleLink WiFi产品CC3000，这是TI首款模块化的WiFi产品，集成封装了DC/DC、模拟前端、晶振等多种常用的WiFi周边于一身，并且内置了IPv4 TCP/IP协议栈，用户可以用低速低成本低功耗的MCU便可为嵌入式增加WiFi功能。 近日，TI新推出SimpleLink WiFi产品CC3100、CC3200仍然基于让WiFi连接变得更简单的理念，CC3100是全新的WiFi处理器，和CC3000不同，3100

7、将更多的功能集成进芯片中，包括RAM、ROM、处理器、MAC、基带、射频、DC/DC等，CC3200更是将主控Cortex M4也整合至芯片中，完全实现了单芯片解决方案。“现在很多可穿戴设备中都有TI低功耗蓝牙产品在其中，而未来随着智能WiFi芯片的大面积铺开，智能家居等领域也会出现类似于可穿戴市场的景象，可以说在天时方面，TI是做得最早的。SimpleLink的地利 吴健鸿强调道，嵌入式WiFi市场有两块，一块是面对高性能高成本大功率的应用，比如路由器、智能电视等，这块市场仍然是诸如Marvell、MTK、博通等主导传统WiFi市场的厂商，而对于插座、开关、小家电及可穿戴设备来说，Simpl

8、eLink无疑是最佳选择。 吴健鸿举例道，CC3100内建了硬件加密模块，这样做有三点好处，第一可以保证系统更安全，第二则是令加密解密功耗降低，第三则是令系统功耗降低。 WiFi设备和路由器之间需要不断地链接，为了节省功耗，WiFi芯片往往处于待机状态，只是隔段时间就与路由器进行握手通信，如果在没有硬件加密解密功能的前提下建立握手协议会非常缓慢，一方面功耗会提升，另外系统效率也会大打折扣。而通过硬件加密解密，整个握手速度可以达到0.2s，其他芯片可能需要超过1s的时间。” 除了硬件，吴健鸿特别指出了TI在嵌入式软件领域的领导地位。“比如WiFi驱动代码，已经压缩到了7K，对于用户来说只需要一颗

9、很小的CPU就可以驱动CC3100，或者直接用CC3200。而在软件层，我们提供了标准的BSD的API，包括适合于TCP/IP的底层协议以前这部分客户需要写上百行的代码，而现在只需要一条简单的指令即可。” 除此之外，TI的SDK提供了不少应用实例，比如自动发送E-mail、直接变成网络服务器、或者与Google Talk或微信直接连接。 TI还推出了SmartConfig，这个软件的作用很容易理解，过去使用手机或电脑进入WiFi时要先输入密码然后在和WiFi连接，而对于部分智能家居或工业应用场合时没有输入及显示设备的，可以通过SmartConfig简单配置WiFi连接。两种模式下CC3100的

10、系统功耗。SimpleLink的人和 吴健鸿强调，嵌入式WiFi市场的客户群与传统的WiFi市场不同，客户数量众多，行业也五花八门，这对于TI来说是最合适的TI的客户总数达到了10万，涵盖了嵌入式产业的方方面面，同时拥有最广泛的销售渠道与最快速反应的本地支持团队。 “我们的优势就是人多，所以除了大客户以外，还有精力照顾小客户，这是TI区别于众多对手的重要原因之一。”吴健鸿表示，“尤其是对于物联网这种创意性很强的产业来说，很多概念都是诞生于中小厂商中。” 以北京奥尔斯科技公司举例，这是TI的第三方合作伙伴，他们开发出了一整套物联网教学实验箱，包括Zigbee、WiFi、蓝牙等终端模块，与同样是采

11、用TI OMAP的网关配套使用。这套设备未来将主要面向物联网的教学、培训等。吴健鸿非常乐意于为大家展示，经常邀请该公司参加TI的研讨会、展会等，一方面为了展现TI的实力，同时也会向更多人推荐他们的创意。实际上早在2014年的四月，TI就已经宣布建立第三方物联网云服务供应商生态系统，此举将帮助采用TI技术的制造商更便捷地连接物联网。该生态系统的首批成员包括2lemetry、ARM、Arrayent、Exosite、IBM、LogMeIn、Spark以及Thingsquare。每个成员都面向TI的一款或多款无线连接、微控制器(MCU) 及处理器解决方案提供云服务支持，这些方案覆盖广泛的物联网应用领

12、域，包括工业、家庭自动化、保健以及汽车等等。物联网整个产业链太庞大了，很难有一家公司可以做完所有项目，更何况TI的不少小客户没有能力自行开发云服务。所以当TI聚集起更多的第三方服务商后，可进一步加速中小企业的开发。实际产品介绍：智能猫眼智能猫眼？不就是一种安装在防盗门外，具备24小时自动拍照和感应监控功能的猫眼嘛！如果您如此认为，您可是真真儿的OUT了。这是物联网的时代，最新智能猫眼不仅能自动感应和拍照，还可以立刻通知主人，主人打开手机就可以看看是快递员还是窃贼来到自家门前。 这个智能猫眼的核心是TI公司最新发布的上网芯片，称作SimpleLink Wi-Fi系列，是专门为各种物联网应用而设计

13、的。 这个会上网的智能猫眼是德州仪器公司（TI）展示的最新上网芯片的参考设计之一。据介绍，这个智能猫眼可以通过扫描二维码注册一个微信账号，主人把他加为 好友，它就可以把它看到的情况通过微信发给主人，让主人及时了解门外发生的一切。TI会上网的智能猫眼SimpleLink Wi-Fi系列包含两款芯片：CC3100和CC3200，前者只具备上网功能，而后者还集成 了一颗ARM Cortex-M4 MCU，是业界首款内置MCU的单芯片Wi-Fi上网芯片。TI公司对该系列产品的发布非常重视，其无线连接解决方案业务部嵌入式连接方案总经理 Amichai Ron来京为我们介绍了它的特性。CC3100和CC3

14、200系统框图如今，Wi-Fi几乎无处不在，它是移动设备接入互联网的重要途径。同样，它也将是物联网的重要组成部分。与ZigBee等其他连网方式相比，Wi-Fi 的带宽具有不可替代的优势，可以实现大数据量的音视频传输。但Wi-Fi用于物联网存在几项挑战，Ron说，例如功耗和必备的知识与经验。 首先，Wi-Fi是一种高功耗的无线连接技术。用电池来为Wi-Fi设备供电是一项挑战。例如前文提到的智能猫眼，我们必须保证它的电池寿命达到数月之 久。TI的CC3100/C3200芯片靠两节AA电池可以运行一年以上，这是靠冬眠、睡眠和低工作电流来实现的，如 下图所示。CC3100和CC3200是这样实现低功耗

15、的其次，Wi-Fi编程和使用并非易事。TI的Wi-Fi上网芯片让用户轻松了许多。它们含有加密引擎，具备片上Wi- Fi 安全性（WPA2个人、WPA2企业和WPS2）和片上互联网安全性（SSL 3.0、TLS 1.2和X.509），可硬件实现快速连接，而且TI公司为客户提供云支持。TI的各种套件和软件工具帮助客户实现产品的快速上市。实际方案中的说明：基于Android平台的LED照明Wifi控制_徐青春2013年 Marvell wifi 芯片组美满电子科技(Marvell)宣布，面向全线物联网(IoT)应用，推出业界最全面的芯片平台解决方案系列，这些物联网应用包括可穿戴设备、家庭自动化、家庭

16、安防、个人保健、智能家电、配饰与遥控器、汽车、照明、工业互联网以及更多应用。Marvell EZ-Connect 软件平台支持这个最新的无线产品系列，该系列包括MW300 Wi-Fi微控制器、MB300蓝牙微控制器和MZ100ZigBee微控制器。Marvell在开发嵌入式无线解决方案方面拥有10年之久的领先地位，面向联网设备和IoT并取得巨大成功的Marvell Kinoma平台即是这些解决方案之一，此次推出的这些同类最佳芯片解决方案充分运用了Marvell这种领先优势。这些最新产品专为帮助设备制造商将最新IoT创新应用快速推向市场而设计。此次推出的这些最新SoC解决方案以Marvell E

17、Z-Connect软件为动力，得到了生态系统合作伙伴的广泛支持。Marvell EZ-Connect软件是生产就绪型软件，支持业界标准通信协议。EZ-Connect软件包括易用的软件开发工具包(SDK)和应用编程接口(API)，能够帮助开发人员充分挖据SoC解决方案中内置微控制器的全部潜力。凭借Marvell全面的IoT平台解决方案，开发人员能够减少几个月的软件开发工作，并能够使精力和资源专注于通过其IoT设备为消费者及最终用户开发创新性服务和应用。Marvell公司副总裁兼移动与物联网业务部总经理Philip Poulidis表示：“能够通过灵活、节能的平台助力实现Smart Life an

18、d Smart Lifestyle(美满互联、品智生活)，这令我们倍感自豪，这些平台能够帮助我们的客户和合作伙伴在快速增长的物联网市场上，推出最新的创新性联网产品。Marvell最新的SoC解决方案能够使家庭自动化、LED照明控制、遥控器、保健监测及其他应用具备无与伦比的优势。Marvell EZ-Connect提供业界最高的集成度，显著提高了性能、降低了功耗并降低了总体用料成本。”GigaOm公司分析师、Brilliant Forge公司产品部战略与设计顾问Larry Cornett表示：“Marvell为Smart Life and Smart Lifestyle提供了出色支持，这突出显示

19、了该公司的价值主张，即为市场提供同类最佳产品，促进联网设备普及。人们刚刚开始认识到物联网的潜力，我们可以相信，随着Marvell等公司提供全面的核心联网解决方案，今年将有更多物联网应用出现。”MW300 Wi-Fi微控制器是业界首款真正支持802.11n Wi-Fi、内置了全功能微控制器的单芯片SoC解决方案，其主要优势如下： 面向低功耗进行了有针对性的优化，实现了深度低功耗状态，同时降低了正常工作时的功耗，适用于各种基于电池供电的应用场景; 极低的RBOM，仅需要一个晶体、一块QSPI闪存和单轨功率输入天线; 支持全套I/O接口，包括SPI、I2C、UART、I2S、PWM、ADC和DAC，

20、易于与传感器、起动器以及其他组件连接，减少了额外需要的组件和PCB面积; 通过强大的支持DSP和浮点运算的Cortex-M4F CPU、大容量SRAM以及支持USB视频(UVC)和USB音频(UAC)的高速USB 2.0 OTG接口，在任何IoT设备中都能够支持音频和视频数据的传送。面向Wi-Fi微控制器的Marvell EZ-Connect软件具备以下主要优势： 通过Marvell专有配置工具，实现对Wi-Fi headless设备简单、快速的配置与部署; 与领先IoT云服务提供商的服务实现内置集成，全套中间件组件支持业界标准Web协议，包括HTTP、TLS/SSL、BSD Socket、W

21、eb-Socket、JSON以及XML语法分析程序，以实现与云服务的有效集成; 支持空中固件升级，仅通过编写几行代码，就可将该功能添加到任何应用上; 灵活的通信模式可实现P2P应用、设备至设备通信、与移动客户端及云服务无缝集成以及安全部署; 多层安全机制能够实现安全部署，防止损害用户隐私; 经过场测验证的、生产就绪的软件，支持包括测试在内的产品制造涉及的所有方面，能够使产品快速上市。MW300 Wi-Fi微控制器主要适用于智能家居中冰箱、冷气机等家电和家用电器与家庭网络的长时间连接实际方案中的说明：1.基于 WiFi 的 LED 照明控制系统的研究与实现2013年12月Marvell 88w8

22、686 无线网卡芯片是 Marvell（美满电子）公司生产的一款低成本、低功耗、高集成的系统级芯片（SoC）。产品特点如下：（1）该芯片基于 IEEE 802.11a/g/b MAC/Baseband/RF WIFI,支持 IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g 协议。支持 IEEE802.11a 协议中 1Mbps、2Mbps 的通信速率， IEEE802.11b协议中 11Mbps 的通信速率,以及 IEEE802.11a/g 协议中 6Mbps、9Mbps、12Mbps、18Mbps、36Mbps、48Mbps、54Mbps 的通信速率。（2）芯片支持 I

23、EEE802.11/b 标准的 DSSS（直接序列扩频），以及 OFDM 正交频分复用技术基带调制。（3）芯片集成了介质访问控制器，CPU，存储器，Host 接口， 无线电 RF 射频转 WIFI。是一款高度集成的芯片。（4）收发模块使用了 Marvell 第二代无线射频技术，适用于蜂窝通信，添加防噪声、防干扰设计。（5）支持 19.2,20,24,26,38.4 和 40MHz 的震荡时钟源。（6）优化通信质量，芯片在信号接收部分集成了低噪音放大器（LNA）与自动增益控制（AGC），可实现处理器对 LNA 与 AGC 的无缝控制。接收部允许超过 90dB 的电压增益与增益控制范围。（7）由内

24、部集成的可编程频率合成器产生振荡器频率，片上产生正交信号，允许根据物理噪声与实时性能改变回路带宽。（8）安全方面，88W8686 支持 IEEE 802.11i 安全标准。实现高级加密标准（AES）/计数器模式密码块链消息完整码协议（CCMP），以及基于临时密钥完整性协议（TKIP）的有线等效私密性（WEP）诸多安全机制。（9）支持通用 SPI（G-SPI）与 SDIO host 接口。其系统框架如图 3.3 所示：如图 3.3 所示，88w8686 主要由以下功能模块组成：（1）处理器模块：集成基于 ARMv5TE 框架的 Marvell Feroceon CPU，兼容 host CPU32

25、 位指令（无线协议栈处理），具备 128MHz 工作频率。两路独立 DMA。（2）无线接入控制器：实现对数据帧的封装/解封装处理，实现网卡组网的 Ad-Hoc 模式和基础网模式，实现 PCF无竞争服务下的无竞争周确认期的轮询、无周期竞争的确认、请求发送、请求清除。硬件过滤 64 路多播和 96 路单播地址，支持单帧的长/短报文，支持 802.11e 服务品质，支持 IEEE节电模式。（3）无线基带：主要实现 DSSS 与 OFDM 调制，可选择差分二进制相移键控、差分正交相移键控与补充编码键控模式（4）RF 射频模块：RF 模块是网卡实现无线信号收发的不可缺少的模块，主要负责将基带信号通过 D

26、SSS、OFDM 调制发送出去，对接收信号进行变频处理转换成基带信号。88w8686芯片在接收端集成了可选低噪声放大器 LNA 与自动增益控制模块，有效屏蔽大功率蜂窝信号。（5）无线加密：实现基于 TKIP 的 64bit/128bit 的 WEP 加密或保护性接入 WPA 加密。（6）Host 接口：88w8686 芯片与 STM32 芯片均支持 G-spi 和 SDIO 设备的接口。2.基于Android平台的LED照明Wifi控制_徐青春2014年4月博通博通(Broadcom)公司(Nasdaq：BRCM)宣布，推出一款新的嵌入式设备Wi-Fi SoC。BCM4390芯片是博通嵌入式设

27、备互联网无线连接(Wireless Internet Connectivity for Embedded Devices，简称WICED)产品组合的一部分，将在2013年台北国际电脑展上展出。博通的单片设计为OEM提供了拥有高集成度、低功耗、低成本的解决方案，这一设计将激发一系列新的消费产品在爆炸式发展的“物联网”市场上出现。如需了解更多新闻，请访问博通公司的新闻发布室。消费者对家庭和便携式无线连接的要求越来越高，预计市场上的连接设备在2020年将达到300亿台1。在无连接功能的设备上添加Wi-Fi是一个复杂的过程，同时带来成本和功耗的增加。尤其对于能源有限且电池供电的产品来说，功耗是一个极具

28、挑战的问题。“物联网的功耗问题要求我们使用极其简单的方式提供卓越的高级技术。”博通公司嵌入式无线/无线连接组合事业部高级总监Brian Bedrosian说道，“博通提供的嵌入式Wi-Fi解决方案拥有业内最高的集成度，并显著降低功耗。通过使用这套解决方案，我们的客户可以为成熟市场和新兴市场中更多种类的更多产品添加连接功能。”博通的新WICED BCM4390 SoC适用于8和16比特微控制器系统，帮助低功耗、电池供电的设备实现Wi-Fi连接。BCM4390初步支持的应用包括运动健身、健康以及安防和自动化。基于WICED平台的创新技术可以帮助OEM实现利用单一芯片在更小型家用电器上进行连接，包括

29、慢炖锅、灯具等。博通国内最大授权分销商科通集团旗下国内首家IC元器件自营电商科通芯城执行副总裁朱继志认为物联网最关键的一环是连接，目前主要的无线连接方式是ZIGBEE和蓝牙，博通这款SOC的推出无疑让更多业者有了新的选择，而且wifi接入只要解决了低功耗问题，在易用性方面非常有优势。主要特点： 在应用中央处理器(CPU)中灵活实现实时操作系统(RTOS)、网络协议栈 符合IEEE 802.11b/g/n标准 集成2.4 GHz射频(RF)支持单流11n设备 Tx与Rx低密度校验码(LDPC)扩大范围、提高能效 片上功率放大器(PA)和低噪音放大器(LNA) 支持大功率、大范围应用的可选外部PA

30、和LNA 支持安全数字输入输出(SDIO)(50 MHz，4 比特和1比特)与串行外围接口(SPI)(48 MHz)总线接口，以及I2C，通用异步收发器(UART)，I2S串行端口 支持2.3V至5.5V电池电压BCM4390适用于8和16比特微控制器系统，帮助低功耗、电池供电的设备实现WiFi连接。BCM4390初步支持的应用包括运动健身、健康以及安防和自动化实际方案中的说明：基于Android平台的LED照明Wifi控制_徐青春2013年BCM4330于2011年就已推出！高通2013年9月份，高通Atheros 推出低功耗单芯片WiFi平台QCA4002/4004，以期布局飞速发展的物联

31、网市场，这也是高通专门为物联网应用推出的基于802.11n的单芯片平台。 QCA4002/4004不但在芯片设计上采用一颗单芯片处理器和内存，无需使用其它MCU产品，还同时纳入了IP堆栈、软件中间件架构AllJoyn以及完整的网络服务，以协助客户以最低的开发成本，将低功耗WiFi功能增加至任何产品。由于采用的是单芯片设计，这两个平台的功耗非常低，而且在2.4G和5G两个频段都可以运行。QCA4002与QCA4004的区别在于QCA4002是一个子系统，可用于一些要求强大的MCU或高内存的应用场景，通过搭配各种各样的MCU或内存等来实现。而QCA4004用于一些较低端的应用，内置的CPU可以独立

32、实现很多应用。【了解更多】应用场景：QCA4002/4004可应用于家庭和办公室的各种新设备，包括洗衣机、空调设备、热水器等家电、消费电子产品以及用于家庭照明、安全和自动化系统的传感器及智能插座。目前，海尔已在其洗衣机/烘干机和空调设备上采用了QCA4004MTK 单芯片wifi soc MT7688/MT7681 为智能家居而设提起MTK，大家最想联想到的是移动处理器，但其实在物联网领域，MTK也积极进攻。在2014年6月份举行的台北电脑展上，MTK推出了两款智能家居系统wifi芯片MT7688及MT7681。MT7688采用Linux系统，支持802.11n，内建MIPS24KEc/580MHz处理器，256MB内存以及AES128/256加密引擎，可处