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功能多樣性是設(shè)計(jì) MCU 實(shí)施型 IoT 的關(guān)鍵

2453872 2017-06-05 | rar | 0.13 MB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

　　物聯(lián)網(wǎng) （IoT）的本質(zhì)特性決定了其將由大量元件組成，且每個(gè)元件均針對(duì)不同功能進(jìn)行了優(yōu)化。可穿戴設(shè)備將針對(duì)低功耗和本地連接進(jìn)行優(yōu)化，無線橋接器則針對(duì)傳輸能效、靈活的協(xié)議支持進(jìn)行優(yōu)化，您連接的廚房電器則注重易用性。這些多樣性要求意味著，為了達(dá)到最佳實(shí)施效果，基礎(chǔ)硬件（最有可能基于 MCU）也需要具有多樣的功能集。如果您認(rèn)為我們?cè)?MCU 方面已有太多選擇，那么下一代面向 IoT 的設(shè)備會(huì)使您頭暈?zāi)垦！?/p>

　　多樣化要求促進(jìn)了特性的多樣性

　　連接性是最明顯的物聯(lián)網(wǎng) （IoT）要求之一。如果沒有通信功能，我們將只有“物”，而非“物聯(lián)網(wǎng)”。然而，連接性又涵蓋眾多功能。只需打開 Digi-Key 無線解決方案 TechZone 主頁，我們便會(huì)看到針對(duì)藍(lán)牙、蜂窩、GPS、ISM、RFID、802.11/Wi-Fi/WiMax 和 802.15.4/ZigBee 協(xié)議的各種無線解決方案，這些解決方案已然令人眼花繚亂，但它們僅僅是冰山一角。每一種 MCU 都需要支持所有這些無線協(xié)議嗎？若果真如此，MCU 將會(huì)爆掉幾乎每一種 IoT 設(shè)計(jì)的功耗、成本、復(fù)雜性預(yù)算。那么，我們?cè)撛趺崔k？

　　一種方法是將關(guān)鍵 IoT 設(shè)備的功能專門化，使這些設(shè)備能簡(jiǎn)化自身連接要求。例如：不是每個(gè)傳感器都需要連接 Wi-Fi。傳感器可只采用低功耗、高能效、短距離連接標(biāo)準(zhǔn)。多個(gè)傳感器可用這種標(biāo)準(zhǔn)連接傳感器“橋”，然后由傳感器橋連接更遠(yuǎn)的設(shè)備，直至連接物聯(lián)網(wǎng)主體。其它專門元件將提供存儲(chǔ)功能，以便在與目標(biāo)建立連接前存儲(chǔ)本地產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。例如，在騎車人騎行期間獲得的騎車人的心率數(shù)據(jù)、騎行路徑信息可暫時(shí)存儲(chǔ)在本地活動(dòng)監(jiān)視器中，直到返回家庭健康信息收集器的覆蓋范圍內(nèi)。計(jì)算元件也可分布在該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，用于執(zhí)行分布式計(jì)算，從而能在大的數(shù)據(jù)集發(fā)送前進(jìn)行處理、壓縮。無線通信會(huì)非常耗電，因此在數(shù)據(jù)傳輸前利用少量電能合并數(shù)據(jù)將會(huì)顯著提升總能效。另外，因?yàn)閿?shù)據(jù)需要在多個(gè)中間點(diǎn)間流動(dòng)，以到達(dá)最終目標(biāo)，所以，前端器件節(jié)能也可用來補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)中的任一部分。

　　功能多樣性是設(shè)計(jì) MCU 實(shí)施型 IoT 的關(guān)鍵

　　例如，圖 1 所示為物聯(lián)網(wǎng)中一組不同的“物”，我們將以此為例深入探討不同的功能如何成為 IoT 成功部署的關(guān)鍵。本例中包含上文介紹的多個(gè)不同類型的元件以及一些新元件。該 IoT 邊緣是分布式傳感器和致動(dòng)器——IoT 與“現(xiàn)實(shí)世界”連接的接口。此處，我們熟悉的元件是人體活動(dòng)監(jiān)視器、位置跟蹤器、環(huán)境傳感器，以及用于如加熱、冷卻、照明和建筑入口之類“物”的相關(guān)致動(dòng)器。在這些“邊緣”元件后則是傳感器融合設(shè)備，它們收集傳感器數(shù)據(jù)并合并（或融合）多種測(cè)量值，以創(chuàng)建供更高級(jí)別應(yīng)用使用的附加知識(shí)。通過把 GPS 和大氣壓數(shù)據(jù)相結(jié)合來確定海拔高度和位置便是傳感器融合的一個(gè)常見實(shí)例。傳感器融合設(shè)備通常與執(zhí)行協(xié)議間轉(zhuǎn)換的橋接器連接，且通常位于有線連接和無線之間。有些情況下，需要執(zhí)行本地存儲(chǔ)來緩沖傳感器數(shù)據(jù)，以備后續(xù)下載。例如，當(dāng)為了方便以后下載而由人體活動(dòng)監(jiān)視器信息管理器存儲(chǔ)心率信息時(shí)，就需要這項(xiàng)功能。