由于物联网 的宗旨为万物皆可联网，借以构成庞大的应用系统，并打造最智慧的生活环境，因此装置势必须具备联网能力，同时还须兼顾成本与功耗，促使微控制器业者积极在32位元产品中整合 射频 收发晶片，甚至加入两种以上的 射频技术 ，借此让采用不同射频技术的物联网装置可无缝连接，并进一步节省物料清单成本，进而加速物联网市场发展。

　　无线微控制器( MCU )解决方案势力抬头。由于物联网(Internet of Things)前端应用装置须要透过 无线通讯 技术串连为树状或网状网路，以扩大应用涵盖范围，因此微控制器业者积极在产品中整合通讯收发器晶片，从而节省物联网装置布建成本，并创造新的商机。

　　物联网应用前端装置如智慧电表(Smart Meter)、智慧白色家电、可携式或家用医疗电子产品，以及工厂 自动化 感测节点等，皆须利用通讯技术才能与闸道器(Gateway)连接，再进一步将收集到的资讯往后端资料中心传送。不仅如此，物联网前端装置数量通常相当庞大，若采用有线通讯技术，不但网路布建相当麻烦，成本也相对增加，因此采用可构成网状网路架构的短距无线通讯技术，对物联网应用服务供应商来说，将是较理想的选择。

　　然而，物联网应用装置对成本越来越敏感，因此微控制器厂商包括 飞思卡尔 ( Freescale )、 意法半导体 ( ST Microelectronics)、芯科实验室(Silicon Labs)与 微芯 ( Microchip )等，开始着手将射频(RF)收发器整合至微控制器中，其中，又以整合ZigBee收发器的系统单晶片(SoC)为目前发展主力，并逐渐扩展产品组合，如整合 蓝牙 与 Wi-Fi 等通讯技术。

　　满足低成本/网状网路建置需求ZigBee MCU大势所趋

 

图1 飞思卡尔高级市场行销及业务拓展经理黄耀君认为，无缝连结对物联网应用市场发展相当关键。

　　飞思卡尔高级市场行销及业务拓展经理黄耀君(图1)表示，物联网应用涵盖人们日常生活的各方面，因此，物联网装置开发商与微控制器业者，须掌握目前存在的各种通讯拓扑(表1)，以提供最贴近物联网应用所需的微控制器产品，才可进一步抢攻物联网庞大商机。

　　目前最受物联网前端装置开发商青睐的无线通讯技术为ZigBee，这是由于ZigBee具备网状网路的特性，可布建超过一千零二十四个节点，相当适用于智慧电表、工业自动化控制等需较多物联网前端装置数量的应用所需。再加上，ZigBee为开放性标准，产品间的互通性将有一定保障。此外，ZigBee的布建成本较低，且为众多短距无线通讯技术中相当省电的技术，因此从工业自动化、智慧电表(Smart Meter)到家庭自动化应用开发商，都优先选择ZigBee技术。

 

 

图2 意法半导体技术行销经理杨正廉表示，除射频收发器外，微控制器亦可整合感测器等物联网架构关键元件。

　　事实上，从过去大型工厂开始导入自动化架构而选择非标准ZigBee技术时，即可看出ZigBee获物联网应用市场重视的程度。意法半导体技术行销经理杨正廉(图2)表示，先前ZigBee应用标准尚未完备，以至于无法有效建构完整且易用的网路，因此许多大型工厂经营者导入物联网射频技术架构时，为节省认证成本，以及满足实际应用需求，大多采用非标准ZigBee技术，建构工厂自动化系统，之后包括家庭自动化、智慧电表等应用也开始纷纷采纳非标准ZigBee，此即为ZigBee技术进入物联网市场的开端。

 

　　包括飞思卡尔、芯科实验室与 德州仪器 ( TI )等微控制器业者过去也都相当看重非标准ZigBee市场，不过，随着ZigBee技术与相关应用规范逐渐成熟，以及考量产品互通性问题，微控制器厂商已转而力拱标准规范。

 

图3 芯科实验室 嵌入式 系统无线产品事业群亚太区资深行销经理Lawrence Der指出，中国物联网商机诱人。

　　芯科实验室嵌入式系统无线产品事业群亚太区资深行销经理Lawrence Der(图3)指出，私有协定碍于系统及终端产品的互通性，发展将逐渐沉寂。举例来说，在一个高度依赖私有协定的应用环境中，终端使用者必须使用特定的终端装置，但诸如智慧恒温器、发光二极体(LED)灯具、交换器等，这些装置必须相容于家庭联网系统，才能确保系统内的互相操作，而唯一能够无缝连结所有物联网应用的方法就是采用开放式标准，如ZigBee。

 

　　有鉴于此，目前微控制器厂商无线微控制器产品多以整合开放性标准的ZigBee为主，相关产品已陆续推出。

　　ZigBee MCU产品纷出笼

　　Der认为，今年物联网的无线联网装置及系统将大幅普及，例如联网家庭中的无线智慧电表及无线感测网路(WSN)等。值得注意的是，物联网开发业者考虑其系统无线协定时，ZigBee此种可实现互相操作的开放性标准，即成为最优先的选择。

　　另外，联网嵌入式装置也须使用ZigBee协定，才可对家中装置进行控制。Der强调，虽然物联网应用可采用各种合适的无线技术，然而针对具有大量联网装置的网状网路架构来说，ZigBee技术将是经过验证的可靠解决方案。对于许多联网装置应用而言，网状拓扑非常理想，举例来说，家庭照明系统中的节点数目就可能包括三十个以上的灯具及感测器，因此业者应采用内建ZigBee的无线微控制器，使其联网装置具有可自行设定、自行恢复的网状连接能力。如此一来，才能在单一网路上连接数百，甚至是数千个装置。

　　蓝牙、Wi-Fi无线MCU亦为发展焦点

　　不过，虽然ZigBee建构网状网路有其优势，但该技术仅能传输几k位元的资料，无法满足所有物联网应用所需，因而使得其他无线技术有机会进入物联网前端装置市场。例如，视讯串流等高频宽工作须使用高传输率的技术，此时无线区域网路(Wi-Fi)就是适合的无线技术；针对车库门开启等简单的应用，或是需要长距离连结的系统，则Sub-GHz收发器将是较佳的选择；而医疗电子应用领域则是因考量功率对人体的影响，以及技术易于取得的因素，多采用蓝牙 低功耗 (BLE)技术。

　　有鉴于此，包括意法半导体、德州仪器、芯科实验室、微芯与 爱特梅尔 ( Atmel )已开始在微控制器中整合蓝牙、Wi-Fi、Sub-GHz或6LoWPAN等技术。其中，蓝牙与Wi-Fi无线微控制器更为微控制器业者重点发展的新产品。

　　杨正廉表示，意法半导体不仅率先推出整合ZigBee的STM32W系列微控制器，更发布整合蓝牙低功耗或Wi-Fi的系统封装(SiP)微控制器，以协助客户缩短设计时程。透过SiP封装方式，意法半导体将可依客户需求，「组合」所需的无线射频收发器与32位元微控制器，为该公司在物联网应用市场中重要的竞争力。

 

图4 微芯无线产品部Wi-Fi产品线经理Mark Wright表示，该公司8、16与32位元微控制器皆可整合射频收发器。

　　微芯无线产品部Wi-Fi产品线经理Mark Wright(图4)认为，能轻易与许多不同的低功耗嵌入式装置连结是物联网市场发展的重要趋势。微芯透过MRF系列的Wi-Fi模组和具备完整应用等级堆叠功能的微控制器，可让客户在8、16、32位元微控制器产品中轻易增加Wi-Fi功能。

 

　　满足物联网多样技术需求多标准无线MCU后市看俏

　　值得注意的是，未来的物联网应用需多样的连结技术，才可架构规模庞大的网路，因此装置内将不再只具备单一通讯技术。有鉴于此，微控制器业者亦着手在微控制器中加入多种无线通讯技术。

　　黄耀君指出，飞思卡尔已可提供SiP无线通讯微控制器产品和系统单晶片，该类产品内建 Cortex -M0及M4核心，以及Sub-GHz射频和ZigBee技术。就长远的发展计画来看，飞思卡尔将有更多的系统单晶片支援其他射频标准，除Sub-GHz、ZigBee和Wi-Fi外，越来越普遍应用于医疗和穿戴式电子设备的蓝牙与蓝牙低功耗，也将是飞思卡尔无线微控制器整合的无线技术。

　　Der表示，整合数个无线协定的系统单晶片微控制器有其应用上的好处，如设计弹性高、减少物料清单(BOM)及省电等。芯科实验室拥有ZigBee、Sub-GHz等无线通讯矽智财及研发能力，可视客户需求及市场趋势，在未来的系统单晶片产品中整合多种射频协定。现阶段，该公司将持续专注于扩展以安谋国际( ARM )微控制器核心为基础的ZigBee系统单晶片产品线，以及整合Sub-GHz收发器的超低功耗无线微控制器产品。

　　意法半导体则是透过SiP技术实现多元无线通讯微控制器。杨正廉表示，该公司与SiP业者合作，可针对客户物联网应用需求，在32位元微控制器中整合其所需的无线技术，目前已可提供STM32微控制器结合Wi-Fi及蓝牙的产品，甚至还可加入意法半导体微机电系统( MEMS )元件与感测器，打造最完整且效能强大的物联网应用解决方案。

　　不仅国际微控制器大厂积极研发整合多重通讯技术的微控制器产品，中国大陆产学界亦携手合作推出渝芯一号晶片。据了解，渝芯一号主要应用市场锁定工业物联网应用，整合ISA100.11a、WirelessHART、WIA-PA等三大主流 工业无线 国际标准及微控制器，且具备高性价比。事实上，中国大陆本土业者在物联网产业中较弱的即是感测与无线射频领域晶片开发，皆须仰赖国外厂商的解决方案，中国大陆官方为协助本土厂商在物联网市场发展，因此积极扶植产学界自主研发感测器与无线射频晶片。

　　综上所述，由于物联网的宗旨为万物皆可联网，借以构成庞大的应用系统，并打造最智慧的生活环境，因此装置势必须具备联网能力，同时还须兼顾成本与功耗，促使微控制器业者积极在32位元产品中整合射频收发晶片，甚至加入两种以上的射频技术，借此让采用不同射频技术的物联网装置可无缝连接，并进一步节省物料清单成本，进而加速物联网市场发展。