物聯(lián)網 (IoT) 將實現(xiàn)萬物互連，有人說它正在形成，也有說它已經出現(xiàn)。無論如何，了解什么是物聯(lián)網以及它產生的原因都意義重大。物聯(lián)網牽涉到如何連接東西（非人類）到互聯(lián)網。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量。數(shù)據(jù)經由一個聯(lián)網的小型嵌入式系統(tǒng)測量，其中一些嵌入式系統(tǒng)外形僅像郵票般大小。

這些帶聯(lián)網功能的嵌入式系統(tǒng)，屬于不帶人機界面的微控制器設備。這些系統(tǒng)使用傳感器或其它檢測機制來收集數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對于更大型的系統(tǒng)價值巨大。這些數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網發(fā)送到大型計算機上。計算機收集、分析數(shù)據(jù)，并將之存儲在內存中，而且經常根據(jù)這些數(shù)據(jù)的分析結果做出一些實時系統(tǒng)決策。

如同任何嵌入式系統(tǒng)項目，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，應先了解物聯(lián)網項目的需求。一般情況下，存在以下三種類型的物聯(lián)網開發(fā)項目：

云連接。此類項目可以是遍布全球的巨型系統(tǒng)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(shù)據(jù)的服務器應用程序。

本地聯(lián)網。一些小型嵌入式系統(tǒng)是更大系統(tǒng)的遠程傳感器，往往位于企業(yè)內部網。

網關。此類項目是將傳統(tǒng)應用連接到互聯(lián)網的系統(tǒng)。

云連接開發(fā)套件

此類應用可以展示IoT與傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)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(lián)網節(jié)點連接到云服務器，以發(fā)送甚至接收數(shù)據(jù)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(fā)送指令到聯(lián)網的IoT節(jié)點。

從零開始創(chuàng)建云連接物聯(lián)網項目可能會很耗時間。開發(fā)人員需要建立云服務器的硬件和軟件環(huán)境，同時為物聯(lián)網節(jié)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(tǒng)間的連接，最后再創(chuàng)建終端應用。為簡化該過程，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(fā)板，可以支持云開發(fā)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(lián)網數(shù)據(jù)，而無需創(chuàng)建定制云服務器?？傊?，英特爾為開發(fā)人員提供云服務器，這本身就是一個云開發(fā)工具。英特爾還研制了Arduino?開發(fā)環(huán)境，可以連接到Edison以使用編程和調試功能。

英特爾Galileo 2代是一個更大、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(tǒng) (SoC) 驅動?；ヂ?lián)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(fā)人員也可將Galileo 2連接到英特爾物聯(lián)網分析云服務器，執(zhí)行比Edison更復雜的任務。

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)通過互聯(lián)網發(fā)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(fā)平臺，提供與亞馬遜彈性計算云 (EC2) 的連接。不僅Microchip的開發(fā)平臺可以將數(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)來控制Microchip的開發(fā)平臺。這也為開發(fā)環(huán)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(lián)網節(jié)點。

本地聯(lián)網的物聯(lián)網開發(fā)套件

本地聯(lián)網的物聯(lián)網節(jié)點可能不支持WiFi或以太網等TCP/ IP連接協(xié)議。這種系統(tǒng)可能使用非互聯(lián)網協(xié)議 (IP) 網絡，比如ZigBee?或藍牙，就像Texas Instruments (TI) CC2650STK SimpleLink藍牙智能SensorTag物聯(lián)網套件。該套件包含10個環(huán)境傳感器，可以檢測溫度、加速度、環(huán)境亮度等等。TI SensorTag物聯(lián)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(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，甚至打開或者關閉SensorTag傳感器。

Silicon Labs Sensor Puck提供了類似功能。Sensor Puck測量環(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)都可以通過低功耗藍牙 (BLE) 發(fā)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(shù)據(jù)并顯示。有經驗的移動開發(fā)人員可以編寫代碼來分析這些數(shù)據(jù)，并得出有意義的結論。

物聯(lián)網網關開發(fā)套件

物聯(lián)網網關從不支持互聯(lián)網連接的設備中獲取數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)通過WiFi或以太網發(fā)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(xié)議，因此不能分配IP地址。DIGI XBee ZigBee云套件提供ZigBee到以太網和WiFi的網關轉換。這節(jié)省了將ZigBee數(shù)據(jù)轉換成TCP / IP數(shù)據(jù)包所需要的時間和代碼開發(fā)成本。一旦連接到互聯(lián)網，XBee云套件就會連接Digi贊助的設備云帳號。然后，開發(fā)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。

對于復雜的高端網關應用開發(fā)，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(fā)。開發(fā)數(shù)據(jù)可以被收集并通過藍牙、USB、串行端口、ZigBee等發(fā)送到互聯(lián)網。

結論

對大多數(shù)開發(fā)人員而言，從零開始創(chuàng)建可聯(lián)網的物聯(lián)網系統(tǒng)需要掌握許多不同的技術，包括有線和無線聯(lián)網、嵌入式代碼開發(fā)和設備驅動程序開發(fā)。雖然許多有經驗的開發(fā)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(fā)是相對較新的技能。新的物聯(lián)網開發(fā)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(yǎng)開發(fā)人員對這些新技術的掌握程度。

審核編輯：郭婷