物聯網(IoT)沒有表現出短暫流行的跡象，估計十年內將要聯接的物體數實際上似乎有規律地上調。這不足為奇，因為我們繼續想像採用技術去做舊事情的新方法，以及新舊技術的全新應用。每個新應用都會向網路添加許多端點，因此IoT日益變大。
從目前正使用的、大部分運行在RF頻譜的不同無線技術的激增可見一斑。它們大多包含在工業、科學和醫療(ISM)定義下的免授權頻段，通常僅排除可能歸為電信的應用。
降低IoT維護成本 無線技術不可或缺
涉及的IoT端點數巨大，即使不是數千億，也可能高達數百億美元，這提出了除錯和維護方面一個非常實際的問題。假設我們不僅僅為下一代造成大的廢物管理問題，這每台設備都將運行多年，那麼在設計時需要考慮一定程度的維護和維修。
使這一後勤問題複雜化的是許多成本非常低，所提供的維護水準可能不支持相對較高的現場維護成本。基礎設施的成本也必須盡可能低，因此採用免授權的無線方案。
即使是相對較小的工廠也可能很快會有成千上萬的IoT端點，因此不難理解為什麼網狀網路技術現已成為首選的局域網路拓撲。它支援遠端監視和維護每台設備，還提供網路中一定程度的冗餘，因為網狀拓撲可承受可能由無線電干擾引起的重大中斷，甚或某些端點的總故障。
IoT中另一種流行的拓撲，尤其針對位於遠端區域的感測器，是低功耗廣域網路(LPWAN)採用的星型網路。這些優先考慮範圍和低功耗而非有效載荷，通常支持非常短的傳輸而非非常長的距離，可能僅限每天傳輸一次。因此，它們通常最適合於不受延遲影響的工作資料。
網路拓撲的選擇幾乎將完全取決於應用，儘管端點的財務成本可能相對較低，但其提供的資料價值可能很大。一些分析師估計，在短短幾年內，LPWAN的價值將達500億美元，該數字是基於IoT設備及其提供的服務的總價值。
當現場端點發生故障時，幾乎不可避免地需要對其進行修復。如果不能通過網路遠端進行，則需要出車維修，這需要維修工程師前往現場並盡可能快而高效地解決問題。
一旦到達現場，問題可能會增加，因為很有可能端點無法通過物理或電子方式訪問。即使端點易於訪問，可能很難弄清為何其無法正常工作，因其設計可能基於單個系統單晶片(SoC)，這種情況由於現可能達到的整合度而越來越普遍。
耐久性極佳 EEPROM成IoT存儲優選
在電子行業裡，在裝置本地端存放裝置運行資料的做法相當常見。利用非揮發性記憶體記錄資料已被確立為記錄關鍵系統資訊的一種有效方案。存儲在非揮發性記憶體中的資料可讓您深入瞭解設備的運行方式及其為何可能停止工作。它們還被廣泛用於存儲功能參數、校準資料和可能需要定期更新、但在斷電時可保留的其他類型資訊。
這種活動對基本的存儲技術產生了巨大的壓力，因為它需要極端的耐久性。這將高於某些流行的記憶體(例如快閃記憶體)所提供的耐久性。因此，優選的技術是EEPROM。
在某些應用中，在正常工作期間連續寫入EEPROM並不少見，這推動了對可承受數百萬次讀/寫週期而不會出現故障的存儲技術的需求。這不包括可能僅能保證100,000個週期或更少的程式設計/擦除持久性的其他類型的記憶體。
實作被動式RFID的獨特方案
現在，通過在單個元件中整合EEPROM存儲和RFID聯接，工程師可以設計IoT端點，使其可存儲工作資料並與服務工程師通信，即使電源故障或完全斷電。這呈現了服務和維護的全新範例，並且完全適用於IoT(圖1)。
圖1 將支援RFID的EEPROM添加到IoT端點將為幾十億台設備的除錯、維修和維護提供一個新的維度
也許更重要的是，前述所提及的方案將無線聯接的操作距離從不到10公分(這是被動式RFID的典型值)擴展達150公分。這確切地為被動式RFID在IoT中的利用方式提出了新的維度。即使系統沒有上電，也能使用RFID在1.5公尺的距離上讀寫資料到EEPROM，可讓運營商在部署到現場之後，更經濟高效地除錯、維護、維修和修復端點。
事實上，半導體業者已開發出一種RF EEPROM解決方案，其整合了一個符合ISO 15693/ISO 18000-3 Mode 1標準的RF收發器，以及4、16或64kbit的EEPROM記憶體，採用8引腳SOIC或TSSOP封裝。它提供200萬次程式設計/擦除週期，具有200年的資料保留能力，且可在-40至+105℃的溫度範圍內工作。
該元件使用被動式RFID，因此不依賴外部電源。取而代之的是，它的所有電力都在連接到一個外部線圈天線時獲得。該元件被歸類為高頻(HF)RFID，在13.56MHz的載波頻率下運行，使其能夠以低速(1.65kbit/s)和高速(26.48kbit/s)與RFID讀卡器進行通信，最高可達53kbit/s的快速指令。
即使電路的其餘部分斷電或出現故障，使用被動式RFID也可以詢問IoT端點以恢復故障後的重要資料記錄。它還支援空中更新(OTA)到校準或指令引數，同時端點仍在運行。晶片間通信使用I2C匯流排實作，主機處理器在正常操作期間能從該元件讀取和寫入，從而使校準或指令引數能在現場更新而不中斷服務。
值得一提的是，這款元件使用Reader Talks First(RTF)技術，說明在通過感應耦合施加電磁場時，它將喚醒。它提供擴展的範圍，意味著工程師可查詢可能難以接近的IoT端點例如燈具，僅需使用位於該燈具下方的RFID讀卡器就可實現。此外，這款元件安全特性包括64位唯一識別碼(UID)，以及支援多個32位元密碼，並具有針對不同存儲磁區的鎖定功能。(在選定元件中的)另一個特性是電壓輸出引腳，可提供足夠的電能以支援單獨的超低功耗微控制器。
EEPROM廣泛用於許多需要高耐久性和經驗證的資料保留應用中進行資料記錄和參數存儲。通過添加RFID功能，可在1.5公尺的距離無線、安全地訪問相同的資料，從而為IoT端點設計提供了一個新的維度。
(本文作者任職於安森美半導體)