物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的嵌入式解決方案

Microchip Technology Inc. 通過對(duì)所有集成微控制器解決方案使用云連接，推出了一系列用于快速原型制作的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是將適當(dāng)?shù)奈⒖刂破?(MCU) 解決方案與適合您應(yīng)用的理想連接協(xié)議配對(duì)。Microchip Technology Inc. 宣布推出一系列全棧嵌入式開發(fā)解決方案，可提供任意數(shù)量的此類組合。該產(chǎn)品線范圍從用于傳感器和執(zhí)行器的最小 PIC 和 AVR MCU 到用于邊緣計(jì)算的 32 位 MCU 網(wǎng)關(guān)和微處理器 (MPU) 解決方案。連接選項(xiàng)包括 Wi-Fi、藍(lán)牙或 5G 窄帶技術(shù)，同時(shí)在 CryptoAuthentication 系列的信任平臺(tái)支持下保持安全基礎(chǔ)。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)
通常，第一步是為您的原型選擇理想的開發(fā)套件。嘗試從頭開始構(gòu)建連接云的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可能是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。它可能既昂貴又耗時(shí)，并且需要許多不同工程學(xué)科的專業(yè)知識(shí)。今天的開發(fā)人員在設(shè)計(jì)決策方面面臨比以往更多的挑戰(zhàn)，包括更長(zhǎng)的開發(fā)時(shí)間和更多的安全威脅。

物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)和智能設(shè)備將融入我們環(huán)境的幾乎每個(gè)方面：我們的家、物理對(duì)象、交通和通信系統(tǒng)、服裝和人體，使我們能夠連接和交換數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)中存在潛在的機(jī)會(huì)，但除非簡(jiǎn)化工作流程并且組件更加模塊化，否則很難充分利用它們。

對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序，可能存在三種不同類型的項(xiàng)目：

云連接項(xiàng)目：云是由服務(wù)器構(gòu)建的，這些服務(wù)器使用專用軟件來分析和處理系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)。

連接到本地網(wǎng)絡(luò)的項(xiàng)目：它們使用 Intranet 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。

網(wǎng)關(guān)項(xiàng)目：網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)通常用于使現(xiàn)有系統(tǒng)適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)。

事實(shí)證明，開發(fā)套件和其他原型平臺(tái)對(duì)于平衡物聯(lián)網(wǎng)供應(yīng)鏈、加速創(chuàng)新以及激勵(lì)任何有想法和抱負(fù)的人設(shè)計(jì)和創(chuàng)建成功的物聯(lián)網(wǎng)解決方案至關(guān)重要。

Microchip 解決方案
“我們?nèi)匀豢吹轿锫?lián)網(wǎng)的采用速度相當(dāng)緩慢，”Microchip Technology 的營銷總監(jiān) Oyvind Strom 說?！坝泻芏嘟鉀Q方案，但我們看到一個(gè)龐大的客戶群，不一定所有人都對(duì)物聯(lián)網(wǎng)感到滿意。我們一直在做的是推出以易用性為重點(diǎn)的邊緣節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)?！?/p>

安全硬件解決方案有助于防范從遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)攻擊到制造假冒產(chǎn)品的各種安全威脅。

Microchip 提供一系列全新、智能、互聯(lián)且安全的快速原型設(shè)計(jì)解決方案。通過PIC平臺(tái)和AVR平臺(tái)，有四個(gè)新的物聯(lián)網(wǎng)Wi-Fi開發(fā)平臺(tái)。用于 PIC 和 AVR 產(chǎn)品線的兩款新藍(lán)牙原型開發(fā)板將擴(kuò)大物聯(lián)網(wǎng)原型設(shè)計(jì)的選擇范圍。此外，采用 Amazon GreenGrass 和 Azure 的新物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)解決方案將完善該產(chǎn)品組合。與 Sequans 的合作還將允許為 LTE-M 和 M/NB-IoT 基礎(chǔ)設(shè)施連接實(shí)施新的套件解決方案。

每個(gè)解決方案都旨在關(guān)注智能工業(yè)、醫(yī)療、消費(fèi)、農(nóng)業(yè)和零售應(yīng)用的易用性和快速開發(fā)，并考慮到安全性。廣泛的連接技術(shù)選擇，結(jié)合全系列的微控制器和微處理器性能和外設(shè)特性，使這些解決方案在廣泛的市場(chǎng)中具有可擴(kuò)展性。

“當(dāng)客戶想要開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)解決方案時(shí)，你可以在沒有云的情況下進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)，也可以在有云的情況下進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)，”Strom 說?！岸?a href="http://wenjunhu.com/v/tag/475/" target="_blank">云計(jì)算絕對(duì)是世界上發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。三大云計(jì)算公司：谷歌、亞馬遜和微軟。我們與他們所有人都合作。”

Microchip 廣泛的產(chǎn)品組合包括以下旨在降低項(xiàng)目成本和開發(fā)復(fù)雜性的解決方案。PIC-IoT WA 和 AVR-IoT WA 板是兩款新的 PIC 和 AVR MCU 開發(fā)板。他們與亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù) (AWS) 合作開發(fā)，幫助設(shè)計(jì)人員通過 Wi-Fi 將 IoT 傳感器節(jié)點(diǎn)本地連接到 AWS IoT Core 服務(wù)。

“當(dāng)您購買此板時(shí)，您基本上用 USB 插頭將其插入您的 PC，它會(huì)將您帶到一個(gè)專用網(wǎng)頁，您可以在其中輸入您的 Wi-Fi 憑據(jù)，您將在 30 秒內(nèi)將數(shù)據(jù)流式傳輸?shù)絹嗰R遜云從第一次將該板插入您的計(jì)算機(jī)，“斯特羅姆說。“從那時(shí)起，您可以繼續(xù)使用我們圍繞該板的綜合生態(tài)系統(tǒng)開發(fā)您的應(yīng)用程序。這是一個(gè)非常強(qiáng)大的電路板，使用業(yè)內(nèi)最具成本效益的微控制器完成，它表明您不需要使用 32 位平臺(tái)來進(jìn)行邊緣節(jié)點(diǎn)物聯(lián)網(wǎng)。”

兩塊板都配有溫度傳感器和光傳感器，僅用于演示目的。微型總線擴(kuò)展插座允許從我們的生態(tài)系統(tǒng)中也支持的 click 板添加 300 多種不同的傳感器（圖 1）。

圖 1：PIC/AVR-IoT WA 板（圖片：Microchip）

SAM-IoT WG 板將 Google Cloud IoT Core 與流行的 SAM-D21 Arm Cortex M0+ 32 位 Microchip 系列微控制器連接起來（圖 2）。

圖 2：SAM-IoT WG（圖片：Microchip）

基于 Azure IoT SAM MCU 的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺(tái)將 Azure IoT SDK 和 Azure IoT 服務(wù)與 Microchip 的 MPLAB X 開發(fā)工具生態(tài)系統(tǒng)集成在一起。該卡提供了更多的計(jì)算性能。除了傳輸您的數(shù)據(jù)外，您還可以使用板上的人工智能進(jìn)行分析。

“例如，預(yù)測(cè)性維護(hù)類型的應(yīng)用程序可能就是其中之一，”Strom 說?！霸摪逡部捎糜谝曈X。物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的這些高端應(yīng)用程序?qū)⑹窃撈脚_(tái)的合適目標(biāo)。”

除了 Wi-Fi 板外，工業(yè)領(lǐng)域?qū)λ{(lán)牙實(shí)施的要求也很多。當(dāng)今工業(yè)設(shè)備的所有類型的維護(hù)和維修都是通過集成藍(lán)牙執(zhí)行的。服務(wù)技術(shù)人員可以從他的平板電腦或手機(jī)中讀取錯(cuò)誤代碼和類似的信息，以避免在機(jī)器內(nèi)部進(jìn)行機(jī)械操作。

PIC-BLE 和 AVR-BLE 板基于用于傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)備的 PIC 和 AVR 微控制器，通過低功耗藍(lán)牙 (BLE) 網(wǎng)關(guān)連接到移動(dòng)設(shè)備，用于工業(yè)、消費(fèi)和安全應(yīng)用以及云。

為確保只有授權(quán)設(shè)備才能連接到嵌入式設(shè)備，板載安全元件 IC 完成了從嵌入式設(shè)備到云端的信任根。

圖 3：PIC/AVR-BLE 板（圖片：Microchip）

可以從 Google Play 或 iPhone App Store 下載名為 LightBlue 的應(yīng)用程序（圖 4）。

圖 4：LightBlue 應(yīng)用程序

主要的板載傳感器是溫度、光和三軸加速度計(jì)。可以實(shí)現(xiàn)其他外部點(diǎn)擊板傳感器并從 LightBlue 開始開發(fā)您的自定義應(yīng)用程序。

只要您可以利用 Wi-Fi 和 BLE，如果您始終擁有網(wǎng)關(guān)解決方案，將會(huì)有所幫助。Wi-Fi 可以是您家中的路由器，但如果您想要一個(gè)封閉的網(wǎng)絡(luò)，您還需要在您的應(yīng)用程序中提供一個(gè)網(wǎng)關(guān)。

采用 AWS IoT Greengrass 的網(wǎng)關(guān)解決方案基于最新的無線系統(tǒng)級(jí)模塊 (SOM) ATSAMA5D27-WLSOM1，它集成了 SAMA5D2 MPU、WILC3000 Wi-Fi 組合模塊和藍(lán)牙，完全由高性能MCP16502 電源管理集成電路 (PMIC)。

“這些解決方案已通過 AWS Greengrass 解決方案的全面認(rèn)證，”Strom 說?！癎reengrass 是亞馬遜的解決方案，您可以在節(jié)點(diǎn)上本地進(jìn)行云計(jì)算。這可以帶來許多優(yōu)勢(shì)，包括近乎實(shí)時(shí)的響應(yīng)以及即使您的互聯(lián)網(wǎng)連接中斷也能正常運(yùn)行的能力?！?/p>

Microchip 與 Sequans 合作推出的另一個(gè)解決方案是 LTE-M/NB-IoT 開發(fā)套件。它包括基于 Sequans 的 Monarch 芯片的模塊，可以覆蓋物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)并利用最新的低功耗 5G 蜂窩技術(shù)。

這個(gè)想法是網(wǎng)關(guān)再次成為客戶的障礙。如果您想將數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)皆贫?，LTE-M/NB-IoT 解決方案是不二之選。目前，大型網(wǎng)絡(luò)開始推出其 5G 網(wǎng)絡(luò)，借助 5G，它們將使大量物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)直接連接到移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。

世界上有兩種標(biāo)準(zhǔn)。有一種稱為 LTE-M，另一種稱為 NB-IoT。它們很接近，但不同地區(qū)有不同的標(biāo)準(zhǔn)（圖5）。

Sequans擁有可在美洲、所有歐洲國家、日本和中國使用的5G技術(shù)。借助該解決方案，Microchip 可以通過 LTE-M/NB-IoT 技術(shù)和全球所有主要網(wǎng)絡(luò)的 IoT 技術(shù)為全球客戶提供服務(wù)。

圖 5：LTE 或 M/NB-IoT 開發(fā)套件（圖片：Microchip）

Microchip 的新物聯(lián)網(wǎng)解決方案基于公司廣泛的開發(fā)工具生態(tài)系統(tǒng)，專注于 MPLAB X 集成開發(fā)環(huán)境 (IDE)。MPLAB X 代碼配置器 (MCC) 等代碼生成器可自動(dòng)為小型 PIC 和 AVR 微控制器創(chuàng)建和定制應(yīng)用程序代碼并加快其速度。同時(shí)，Harmony 的軟件庫支持微控制器和微處理器的所有 32 位解決方案。

審核編輯 黃昊宇