使用物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)套件創(chuàng)建快速連接

物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 將實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互連，有人說(shuō)它正在形成，也有說(shuō)它已經(jīng)出現(xiàn)。無(wú)論如何，了解什么是物聯(lián)網(wǎng)以及它產(chǎn)生的原因都意義重大。物聯(lián)網(wǎng)牽涉到如何連接?xùn)|西（非人類）到互聯(lián)網(wǎng)。這些東西使用或涉及數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)是較大系統(tǒng)的一部分并且必須被正確測(cè)量。數(shù)據(jù)經(jīng)由一個(gè)聯(lián)網(wǎng)的小型嵌入式系統(tǒng)測(cè)量，其中一些嵌入式系統(tǒng)外形僅像郵票般大小。

這些帶聯(lián)網(wǎng)功能的嵌入式系統(tǒng)，屬于不帶人機(jī)界面的微控制器設(shè)備。這些系統(tǒng)使用傳感器或其它檢測(cè)機(jī)制來(lái)收集數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)于更大型的系統(tǒng)價(jià)值巨大。這些數(shù)據(jù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到大型計(jì)算機(jī)上。計(jì)算機(jī)收集、分析數(shù)據(jù)，并將之存儲(chǔ)在內(nèi)存中，而且經(jīng)常根據(jù)這些數(shù)據(jù)的分析結(jié)果做出一些實(shí)時(shí)系統(tǒng)決策。

如同任何嵌入式系統(tǒng)項(xiàng)目，首先第一步是選擇合適的開發(fā)套件。要選擇合適的開發(fā)套件，應(yīng)先了解物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的需求。一般情況下，存在以下三種類型的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)項(xiàng)目：

1、云連接。此類項(xiàng)目可以是遍布全球的巨型系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，所有設(shè)備都連接到云基礎(chǔ)設(shè)施。這種云基礎(chǔ)設(shè)施可以包括一個(gè)或多個(gè)服務(wù)器，來(lái)運(yùn)行分析并處理所收集數(shù)據(jù)的服務(wù)器應(yīng)用程序。

2、本地聯(lián)網(wǎng)。一些小型嵌入式系統(tǒng)是更大系統(tǒng)的遠(yuǎn)程傳感器，往往位于企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)。

3、網(wǎng)關(guān)。此類項(xiàng)目是將傳統(tǒng)應(yīng)用連接到互聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)。

云連接開發(fā)套件

此類應(yīng)用可以展示IoT與傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)最顯著的差異?！霸啤笔潜慌渲脼樘峁┐鎯?chǔ)和服務(wù)功能的Web服務(wù)器。物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)連接到云服務(wù)器，以發(fā)送甚至接收數(shù)據(jù)和指令。云服務(wù)器上運(yùn)行一個(gè)或多個(gè)軟件應(yīng)用程序，可以做很多事情，包括收集和存儲(chǔ)信息以備隨后復(fù)查，做近乎實(shí)時(shí)的決策以及發(fā)送指令到聯(lián)網(wǎng)的IoT節(jié)點(diǎn)。

從零開始創(chuàng)建云連接物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目可能會(huì)很耗時(shí)間。開發(fā)人員需要建立云服務(wù)器的硬件和軟件環(huán)境，同時(shí)為物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和云服務(wù)器編寫驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序代碼，然后調(diào)試兩系統(tǒng)間的連接，最后再創(chuàng)建終端應(yīng)用。為簡(jiǎn)化該過(guò)程，云開發(fā)工具提供現(xiàn)成的連接生態(tài)系統(tǒng)，包括已測(cè)試的應(yīng)用代碼，可以在不到一天的時(shí)間內(nèi)建好工作原型。

英特爾目前有兩種開發(fā)板，可以支持云開發(fā)并作為終端使用設(shè)備。第一種是英特爾^? Edison，主板很小，只有郵票大小。英特爾Edison（圖1）采用22nm的英特爾凌動(dòng)^? SoC，內(nèi)置一個(gè)頻率為500MHz的雙核、雙線程CPU，以及一個(gè)100MHz的32位微控制器Quark。板載存儲(chǔ)器包括4GB閃存和1GB的RAM，同時(shí)支持WiFi和藍(lán)牙4.0連接。Edition通過(guò)英特爾IoT分析云服務(wù)器來(lái)提供WiFi器件到云的連接。這種云服務(wù)允許采集和分析物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，而無(wú)需創(chuàng)建定制云服務(wù)器。總之，英特爾為開發(fā)人員提供云服務(wù)器，這本身就是一個(gè)云開發(fā)工具。英特爾還研制了Arduino?開發(fā)環(huán)境，可以連接到Edison以使用編程和調(diào)試功能。

英特爾Galileo 2代 （圖2）是一個(gè)更大、更復(fù)雜的Arduino認(rèn)證板。Galileo 2由一個(gè)400MHz的32位英特爾Quark? X1000片上系統(tǒng) (SoC) 驅(qū)動(dòng)?；ヂ?lián)網(wǎng)連接由10/100以太網(wǎng)提供，另外還支持其它一系列通用嵌入式連接選項(xiàng)，比如SPI和UART。開發(fā)人員也可將Galileo 2連接到英特爾物聯(lián)網(wǎng)分析云服務(wù)器，執(zhí)行比Edison更復(fù)雜的任務(wù)。

英特爾Edison和英特爾Galileo 2開發(fā)套件展示了基本的云開發(fā)環(huán)境。開發(fā)人員可以給這些板編程以從環(huán)境中收集數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送并和云服務(wù)器進(jìn)行互動(dòng)。

更進(jìn)一步，Microchip有一個(gè)簡(jiǎn)便的云開發(fā)平臺(tái)，提供與亞馬遜彈性計(jì)算云 (EC2) 的連接。不僅Microchip的開發(fā)平臺(tái)可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到亞馬遜的EC2， EC2甚至也可以發(fā)送數(shù)據(jù)來(lái)控制Microchip的開發(fā)平臺(tái)。這也為開發(fā)環(huán)境增加了另一層復(fù)雜度，可以演示無(wú)需人工干預(yù)前提下的云服務(wù)器如何控制物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。

2本地聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)套件

本地聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)可能不支持WiFi或以太網(wǎng)等TCP/ IP連接協(xié)議。這種系統(tǒng)可能使用非互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 (IP) 網(wǎng)絡(luò)，比如ZigBee^?或藍(lán)牙，就像Texas Instruments (TI) CC2650STK SimpleLink藍(lán)牙智能SensorTag物聯(lián)網(wǎng)套件（圖3該套件包含10個(gè)環(huán)境傳感器，可以檢測(cè)溫度、加速度、環(huán)境亮度等等。TI SensorTag物聯(lián)網(wǎng)套件使用藍(lán)牙連接到Android或iOS移動(dòng)應(yīng)用。這些移動(dòng)應(yīng)用可以監(jiān)控并顯示傳感器讀數(shù)，以圖表方式提供基本數(shù)據(jù)分析，甚至打開或者關(guān)閉SensorTag傳感器。

Silicon Labs Sensor Puck提供了類似功能。Sensor Puck測(cè)量環(huán)境光、紫外線指數(shù)、環(huán)境溫度和濕度，所有這些數(shù)據(jù)都可以通過(guò)低功耗藍(lán)牙 (BLE) 發(fā)送到安裝了Sensor Puck 的iOS 或Android應(yīng)用的移動(dòng)設(shè)備上。Sensor Puck支持BLE廣播模式，允許單個(gè)移動(dòng)設(shè)備從多個(gè)Puck收集數(shù)據(jù)并顯示。有經(jīng)驗(yàn)的移動(dòng)開發(fā)人員可以編寫代碼來(lái)分析這些數(shù)據(jù)，并得出有意義的結(jié)論。

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)開發(fā)套件

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)從不支持互聯(lián)網(wǎng)連接的設(shè)備中獲取數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)通過(guò)WiFi或以太網(wǎng)發(fā)送到別的地方。ZigBee是一種流行的無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，它不支持TCP / IP協(xié)議，因此不能分配IP地址。DIGI XBee ZigBee云套件（圖4）提供ZigBee到以太網(wǎng)和WiFi的網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換。這節(jié)省了將ZigBee數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成TCP / IP數(shù)據(jù)包所需要的時(shí)間和代碼開發(fā)成本。一旦連接到互聯(lián)網(wǎng)，XBee云套件就會(huì)連接Digi贊助的設(shè)備云帳號(hào)。然后，開發(fā)人員可借助任何瀏覽器訪問(wèn)在線云控制面板并與XBee云套件進(jìn)行交互。

對(duì)于復(fù)雜的高端網(wǎng)關(guān)應(yīng)用開發(fā)，英特爾提供了DK300系列網(wǎng)關(guān)解決方案。DK300套件支持通過(guò)2G/3G/4G蜂窩、10/100/1000以太網(wǎng)和WiFi網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行網(wǎng)關(guān)開發(fā)。開發(fā)數(shù)據(jù)可以被收集并通過(guò)藍(lán)牙、USB、串行端口、ZigBee等發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)。

結(jié)論

對(duì)大多數(shù)開發(fā)人員而言，從零開始創(chuàng)建可聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)需要掌握許多不同的技術(shù)，包括有線和無(wú)線聯(lián)網(wǎng)、嵌入式代碼開發(fā)和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)。雖然許多有經(jīng)驗(yàn)的開發(fā)人員可能已經(jīng)熟悉了這些技術(shù)，但更多技能，如編寫移動(dòng)設(shè)備應(yīng)用程序和云代碼開發(fā)是相對(duì)較新的技能。新的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)套件提供了硬件、軟件、固件和集成工具，可以縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，同時(shí)也能培養(yǎng)開發(fā)人員對(duì)這些新技術(shù)的掌握程度。

Bill Giovino是錫拉丘茲大學(xué) (Syracuse University) 電子工程師，擁有理學(xué)學(xué)士學(xué)位，是為數(shù)不多的從設(shè)計(jì)工程師到現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師再到技術(shù)營(yíng)銷成功過(guò)渡的人之一。在過(guò)去的20年里，他與許多半導(dǎo)體公司（包括STMicroelectronics、Infineon和National semiconductor）以及一名獨(dú)立顧問(wèn)一起，面向技術(shù)和非技術(shù)受眾開發(fā)和營(yíng)銷新技術(shù)。在STMicroelectronics，Bill為公司在微控制器行業(yè)的早期發(fā)展做出了突出貢獻(xiàn)。他是LinkedIn半導(dǎo)體銷售與營(yíng)銷集團(tuán)（LinkedIn Semiconductor Sales&Marketing Group）的主持人，能流利地講B2E。Bill仍然駕駛著他信任的福特金牛座（Ford Taurus SHO），這家公司近年來(lái)采用貿(mào)澤電子元件進(jìn)行了一些不同尋常的電子升級(jí)，獲益頗多。