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物聯(lián)網(wǎng)應用的高速增長(cháng)催生了越來(lái)越多的開(kāi)發(fā)套件，為從事物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和系統設計的工程師提供了豐富多樣的新工具。但在選擇開(kāi)發(fā)套件時(shí)，五花八門(mén)的產(chǎn)品也會(huì )讓設計師感到眼花繚亂。 物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件概覽 設計工程師可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件中的新工具快速開(kāi)發(fā)新的物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 產(chǎn)品和系統。物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件通常包含一套硬件、軟件和固件組件，使工程師能夠為物聯(lián)網(wǎng)應用快速設計產(chǎn)品原型并進(jìn)行測試。這些套件類(lèi)似于典型的微控制器開(kāi)發(fā)和評估板，但它們更關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)應用中常見(jiàn)的傳感器、執行器和通信接口。 開(kāi)發(fā)人員使用物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件來(lái)創(chuàng )建應用，讓這些應用可以訪(fǎng)問(wèn)負責傳感器數據處理和存儲的云計算服務(wù)。他們還可以使用物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件來(lái)創(chuàng )建獨立的物聯(lián)網(wǎng)應用。部分套件具有擴展連接器，允許開(kāi)發(fā)人員以混搭的方式添加新模塊。雖然物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件通常支持使用C/C++編程語(yǔ)言進(jìn)行軟件和固件開(kāi)發(fā)，但也可以搭配其他語(yǔ)言 (如Python或JavaScript) 一起使用。 關(guān)鍵事實(shí) ● Gartner預測，到2020年，物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的支出將達到近3萬(wàn)億美元。 ● 物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件通常分為三類(lèi)：云連接、本地網(wǎng)絡(luò )或網(wǎng)關(guān) (將傳統應用連接到互聯(lián)網(wǎng)的系統)。 ● 物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件通常包含面包板、跳線(xiàn)、擴展板、電源、電池、傳感器和執行器等組件。 什么是物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件？ 物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件是一套硬件和軟件或固件組件，可幫助設計工程師使用微控制器、傳感器、執行器和通信接口的組合來(lái)創(chuàng )建、測試和評估新的物聯(lián)網(wǎng)設計。這些套件由開(kāi)發(fā)/評估板概念演變而來(lái)，長(cháng)期以來(lái)一直用于測試和評估微控制器及外設。 物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件的主要特點(diǎn)在于，它更加關(guān)注傳感器 (如溫度和運動(dòng)傳感器)、執行器 (如發(fā)光二極管 [LED] 和顯示器)、通信 (如Wi-Fi、藍牙和長(cháng)期演進(jìn)[LTE])、專(zhuān)用處理器 (例如，安全元件和人工智能 [AI] 引擎) 以及用于安全連接到云計算環(huán)境的固件。部分物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件有一套固定的組件。其他的物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件則采用模塊化設計，使用戶(hù)能夠使用Arduino擴展板、特定于供應商的擴展總線(xiàn)或排針來(lái)添加組件。通過(guò)這些排針可訪(fǎng)問(wèn)內部集成電路 (I2C)、串行外圍接口 (SPI)、通用異步收發(fā)器 (UART)、模數轉換器 (ADC)、數模轉換器 (DAC)、通用輸入/輸出 (GPIO) 和其他信號。 除了硬件組件外，許多物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件還包括軟件/固件庫，用于控制外圍設備并提供不同的通信協(xié)議，包括傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 (TCP/IP) 網(wǎng)絡(luò )和無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議。在創(chuàng )新到生產(chǎn)這個(gè)周期的原型設計和概念驗證階段，通常使用物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件作為學(xué)習物聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)工具。 當在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中使用時(shí)，這些套件通常是定制和優(yōu)化電子設計以進(jìn)行大規模生產(chǎn)的重要工具。它們通常是現成的套件，根據每個(gè)套件中包含的功能和組件的不同，其成本也有所不同。 技術(shù)領(lǐng)域 物聯(lián)網(wǎng)應用通常涉及多個(gè)領(lǐng)域，包括硬件、傳感、信號處理、通信、安全和數據分析，因此需要多種工程技能。物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件通過(guò)提供端到端的示例應用以及文檔和教程，努力加快您的上手速度。固件編程通常是在C/C++集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 (IDE) 中完成，但有些套件還支持其他語(yǔ)言，如Python和JavaScript。一些供應商為他們的開(kāi)發(fā)套件提供免費的IDE，有些供應商的開(kāi)發(fā)工具則需要您單獨購買(mǎi)許可。 挑選物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件 物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件隨供應商而異，主要差異在于微控制器、傳感器、執行器和專(zhuān)用處理器、通信接口、可用軟件/固件庫以及支持的編程語(yǔ)言。選擇物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件時(shí)可參考套件特性與功能的評估結果，這些特性與功能將最有效地支持您想要開(kāi)發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)應用。例如，如果您要開(kāi)發(fā)帶有Wi-Fi和智能手機 (通過(guò)藍牙) 連接的智能家居設備，則優(yōu)先考慮支持Wi-Fi和BLE通信的物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件。 其他選擇標準可能還包括可用于支持您的應用開(kāi)發(fā)的軟件/固件庫的數量和種類(lèi)： 比如，實(shí)時(shí)操作系統 (RTOS) 庫、安全通信庫 (例如，用于安全超文本傳輸協(xié)議 [HTTPS]或消息隊列遙測傳輸 [MQTT])、設備控制庫 (例如，用于傳感器輸入/輸出 [I/O])、無(wú)線(xiàn)通信庫（例如，用于Wi-Fi、BLE和Zigbee），以及用于連接到不同云計算系統的庫。這些庫可能以源代碼或二進(jìn)制包的形式提供，可能是開(kāi)源代碼、閉源代碼或供應商授權使用。 物聯(lián)網(wǎng)設計的一個(gè)新興趨勢是在傳感器附近包含人工智能處理，無(wú)論是直接放在傳感器上還是放在附近的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)中。這種結構可以更快地處理更復雜的本地數據，而不必通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將大量原始傳感器數據發(fā)送到云計算后端。有些物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件包含專(zhuān)門(mén)的AI處理芯片，直接支持AI應用。 云連接 許多物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件提供云連接，可以連接到Microsoft、Google、Amazon或IBM通用云平臺，也可以連接到IoT特定的云平臺，如Medium One或Particle。許多云平臺對于少量設備提供低成本或免費的連接。 物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件示例 市場(chǎng)上有許多物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件，在接下來(lái)的兩頁(yè)內容中，我們將介紹目前市場(chǎng)上提供的六款開(kāi)發(fā)套件及其包含的功能。 ● Microchip Technology CEC1x02開(kāi)發(fā)板 CEC1x02開(kāi)發(fā)板是一個(gè)使用CEC1702加密嵌入式控制器的開(kāi)發(fā)、演示和測試平臺。CEC1702控制器是基于32位Arm®Cortex®M4的微控制器，集成了密碼加速器。CEC1x02 開(kāi)發(fā)板提供多種硬件選項 (包括一個(gè)LCD圖形顯示器、ADC、I2C、GPIO排針以及兩個(gè)mikroBUSTM接口)，支持快速設計產(chǎn)品原型和開(kāi)發(fā)安全的嵌入式物聯(lián)網(wǎng)應用。該平臺還可以使用C/C++編程，并具有Microsoft Azure和Amazon Web服務(wù)的SDK。 ● NXP Semiconductor LPC54018 IoT模塊 NXP LPC54018 IoT模塊包含一個(gè)Arm®Cortex®-M4微控制器單元 (MCU)、一個(gè)Wi-Fi通信模塊、一個(gè)高速USB端口和一個(gè)擴展連接器，能夠連接到NXP OM40006基板。該基板包含附加的外設，包括具有觸摸屏功能的LCD、LED和按鈕、音頻編解碼器、麥克風(fēng)、加速計、以太網(wǎng)、microSD卡插槽、Arduino UNO擴展接口以及附加的隨機存取存儲器 (RAM)。該基板可使用C/C++編程，并支持Amazon FreeRTOS操作系統。 ● Intel®二代神經(jīng)計算棒 Intel二代神經(jīng)計算棒套件是一款通用串行總線(xiàn) (USB) 棒，它包含一個(gè)中央處理器 (CPU) 集群和一個(gè)神經(jīng)計算引擎。該引擎是專(zhuān)用于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )應用的硬件加速器，通常用于計算機視覺(jué)應用。用戶(hù)可以使用任何帶有USB端口的平臺來(lái)創(chuàng )建原型和操作人工智能應用，而不必依賴(lài)云計算。此套件可使用C/C++或Python可編程，并附帶軟件開(kāi)發(fā)工具包 (SDK) 和AI框架來(lái)開(kāi)發(fā)應用。 ● Cypress Semiconductor PSoC® 6 WiFi-BT Pioneer套件 Cypress PSoC WiFi-BT Pioneer套件包含一個(gè)Arm® Cortex®;-M4 MCU、一個(gè)Arm Cortex-M0+ MCU、閃存和RAM存儲器、USB接口、圖形液晶顯示器 (LCD)、六軸運動(dòng)傳感器、光傳感器、數字麥克風(fēng)、音頻編解碼器、CapSense®按鈕和滑塊、LED和按鈕、Wi-Fi和BLE無(wú)線(xiàn)模塊，以及Arduino兼容的擴展接口。此套件可在Cypress WICED® (嵌入式設備互聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)連接的縮寫(xiě)) IDE環(huán)境中使用C/C++編程，此環(huán)境支持Wi-Fi和BLE通信，并可連接包括Microsoft Azure和Amazon Web服務(wù)在內的云平臺。 ● Renesas Electronics Synergy™ AE-CLOUD2 LTE IoT連接套件 Renesas Electronics Synergy™ AE-CLOUD2 LTE IoT連接套件包含一個(gè)Arm® Cortex®-M4 MCU；閃存和RAM存儲器；一個(gè)USB接口；外設模塊 (PMODTM) 和Grove連接器；LED和按鈕；一個(gè)以太網(wǎng)接口；一個(gè)Wi-Fi模塊；LTE Cat- M1、Cat-NB1和帶GPS的增強型通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù) (EGPRS) 調制解調器模塊；一個(gè)六軸運動(dòng)傳感器；一個(gè)地磁傳感器；一個(gè)氣體、壓力、溫度和濕度傳感器；一個(gè)光傳感器；一個(gè)麥克風(fēng)和Arduino兼容的擴展連接器。它可以使用C/C++編程，并有軟件庫連接到多個(gè)云環(huán)境，包括Microsoft Azure、Google云平臺、Amazon Web服務(wù)和Medium One IoT原型設計沙箱。 ● Silicon Labs Mighty Gecko網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )開(kāi)發(fā)套件 Silicon Labs Mighty Gecko網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )開(kāi)發(fā)套件包含一個(gè)Arm® Cortex®-M4 MCU、閃存和RAM存儲器、一個(gè)USB接口、一個(gè)以太網(wǎng)接口、LED和按鈕、溫度和濕度傳感器、一個(gè)LCD圖形顯示器、一個(gè)電容式觸摸滑塊、一個(gè)紐扣電池座，可運行多個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )協(xié)議的2.4GHz無(wú)線(xiàn)模塊，和一個(gè)用于連接其他外設的擴展排針。該套件配有多個(gè)板，用于開(kāi)發(fā)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )應用。Mighty Gecko可使用C/C++編程，并有軟件庫用于支持多種無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議，包括ZigBee、Thread和藍牙。 文章來(lái)源：貿澤電子 作者簡(jiǎn)介：Greg Toth是一名架構師、工程師和顧問(wèn)，在傳感器、嵌入式系統、物聯(lián)網(wǎng)、電信、企業(yè)系統、云計算、數據分析以及硬件、軟件和固件開(kāi)發(fā)方面擁有30多年的經(jīng)驗。他擁有圣母大學(xué) (University of Notre Dame) 電氣工程學(xué)士學(xué)位和南加州大學(xué) (University of Southern California) 計算機工程碩士學(xué)位。 |
