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乐鑫科技推出基于 ESP32-C3 的 Wi-Fi 单火线智能开关方案

中国,上海
2021年11月11日

用户无需改线、无需配置网关,即可将传统机械单火线开关升级为智能单火线开关,构建功耗低、Wi-Fi 性能卓越、安全可靠的智能开关。

伴随着物联网的蓬勃发展,智能家居成为备受瞩目的新兴领域,越来越多智能产品进入消费市场并受到了广大用户的青睐,用于控制设备状态的传统机械开关也面临智能化升级。乐鑫科技推出基于 ESP32-C3 的 Wi-Fi 单火线智能开关方案。用户无需改线、无需配置网关,即可将传统机械单火线开关升级为智能单火线开关,构建功耗低、Wi-Fi 性能卓越、安全可靠的智能开关。

赋能传统开关快速实现智能升级

目前,市场上的智能开关大多是零火线开关,而大部分家庭装修中的开关布线却只有一条火线。如果要将传统机械开关替换为智能开关,往往需要重新装修和布线。使用乐鑫 Wi-Fi 单火线智能开关方案,即可免除此复杂过程,极大程度降低智能开关的安装成本。

由于大多数的 Wi-Fi 芯片产品功耗较高,很难在灯具关闭时保证单火线开关耗电低于 50 uA,容易造成电路中灯具异常闪烁的问题。因此,智能单火线开关多采用 Zigbee 和 Bluetooth LE 无线通信技术,使用时需要用户额外配置网关,增加了使用成本和复杂度,也一定程度限制了开关的智能化发展。乐鑫 ESP32-C3 支持 Wi-Fi 和 Bluetooth 5 (LE) 技术,拥有行业领先的射频和低功耗性能、完善的安全机制和丰富的内存资源。基于 ESP32-C3 构建 Wi-Fi 单火线智能开关,不仅能够有效解决设备功耗高和安装复杂的问题,还能够保证它的 Wi-Fi 穿墙性能和安全的数据传输,赋能传统开关快速实现智能升级。

接下来,我们将详细介绍乐鑫 Wi-Fi 单火线智能开关方案的优势:

1. 功耗低

为避免电路中的灯具异常闪烁,控制 Wi-Fi 单火线开关的功耗尤为重要。乐鑫 ESP32-C3 芯片采用了先进的电源管理技术和优越的 Wi-Fi 处理策略,使开关设备在保持 Wi-Fi 连接的同时也具有超低功耗,满足大多数照明场景的需求。

先进的电源管理技术

ESP32-C3 沿用乐鑫物联网开发框架 ESP-IDF。ESP-IDF 中集成的电源管理算法会自动根据应用程序的需求,动态调整外围总线 (APB) 频率和 CPU 频率,在不同的功耗模式之间切换,尽可能减少应用程序运行的功耗。设备处于 Deep-Sleep 模式时功耗可低至 5 uA。

优越的 Wi-Fi 处理策略

ESP32-C3 针对整个 Wi-Fi 协议栈进行了优化。

  • Wi-Fi 连接时间:既优化了射频校准时间,又优化了 Wi-Fi 连接流程,使设备从上电到获取 IP 的时间可低至 160 ms。
  • Wi-Fi 保活功耗:能够动态调整接收路由器 beacon 的等待时间,防止由于网络环境复杂而造成丢包,进而引发功耗上升的问题。

2. Wi-Fi 性能卓越

由于智能开关安装时需要嵌入墙体,因此设备的 Wi-Fi 穿墙抗干扰能力也需要达到更高标准。ESP32-C3 具有行业领先的射频性能,Wi-Fi 射频接收器 (RX) 灵敏度可高达 –98.4 dbm,Wi-Fi 射频发射器 (TX) 功率可高达 21 dBm,即使设备安装在墙体内也能保持流畅、稳定的 Wi-Fi 连接。两颗 ESP32-C3 芯片使用 Wi-Fi 进行通信时,在空旷环境下的最远通信距离可达到 500 m,穿越三堵墙时仍可达到 20 m,充分满足日常家居场景的通信需求。

此外,ESP32-C3 还具有良好的兼容性和灵活性。它支持 IEEE 802.11 b/g/n 协议,在 2.4 GHz 频带支持 20 MHz 和 40 MHz 频宽,并通过了 FCC、CE、SRRC 等多种无线射频认证,能够适配各类主流路由器。ESP32-C3 还能够在不同的网络环境下自动切换 IEEE 802.11 b/g/n。用户也可以根据网络情况自由配置 Wi-Fi 的相关参数,包括 DTIM 时间、发射功率、丢包等待时间等,以应对各类复杂环境。

3. 安全性与可靠性

随着智能化普及,物联网设备也可能会遭受恶意攻击,引发数据安全问题。因此,为智能开关产品选择一款安全可靠的内置芯片也至关重要。

ESP32-C3 拥有完善的安全机制,支持基于 RSA-3072 算法的安全启动和基于 AES-128-XTS 算法的 flash 加密,确保开关设备固件安全,只运行用户指定程序。ESP32-C3 的硬件加速器支持多种加解密算法,也确保了开关在本地网络和云上安全传输数据,防止各类恶意攻击。

此外,ESP32-C3 在 -40 °C~105 °C 的工作温度下均能保持良好的 Wi-Fi 性能。它已通过多种可靠性认证,如 HTOL(高温工作寿命)、ESD(静电放电敏感度)和 uHAST(无偏压高加速温湿度应力试验)等,可有效确保设备可靠性和稳定性。

加速客户智能开关产品落地

乐鑫将在硬件选型、电路原理设计、示例工程、软件方案以及配套的手机 APP 等方面协助客户开发 Wi-Fi 单火线智能开关,全方位赋能客户产品从研发到落地。客户基于乐鑫 ESP-IDF 成熟的软件架构,将更容易构建应用程序或迁移原有程序至 ESP32-C3 平台。

ESP32-C3 系列芯片在嵌入式 flash、工作环境温度、封装尺寸上有所区分,拥有 ESP32-C3、ESP32-C3FN4、ESP32-C3FH4 和 ESP8685 几款变型,分别对应 ESP32-C3-WROOM-02/02U、ESP32-C3-MINI-1/1U 和 ESP8685-WROOM 系列模组,如下表所示。您也可以前往乐鑫芯片 & 模组选型工具,快速选择最合适的产品进行项目开发。

ESP32-C3 芯片 & 模组选型参考表

乐鑫仍在不断深化对物联网领域的探索,新款支持智能家居互联协议 MatterESP32-H2 芯片 (Bluetooth 5 (LE) + IEEE 802.15.4),也将为构建智能开关等家居产品提供创新思路,加速拓展乐鑫产品在智能家居领域的新布局。

如果您想获取更多关于乐鑫 Wi-Fi 单火线智能开关方案的信息,或寻求商业项目合作,欢迎您联系乐鑫的客户支持团队,我们将竭诚为您服务。

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