一切似乎都是物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 的一部分。這個(gè)“東西”可能連接到一頭牛、一臺(tái)冰箱、一輛車，甚至是你！這些事情對(duì)你的了解已經(jīng)超過了你對(duì)自己的了解——你應(yīng)該什么時(shí)候睡覺或跑步，你應(yīng)該吃什么，什么時(shí)候吃，什么時(shí)候應(yīng)該買牛奶，等等。他們還知道您的房子是否有入侵者，您的浴室是否漏水，或者是否有必要關(guān)掉臥室的燈。

事情不僅限于您的家；他們?cè)谀愕能嚴(yán)铩⑥k公室里和制造空間里跟著你。其中一些應(yīng)用程序被稱為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。

如果您已經(jīng)在研究解決方案，您就會(huì)知道要真正實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)，還有許多領(lǐng)域需要解決：技術(shù)要求、標(biāo)準(zhǔn)、互操作性等等。如果您剛剛開始您的 IoT 之旅，那么每天都會(huì)出現(xiàn)新的用例、場(chǎng)景、要求和機(jī)會(huì)。

雖然機(jī)會(huì)幾乎是無限的，但在設(shè)計(jì) IoT 設(shè)備時(shí)，您應(yīng)該考慮一些基本要求。由于需要高度集成，我們實(shí)際上可以將物聯(lián)網(wǎng)定義為物聯(lián)網(wǎng)。

以下是您需要注意的挑戰(zhàn)：

超低功耗：電源對(duì)于這些東西至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈兺ǔＳ杉~扣電池或 AA 電池供電。預(yù)計(jì)它們可以維持長(zhǎng)達(dá) 10 年或更長(zhǎng)時(shí)間，因?yàn)楦鼡Q部署在各個(gè)偏遠(yuǎn)地區(qū)的可能數(shù)十億個(gè)電池并不總是可行的。

小面積，成本：同樣，尺寸是成本和功率效率以及適合空間受限基礎(chǔ)設(shè)施的重要指標(biāo)。

嵌入式智能：將分析功能和智能從云端轉(zhuǎn)移到邊緣設(shè)備的趨勢(shì)越來越大。嵌入式智能不僅有助于實(shí)時(shí)決策，還可以節(jié)省總體成本、帶寬、存儲(chǔ)和延遲，因?yàn)椴⒎撬袛?shù)據(jù)都與云進(jìn)行通信。

可靠性和安全性：這些是最關(guān)鍵的功能之一，如果處理不當(dāng)，可能會(huì)破壞整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)。我們已經(jīng)看到對(duì)汽車、飛機(jī)、數(shù)據(jù)中心等的黑客攻擊，每次都顯示出新的漏洞。

無處不在的連接：為了傳輸數(shù)據(jù)，邊緣節(jié)點(diǎn)需要一個(gè)低功耗的連接協(xié)議。使用的一些流行的連接技術(shù)包括 BLE、802.15.4、6LoWPAN、Thread、Zigbee 和 Wi-Fi/以太網(wǎng)以及蜂窩技術(shù)，例如 NB-IoT/CAT-M 和非蜂窩 LPWA（低功耗寬-area） 技術(shù)，例如 LoRA、Sigfox 和 Ingenu。

設(shè)備互操作性：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)挑戰(zhàn)是這些邊緣設(shè)備之間以及與網(wǎng)關(guān)和云之間缺乏互操作性，因?yàn)檫@些邊緣設(shè)備不一定使用相同的連接、通信協(xié)議或安全協(xié)議或以相同的方式發(fā)送數(shù)據(jù)尺寸和格式。

多個(gè)傳感器：有許多集成的應(yīng)用相關(guān)傳感器，例如溫度、壓力、濕度、運(yùn)動(dòng)和九軸傳感器，它們結(jié)合了三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)和三軸磁力計(jì)。

語音接口：將語音功能集成到邊緣傳感器是一種趨勢(shì)。這些支持語音的傳感器由蘋果的 Siri、谷歌的 OK Google、微軟的 Cortana 和亞馬遜的 Alexa 等服務(wù)提供支持。

視覺接口：還需要視覺/攝像頭傳感器來滿足監(jiān)控、汽車和醫(yī)療保健/遠(yuǎn)程手術(shù)等市場(chǎng)的要求。這些要求通常是相互競(jìng)爭(zhēng)的，要定義一個(gè)滿足所有要求的單一架構(gòu)并不容易。

現(xiàn)在讓我們討論可能的架構(gòu)和解決方案。典型的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)由邊緣節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)、存儲(chǔ)/分析云和移動(dòng)應(yīng)用程序組成。邊緣節(jié)點(diǎn)具有 CPU、連接性和傳感器。在某些情況下，它由一個(gè)網(wǎng)關(guān)來補(bǔ)充，該網(wǎng)關(guān)可以卸載一些處理和分析并與云進(jìn)行通信。云用于非實(shí)時(shí)分析和培訓(xùn)。為了完成，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)中的移動(dòng)應(yīng)用程序用于呈現(xiàn)分析和一般監(jiān)控和查看。

物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)大致可分為以下三種架構(gòu)：智能傳感器、智能語音處理器和智能高性能處理器。

智能傳感器包括一個(gè) MCU，用于實(shí)現(xiàn)所有功能以及低功耗連接和邊緣分析。超低功耗、小尺寸和低成本是此類物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的關(guān)鍵特性。Imagination 提供采用 Ensigma BLE 技術(shù)的 MIPS M-Class CPU 來處理此類功能。MIPS 處理器支持有效且可靠地將應(yīng)用程序彼此隔離的硬件虛擬化。

智能語音處理器是一種更先進(jìn)的傳感器節(jié)點(diǎn)，可為邊緣節(jié)點(diǎn)增加語音功能。這通常需要 CPU 來滿足這些額外的語音處理要求，這些要求會(huì)因使用的麥克風(fēng)數(shù)量而異。MIPS I-Class 多線程處理器和 Ensigma Wi-Fi 技術(shù)適用于此類支持語音的節(jié)點(diǎn)。MIPS 多線程功能通過使單個(gè)處理器內(nèi)核在 SMP 操作系統(tǒng)中看起來像兩個(gè)獨(dú)立的內(nèi)核，有助于優(yōu)化并行性和復(fù)雜的實(shí)現(xiàn)。

審核編輯：郭婷