最近物聯(lián)網(wǎng)(IoT)相關(guān)的文章充斥在許多電子工程雜志。眾所周知雖然物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)五花八門包羅萬象,但有些基礎(chǔ)的特性卻都是大同小異。舉例來說,不論該技術(shù)的應(yīng)用為何,可以肯定的是,需要持續(xù)存取不斷增加的大量數(shù)據(jù),以利后續(xù)的分析、操作和比較。而大部分工作的完成,都是從數(shù)據(jù)的取得作為開始,以傳輸?shù)皆谱鳛榻Y(jié)束。
為了能夠與云連線操作,必須使用具備相應(yīng)界面的特定微控制器(MCU)作為橋接轉(zhuǎn)換-可以使用以太網(wǎng)絡(luò)處理有線連接,在無線方面,可以透過Wi- Fi、ZigBee或者藍牙協(xié)定。隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用越來越多樣化,而且每種應(yīng)用都有其特定的操作門檻。因此,微控制器需要有更多的I / O擴充功能。
圖1:工控系統(tǒng)采集傳感器陣列數(shù)據(jù)
圖1詳細描述一個簡單案例,使用網(wǎng)頁服務(wù)器用來搜集傳感器陣列的數(shù)據(jù)。在這個應(yīng)用中利用開源的lwIP(輕量級TCP/IP協(xié)定)平臺提供網(wǎng)路連接所需的TCP / IP協(xié)定層。在微控制器執(zhí)行網(wǎng)頁服務(wù)器所提供的網(wǎng)頁代碼,透過此網(wǎng)頁,經(jīng)由適當(dāng)訓(xùn)練的操作員就可以查看和分析所有獲得的數(shù)據(jù)。按照應(yīng)用特性,有些數(shù)據(jù)可能需要即時的處理(例如:在工廠生產(chǎn)線的檢測系統(tǒng),如果發(fā)現(xiàn)問題,需要馬上采取措施)。在這種情況,系統(tǒng)延遲可能會帶來重大的問題,如果沒有足夠的時間作出適當(dāng)對策,接下來就可能導(dǎo)致嚴重的后果-例如昂貴的機械設(shè)備被損壞或者附近員工將處于危險之中。
如前文所述,目前大多數(shù)微控制器的I / O資源都相對有限,并不能完全符合工程師的期望和需求。需要具備更強大的連接能力,在此同時也需要提升運算效能。盡管很多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用偏重在大量遠距離傳感器的連接,因此專注在維持較低功耗與提供相對有限的資料傳輸。但除此之外,還有更多的案例需要使用高速資料傳輸和數(shù)據(jù)處理。例如:家庭自動化、工業(yè)監(jiān)控、公共設(shè)施等。
目前市場上大多數(shù)微控制器的解決方案都偏重在使用軟件所支持的功能組合,與這些多數(shù)微控制器形成對比,Bridgetek的FT90X系列微控制器,則是使用硬件來執(zhí)行大部分功能。使用軟件支持的傳統(tǒng)微控制器平臺,無法因為操作性能的優(yōu)化而從中受益,也無法達到上述密集數(shù)據(jù)和低延遲的優(yōu)點。
內(nèi)置先進的橋接技術(shù),對于32位RISC微控制器是至關(guān)重要。因為使用這種技術(shù)的微控制器可以在高速I / O之間提供專用橋接,最適合設(shè)計用來讀取分散的硬件組件。微控制器內(nèi)部有著獨立的運算處理單元和I / O單元接口,以確保指令可以正確地完成,而沒有任何延遲問題的產(chǎn)生。利用專有的FT32內(nèi)部核心,可以提供真正零等待的狀態(tài)下操作,在100MHz的頻率運行時,可以達到310 DMIPS的性能。除了兼容10 Base-T(10Mbps)和100 Base-TX(100Mbps)的以太網(wǎng)絡(luò)連接之外,還支持CAN總線、I2C、USB和其他多種I / O。
回到前面例子(如圖1所示)MM900EVxA板(使用FT90X微控制器)可以實現(xiàn)網(wǎng)頁服務(wù)器的功能,并即時處理傳感器陣列所產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)。在硬件上,實現(xiàn)通用即插即用(UPnP)的功能,在Windows資源管理器屬于“網(wǎng)路”部分的“其他設(shè)備”與其他網(wǎng)路連接平臺類似。為了讓安裝更加快速和容易,相關(guān)網(wǎng)路的設(shè)置也可以儲存在MM900EVxA板上的非揮發(fā)性記憶體,資料會儲存在lwIP資料庫中。HTTPD應(yīng)用程序從虛擬文件系統(tǒng)讀取靜態(tài)和服務(wù)器的內(nèi)部文件。使用HTTPD應(yīng)用程序處理服務(wù)器的內(nèi)部文件,而增加的數(shù)據(jù)則透過應(yīng)用程序的回調(diào)函數(shù)(call-back function)來處理。
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原文標(biāo)題:用MCU實現(xiàn)Web服務(wù)器,解決物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集需求!
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