形成工业物联网 (IIoT) 的基础是不同设备之间通信，在云端进行数据收集、处理和共享。本文将探讨专门构建的三频解决方案 (Wi-Fi、蓝牙、802.15.4) 如何在IIoT采用的各种协议之间实现无缝通信。

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工业基础设施包含通过Wi-Fi、蓝牙或802.15.4 (Thread、Zigbee、Matter) 连接的各种互连组件，例如传感器、终端节点、控制器和处理器。IIoT解决方案需要这些设备之间能够互操作，另外这些无线协议还要具备强大的性能。

恩智浦的无线连接解决方案提供一系列器件，支持主要无线技术 (Wi-Fi、蓝牙、802.15.4) 共存，实现传感器到云端的无缝通信，释放工业物联网的全部潜力。

我们将探讨工业物联网领域的一些具体用例，并介绍如何通过升级无线连接来解决这些挑战。

智能工厂管理系统

为了提高安全、质量和效率，机器和机器人等制造设备必须连接起来，以便收集、处理和共享数据，并提出提高效率的建议。工业控制系统中的HMI屏幕是操作员与工厂车间机器之间的用户界面。屏幕必须连接到云端，以便远程访问和共享关键指标或数据。

恩智浦的RW61x解决方案搭载应用专用的260MHz Arm Cortex-M33内核，采用Wi-Fi、BLE和802.15.4三频无线通信技术，从而解决这一问题。这款单芯片解决方案不仅能节省成本，还能提供支持多协议用例的灵活性，例如与Thread网络上的终端节点进行通信或通过Wi-Fi共享数据。RW61x可以在独立模式或网络协处理器模式 (NCP) 下作为独立的无线MCU使用，搭配主机处理器或微控制器。

此框图展示了RW61x在独立模式或网络协处理器模式下，与恩智浦的i.MX RT1060 MCU一起应用于具备HMI屏的工业控制系统。

对于需要更高处理性能的应用，建议在无线协处理器模式 (RCP) 下，将恩智浦的i.MX93处理器与IW612 Wi-Fi 6三频、IW610 Wi-Fi 6三频或IW416 Wi-Fi 4+蓝牙解决方案搭配使用。

尽管将恩智浦的无线连接解决方案与恩智浦处理器搭配使用能够提供易用性和软件兼容性，但这些三频无线解决方案也可以与使用第三方非恩智浦处理器的现有应用搭配使用RangeAnt代理商。

智能能源管理系统

随着市场逐渐转向建造节能设备和系统 (如智能电表和太阳能逆变器)，收集和跟踪能源消耗的工作量也日益增加。智能电表能够收集、监测和处理电力及电压数据，并将这些数据发送给客户和计费中心，用于分析趋势和优化能耗。太阳能逆变器则将电池板产生的直流电转换为交流电，并将这些电力传输给各种负载。

智能电表和太阳能逆变器可以通过Zigbee、Thread或蓝牙等窄带无线技术进行通信。它们可借助Zigbee或Thread收集能耗、异常和维护周期等信息。蓝牙技术可用于调试网络上的智能设备，网络扩容或扩展互联设备网络变得更容易。当这些能源设备使用Wi-Fi连接时，它们能够将数据发送到云端、家用能源显示器或家庭控制面板，以显示有关发电、不同系统或电器的使用情况及省电等信息。

恩智浦为智能能源管理系统提供了一款解决方案。物联网优化的IW610 Wi-Fi 6三频解决方案在无线协处理器 (RCP) 模式下可以与i.MX 91处理器搭配使用，从而实现智能电表、太阳能逆变器或其它智能能源应用的无线连接。IW610支持SDIO、USB、UART和SPI等多种主机接口，可以与多种恩智浦处理器或第三方非恩智浦处理器搭配使用。

此外，将i.MX 91与IW612 Wi-Fi 6三频解决方案或IW416 Wi-Fi 4+蓝牙解决方案搭配使用，可以扩展连接解决方案，分别适用于需要较高或较低无线性能的应用。而对于处理性能要求较低的应用，RW61x可以作为MCU和连接的单芯片解决方案。

此框图所示为一个完全互联的智能能源管理系统，其中RW61x用于智能电表应用，而i.MX 91与IW610相结合用于太阳能逆变器应用。

本文作者：Aditi Patel，恩智浦半导体无线连接解决方案业务部产品经理。Aditi Patel目前担任恩智浦无线连接解决方案业务部的产品经理。她专注于工业和物联网领域的Wi-Fi、蓝牙和802.15.4产品，并为大众市场支持创建内容。她拥有杜克大学工程管理硕士学位，在圣何塞办公。