硬件設(shè)備連網(wǎng)是 IoT 的核心。IoT 設(shè)備監(jiān)視并測量 “事物” 或現(xiàn)實(shí)物品，包括工業(yè)設(shè)備、家用電器、建筑、汽車、倉庫庫存商品，以及人類（在使用可穿戴設(shè)備的情況下）。

在 IoT 的背景下，設(shè)備 這個(gè)詞被過度使用，它描述了針對特定用途而設(shè)計(jì)或調(diào)整的硬件。它被用于表示各個(gè)硬件組件，包括傳感器和執(zhí)行器，也用于表示現(xiàn)成的電路板，比如 Raspberry Pi，還被用于表示由若干子設(shè)備構(gòu)建的定制原型和生產(chǎn)單元。

IoT 設(shè)備特征

隨著 IoT 環(huán)境的日趨成熟，新設(shè)備和設(shè)備平臺(tái)也在不斷發(fā)布。您需要理解大多數(shù) IoT 設(shè)備中常見的關(guān)鍵特征，才能在新設(shè)備可用時(shí)對它們進(jìn)行比較和評(píng)估。

我們可以根據(jù)這些高級(jí)性能來描述 IoT 設(shè)備的特征：

數(shù)據(jù)獲取和控制

數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)

連接性

電源管理

數(shù)據(jù)獲取和控制

數(shù)據(jù)獲取 (DAQ) 是按固定時(shí)間間隔（數(shù)據(jù)取樣速度）測量實(shí)際狀況，并將測量結(jié)果轉(zhuǎn)換為數(shù)字讀數(shù)的過程。DAQ 還涉及到信號(hào)調(diào)節(jié)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，前者用于操作和縮放原始傳感器讀數(shù)，后者用于將模擬傳感器讀數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，以便對它們進(jìn)行處理和分析。

傳感器是測量物理變量并將它們轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（電壓）的輸入組件。您可以從數(shù)千種類型的現(xiàn)有傳感器中進(jìn)行選擇，用它們來測量一系列變量，包括溫度、濕度、壓力、煙霧、瓦斯、光纖、聲音、震動(dòng)、氣流、水流、速度、加速度、距離、GPS 位置、海拔或力，等等。但傳感器并不是只能測量環(huán)境條件；本體感受傳感器還能監(jiān)視設(shè)備的內(nèi)部狀態(tài)，諸如按鈕、滑塊或觸摸屏之類的傳感器還可用于直接與設(shè)備交互，提供一個(gè)人機(jī)接口。

對于每種類型的傳感器，比如溫度傳感器，眾多制造商提供了數(shù)十種備選組件，每種組件的準(zhǔn)確性和精確度規(guī)格都稍有不同，而且每種組件都是為特定應(yīng)用和操作條件而設(shè)計(jì)的，比如用在水下或用于抵抗極熱和極冷條件。

傳感器組件的一個(gè)重要特征是分辨率。傳感器的分辨率表示傳感器能可靠地讀取的最小變化量，它與用于表示原始傳感器讀數(shù)的數(shù)值大小相關(guān)。

數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)

IoT 設(shè)備需要具備處理和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力，才能對它們捕獲的數(shù)據(jù)執(zhí)行基本的處理、轉(zhuǎn)換和分析。IoT 設(shè)備可直接處理數(shù)據(jù)，或者可以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡渌O(shè)備、網(wǎng)關(guān)設(shè)備、云設(shè)備或應(yīng)用程序來進(jìn)行聚合和分析。

邊緣分析涉及到在網(wǎng)絡(luò)邊緣而不是在中心位置執(zhí)行數(shù)據(jù)分析?？稍谠O(shè)備自身上或在 IoT 設(shè)備直接連接的附近網(wǎng)關(guān)設(shè)備（比如路由器）上近實(shí)時(shí)地分析數(shù)據(jù)，而無需讓設(shè)備將大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴嫌蔚脑品?wù)器或數(shù)據(jù)中心來進(jìn)行進(jìn)一步分析。

在邊緣處理數(shù)據(jù)使得在收集數(shù)據(jù)時(shí)就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行聚合和過濾，僅選出最重要的數(shù)據(jù)發(fā)送給上游。最終，邊緣分析既能減少上游的處理和存儲(chǔ)需求，又能減輕網(wǎng)絡(luò)上的負(fù)載。

IoT 應(yīng)用程序的處理能力和存儲(chǔ)取決于設(shè)備自身完成的處理工作量，而不是使用數(shù)據(jù)的服務(wù)或應(yīng)用程序所完成的處理工作量?？捎脙?nèi)存量和處理器規(guī)格（包括時(shí)鐘速率和內(nèi)核數(shù)量）決定了設(shè)備處理數(shù)據(jù)的速率。

在將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴嫌沃?，可以使用非易失性閃存存儲(chǔ)器來保存數(shù)據(jù)，該存儲(chǔ)器的容量決定了可在設(shè)備上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量。與僅執(zhí)行諸如驗(yàn)證、標(biāo)準(zhǔn)化、縮放或轉(zhuǎn)換讀數(shù)（比如將原始溫度讀數(shù)轉(zhuǎn)換為攝氏度）之類的基本數(shù)據(jù)處理的設(shè)備相比，執(zhí)行邊緣分析的設(shè)備需要的處理能力要高得多。

連接性

網(wǎng)絡(luò)連接是所有 IoT 設(shè)備的界定特征之一。設(shè)備與本地的其他設(shè)備通信，并向云中的服務(wù)和應(yīng)用程序發(fā)布數(shù)據(jù)。一些設(shè)備使用 802.11 (wifi)、藍(lán)牙、RFID、蜂窩網(wǎng)絡(luò)，或者諸如 LoRa、SigFox 或 NB-IoT 之類的低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng) (LPWAN) 技術(shù)來進(jìn)行無線通信。

有線通信適用于安裝在智慧建筑、家庭自動(dòng)化和工業(yè)控制系統(tǒng)中的固定設(shè)備，可將這些設(shè)備連接到以太網(wǎng)或通過有源以太網(wǎng)對其進(jìn)行改良。串行通信也是設(shè)備之間的一種有線連接形式，它使用通用異步收發(fā)傳輸器 (UART) 或控制器局域網(wǎng) (CAN) 協(xié)議（起源于汽車行業(yè)）等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

電源管理

對于依靠電池或其他無線電源（比如太陽能）供電的便攜和可穿戴 IoT 設(shè)備，電源管理特別重要。根據(jù)提供數(shù)據(jù)獲取和控制、存儲(chǔ)、處理和連網(wǎng)功能的相連傳感器、執(zhí)行器或集成電路 (IC) 的使用模式和電源需求，設(shè)備可能需要定期進(jìn)入休眠模式或低功耗模式，以節(jié)省電量或延長電池壽命。

用于為 IoT 項(xiàng)目設(shè)計(jì)原型的現(xiàn)有硬件類型

開發(fā) IoT 應(yīng)用程序比以往更容易，這得益于現(xiàn)在有越來越多低成本、商業(yè)性的硬件開發(fā)板、平臺(tái)和原型設(shè)計(jì)工具包。模塊化的硬件設(shè)計(jì)使得開發(fā) IoT 應(yīng)用程序更加靈活。您可以替換備用組件，試用規(guī)格略有不同的傳感器，或者可以獨(dú)立地升級(jí)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理或存儲(chǔ)模塊，以滿足不斷變化的需求。

包括微控制器和單板計(jì)算機(jī)在內(nèi)的許多現(xiàn)有的商業(yè)性硬件設(shè)備，都是圍繞單芯片系統(tǒng) (SoC) IC 而設(shè)計(jì)。

微控制器開發(fā)板

微控制器 是一種提供數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)功能的 SoC。微控制器包含一個(gè)（或多個(gè)）處理器內(nèi)核、內(nèi)存 (RAM，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)，以及用于存儲(chǔ)在微控制器上運(yùn)行的自定義程序的可擦除可編程只讀寄存器 (EPROM)。微控制器開發(fā)板 屬于 PCB（印制電路板），但增加了額外的電路來支持微控制器，使對芯片進(jìn)行原型設(shè)計(jì)和編程變得更方便。

傳感器和執(zhí)行器通過數(shù)字或模擬通用輸入/輸出 (GPIO) 引腳或硬件總線來連接到微控制器。I2C 和 SPI 等標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議用于與總線上連接的組件進(jìn)行設(shè)備內(nèi)通信。通過采用各種標(biāo)準(zhǔn)，可以更容易地添加或替換與總線連接的組件。