物聯(lián)網(wǎng)（IOT）將實現(xiàn)萬物互連，有人說它正在形成，也有說它已經(jīng)出現(xiàn)。無論如何，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量。數(shù)據(jù)經(jīng)由一個小型聯(lián)網(wǎng)的嵌入式系統(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(wǎng)功能的嵌入式系統(tǒng)，屬于不帶人機界面的微控制器設(shè)備。相反，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(wǎng)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(nèi)存中，而且經(jīng)常根據(jù)這些數(shù)據(jù)分析的結(jié)果做出一些實時系統(tǒng)決策。

如同任何嵌入式項目，首先第一步是選擇正確的開發(fā)套件。選擇合適的開發(fā)套件，應(yīng)先了解物聯(lián)網(wǎng)項目的需求。一般情況下，存在以下三種類型的IoT開發(fā)項目：

1.云連接。該類型項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)施可能包括運行分析并處理收集數(shù)據(jù)服務(wù)器應(yīng)用程序的一個或多個服務(wù)器。

2. 本地網(wǎng)絡(luò)。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(nèi)部網(wǎng)。

3. 網(wǎng)關(guān)。該類型項目是將傳統(tǒng)應(yīng)用連接到互聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)。

云連接開發(fā)套件

該類別應(yīng)用可以展示IoT與傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)最顯著的差異?！霸啤笔莣eb服務(wù)器，可配置為提供存儲和服務(wù)功能。物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點連接到云服務(wù)器，以發(fā)送甚至接收數(shù)據(jù)和指令。云服務(wù)器上運行一個或多個軟件應(yīng)用程序，可以做很多事情，包括收集和存儲信息以備隨后復(fù)查，做近實時決策以及發(fā)送指令到聯(lián)網(wǎng)的IoT節(jié)點。

圖1：英特爾Edison物聯(lián)網(wǎng)模塊

從零開始創(chuàng)建云連接物聯(lián)網(wǎng)項目可能會很耗時間。開發(fā)人員需要建立云服務(wù)器的硬件和軟件環(huán)境，同時為物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點和云服務(wù)器編寫驅(qū)動程序和應(yīng)用程序代碼，然后調(diào)試兩系統(tǒng)間的連接，最終創(chuàng)建終端應(yīng)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(yīng)用代碼，可以在不到一天的時間內(nèi)創(chuàng)建工作原型。

英特爾目前有兩種開發(fā)板，可以支持云開發(fā)并作為終端使用器件。第一種是是英特爾Edison，主板很小，只有郵票大小。英特爾Edison（圖1）采用了一個22nm的英特爾凌動系統(tǒng)芯片，內(nèi)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(wù)來提供WiFI模式器件到云的連接。這種云服務(wù)允許物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集和分析，而無需創(chuàng)建定制云服務(wù)器?？傊?，英特爾為開發(fā)者提供云服務(wù)器，本身就是一個云開發(fā)工具。英特爾也研制了Arduino開發(fā)環(huán)境，可以連接到Edison以支持編程和調(diào)試功能。

英特爾Galileo 2代（圖2）是一個更大、更復(fù)雜的Arduino認證板。Galileo 2由一個400MHz的32位英特爾QarkX1000系統(tǒng)級芯片（SoC）驅(qū)動?；ヂ?lián)網(wǎng)連接由10/100以太網(wǎng)提供。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)人員也將Galileo 2連接到英特爾物聯(lián)網(wǎng)分析云服務(wù)器，并且執(zhí)行比Edison更復(fù)雜的任務(wù)。

圖2：英特爾Galieo 2，Arduino認證的一個開發(fā)平臺。資料來源：英特爾

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(wǎng)發(fā)送并和云服務(wù)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)境增加了另一層的復(fù)雜度，可以演示無需人工干預(yù)前提下的云服務(wù)器如何控制物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點。

本地聯(lián)網(wǎng)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，或藍牙，其中的案例是德州儀器（TI）的CC2650STK SimpleLink藍牙智能SensorTag IoT開發(fā)套件（圖3）。該套件包括10個環(huán)境傳感器，可以檢測出溫度，加速度，環(huán)境光亮水平等等。 TI的SensorTag套件使用藍牙連接到Android或iOS移動應(yīng)用程序。移動應(yīng)用程序可以監(jiān)視并顯示傳感器讀數(shù)，以圖形形式提供基本數(shù)據(jù)分析，甚至打開或者關(guān)閉SensorTag傳感器。，

圖3：德州儀器的SensorTag及Android應(yīng)用程序 - 資料來源：德州儀器（TI）

Silicon Labs的傳感器球提供了類似功能。傳感器球測量環(huán)境光線、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)送到帶傳感器球IOS或Android應(yīng)用程序的移動設(shè)備上。傳感器球支持BLE廣播模式，允許單個移動設(shè)備從多個球中收集并顯示數(shù)據(jù)。有經(jīng)驗的移動開發(fā)者可以編寫代碼來分析這些數(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)備中拿到數(shù)據(jù)然后將這些數(shù)據(jù)通過WiFi或以太網(wǎng)發(fā)送到別的地方。 ZigBee是一種流行的無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)標準，不支持TCP / IP協(xié)議，因此不能分配IP地址。Digi公司的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包所需要的時間和代碼開發(fā)成本。一旦連接到互聯(lián)網(wǎng)，XBee云套件連接到Digi贊助的設(shè)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云套件進行信息交互。

圖4：Digi公司的XBee ZigBee云套件與云服務(wù)器應(yīng)用進行通信。 - 來源：Digi

對于復(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2G/3G/4G蜂窩、10/100/1000以太網(wǎng)和無線網(wǎng)絡(luò)連接進行網(wǎng)關(guān)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(wǎng)。

結(jié)論

對大多數(shù)開發(fā)者而言，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)，包括有線和無線聯(lián)網(wǎng)，嵌入式代碼開發(fā)和設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)。雖然許多有經(jīng)驗的開發(fā)者可能已經(jīng)熟悉了這些技術(shù)，但更多技能，如編寫移動設(shè)備應(yīng)用程序和云代碼開發(fā)是相對較新的技能。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，從而縮短了產(chǎn)品上市時間，同時也培養(yǎng)了開發(fā)者對這些新技術(shù)的掌握程度。