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物聯網 (IoT) 將實現萬物互連，有人說它正在形成，也有說它已經出現。無論如何，了解什么是物聯網以及它產生的原因都意義重大。物聯網牽涉到如何連接東西（非人類）到互聯網。這些東西使用或涉及數據，而這些數據是較大系統的一部分并且必須被正確測量。數據經由一個聯網的小型嵌入式系統測量，其中一些嵌入式系統外形僅像郵票般大小。 這些帶聯網功能的嵌入式系統，屬于不帶人機界面的微控制器設備。這些系統使用傳感器或其它檢測機制來收集數據，這些數據對于更大型的系統價值巨大。這些數據通過互聯網發送到大型計算機上。計算機收集、分析數據，并將之存儲在內存中，而且經常根據這些數據的分析結果做出一些實時系統決策。 如同任何嵌入式系統項目，首先第一步是選擇合適的開發套件。要選擇合適的開發套件，應先了解物聯網項目的需求。一般情況下，存在以下三種類型的物聯網開發項目： 1. 云連接。此類項目可以是遍布全球的巨型系統網絡，所有設備都連接到云基礎設施。這種云基礎設施可以包括一個或多個服務器，來運行分析并處理所收集數據的服務器應用程序。 2. 本地聯網。一些小型嵌入式系統是更大系統的遠程傳感器，往往位于企業內部網。 3. 網關。此類項目是將傳統應用連接到互聯網的系統。 云連接開發套件 此類應用可以展示IoT與傳統嵌入式系統最顯著的差異。“云”是被配置為提供存儲和服務功能的Web服務器。物聯網節點連接到云服務器，以發送甚至接收數據和指令。云服務器上運行一個或多個軟件應用程序，可以做很多事情，包括收集和存儲信息以備隨后復查，做近乎實時的決策以及發送指令到聯網的IoT節點。 
圖1： 英特爾Edison物聯網模塊 從零開始創建云連接物聯網項目可能會很耗時間。開發人員需要建立云服務器的硬件和軟件環境，同時為物聯網節點和云服務器編寫驅動程序和應用程序代碼，然后調試兩系統間的連接，最后再創建終端應用。為簡化該過程，云開發工具提供現成的連接生態系統，包括已測試的應用代碼，可以在不到一天的時間內建好工作原型。 英特爾目前有兩種開發板，可以支持云開發并作為終端使用設備。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® SoC，內置一個頻率為500MHz的雙核、雙線程CPU，以及一個100MHz的32位微控制器Quark。板載存儲器包括4GB閃存和1GB的RAM，同時支持WiFi和藍牙4.0連接。Edition通過英特爾IoT分析云服務器來提供WiFi器件到云的連接。這種云服務允許采集和分析物聯網數據，而無需創建定制云服務器。總之，英特爾為開發人員提供云服務器，這本身就是一個云開發工具。英特爾還研制了Arduino™開發環境，可以連接到Edison以使用編程和調試功能。 英特爾Galileo 2代 （圖2）是一個更大、更復雜的Arduino認證板。Galileo 2由一個400MHz的32位英特爾Quark™ X1000片上系統 (SoC) 驅動。互聯網連接由10/100以太網提供，另外還支持其它一系列通用嵌入式連接選項，比如SPI和UART。開發人員也可將Galileo 2連接到英特爾物聯網分析云服務器，執行比Edison更復雜的任務。
圖2：英特爾Galileo 2，Arduino認證的開發平臺 - 資料來源：英特爾 英特爾Edison和英特爾Galileo 2開發套件展示了基本的云開發環境。開發人員可以給這些板編程以從環境中收集數據，然后將這些數據通過互聯網發送并和云服務器進行互動。 更進一步，Microchip有一個簡便的云開發平臺，提供與亞馬遜彈性計算云 (EC2) 的連接。不僅Microchip的開發平臺可以將數據發送到亞馬遜的EC2， EC2甚至也可以發送數據來控制Microchip的開發平臺。這也為開發環境增加了另一層復雜度，可以演示無需人工干預前提下的云服務器如何控制物聯網節點。 本地聯網的物聯網開發套件 本地聯網的物聯網節點可能不支持WiFi或以太網等TCP/ IP連接協議。這種系統可能使用非互聯網協議 (IP) 網絡，比如ZigBee®或藍牙，就像Texas Instruments (TI) CC2650STK SimpleLink藍牙智能SensorTag物聯網套件（圖3）。該套件包含10個環境傳感器，可以檢測溫度、加速度、環境亮度等等。TI SensorTag物聯網套件使用藍牙連接到Android或iOS移動應用。這些移動應用可以監控并顯示傳感器讀數，以圖表方式提供基本數據分析，甚至打開或者關閉SensorTag傳感器。
圖3：Texas Instruments SensorTag與Android App - 資料來源：Texas Instruments Silicon Labs Sensor Puck提供了類似功能。Sensor Puck測量環境光、紫外線指數、環境溫度和濕度，所有這些數據都可以通過低功耗藍牙 (BLE) 發送到安裝了Sensor Puck 的iOS 或Android應用的移動設備上。Sensor Puck支持BLE廣播模式，允許單個移動設備從多個Puck收集數據并顯示。有經驗的移動開發人員可以編寫代碼來分析這些數據，并得出有意義的結論。 物聯網網關開發套件 物聯網網關從不支持互聯網連接的設備中獲取數據，然后將這些數據通過WiFi或以太網發送到別的地方。ZigBee是一種流行的無線網狀網絡標準，它不支持TCP / IP協議，因此不能分配IP地址。DIGI XBee ZigBee云套件（圖4）提供ZigBee到以太網和WiFi的網關轉換。這節省了將ZigBee數據轉換成TCP / IP數據包所需要的時間和代碼開發成本。一旦連接到互聯網，XBee云套件就會連接Digi贊助的設備云帳號。然后，開發人員可借助任何瀏覽器訪問在線云控制面板并與XBee云套件進行交互。
圖4：DIGI XBee ZigBee云套件與云服務器應用進行通信. – 資料來源：DIGI 對于復雜的高端網關應用開發，英特爾提供了DK300系列網關解決方案。DK300套件支持通過2G/3G/4G蜂窩、10/100/1000以太網和WiFi網絡連接進行網關開發。開發數據可以被收集并通過藍牙、USB、串行端口、ZigBee等發送到互聯網。 結論 對大多數開發人員而言，從零開始創建可聯網的物聯網系統需要掌握許多不同的技術，包括有線和無線聯網、嵌入式代碼開發和設備驅動程序開發。雖然許多有經驗的開發人員可能已經熟悉了這些技術，但更多技能，如編寫移動設備應用程序和云代碼開發是相對較新的技能。新的物聯網開發套件提供了硬件、軟件、固件和集成工具，可以縮短產品上市時間，同時也能培養開發人員對這些新技術的掌握程度。 文章來源：貿澤電子 作者簡介：Bill Giovino是錫拉丘茲大學 (Syracuse University) 電子工程師，擁有理學學士學位，是為數不多的從設計工程師到現場應用工程師再到技術營銷成功過渡的人之一。在過去的20年里，他與許多半導體公司（包括STMicroelectronics、Infineon和National semiconductor）以及一名獨立顧問一起，面向技術和非技術受眾開發和營銷新技術。在STMicroelectronics，Bill為公司在微控制器行業的早期發展做出了突出貢獻。他是LinkedIn半導體銷售與營銷集團（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），這家公司近年來采用貿澤電子元件進行了一些不同尋常的電子升級，獲益頗多。 |
