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RFID能成为无电池物联网的解决方案吗?手臂这么认为

2020年11月09年,通过杰克赫兹

在Arm成立30周年之际,Arm正致力于为物联网创造一个无电池的未来。

在几乎所有关于物联网的讨论中,显而易见的是,未来面临的主要挑战是如何为这些设备供电。简而言之,物联网产品大多被设计成电池供电的独立设备,部署在几乎不可能更换电池的地方。同时,这些设备被期望执行重要的计算,有时甚至在船上托管ML应用程序。

延长电池寿命的挑战体现在两个方面:设计师必须要么开发更节能的硬件,要么开发可持续的方式为设备供电。对于后者,Arm对RFID这一老技术的新应用持乐观态度

为什么射频识别?

无源射频识别标签是消费者日常与之交互的一种流行的RFID形式,用于信用卡等应用程序。令人兴奋的是,无源射频识别不包含电池:相反,它从用于读取的设备中获取电磁能量——这就是为什么我们不必担心为信用卡充值。

信用卡中的无源RFID

信用卡中的RFID。图片由手臂

这很好,但被动射频识别标签的功能有限。虽然这些设备有接收和存储信息的能力,但它们的能力也仅此而已。射频识别除了发送和接收数据外不能做任何其他事情。

为了将RFID应用于物联网,需要有人将RFID低功耗、无需电池的潜力与物联网的计算需求结合起来。

项目迅速蔓生的东西

Arm最近宣布了一项名为Triffid的计划,希望利用RFID标签的特性在物联网应用中发挥作用。

解决办法在于开发Arm所谓的“计算射频识别或者简称为CRFID。这个想法是,从理论上讲,可以在RFID标签中嵌入一个非常低功耗甚至无电池的MCU,适用于物联网应用。通过这种方式,标签将能够捕获和存储信息,就像传统的无源RFID,同时还能对其进行操作。


射频识别和计算射频识别的区别图

射频识别和计算射频识别的区别图。图片使用的礼貌本杰明·兰斯福德等人

Arm工程师James Myers解释说:“CRFID系统利用天花板或无人机上的读取器发射的射频能量,可以适用于其他采集系统可能失败的环境。”

在实践中发展这一技术将是复杂的。在一个遥远的部署中,标签将从哪里获取能量?Arm的工程师们表示,他们期望的设计规格是距离读取器10米的范围,使该设备的功率预算为1uW。

怎样才能到达那里?

据Arm的工程师称,该公司此前已经开发出了基于电池的系统,可以在这种低功率水平下运行。然而,当采用能量收获,引入了定期和随机的电源故障,这种故障可能每秒发生数百次。

能源收集技术的类型

能源收集技术的类型。图片由唐晓丽等

Triffid项目将需要开发检测这些异常情况的电路,能够对复杂情况做出反应和适应的软件,以及用于存储工作的非易失性存储器。

该公司正在测试28nm芯片,并计划“推出下一代22nm芯片,以实现MRAM的集成。”

一个发条式的未来?

在一个物联网设备供电仍是个大问号的世界里,Arm的这一解决方案具有重大意义。Arm认为Triffid项目的潜在用途是广泛的,从跟踪和测试易腐商品的安全性到监控产品生命周期(例如,在鞋中),以确保产品返回制造商进行回收。