暢想一下這樣的場(chǎng)景：自行車(chē)在移動(dòng)時(shí)將其位置發(fā)送到您的智能手機(jī)；在您徒步旅行時(shí)相機(jī)與GPS模塊對(duì)話并推薦景點(diǎn)；冰箱在牛奶儲(chǔ)備不足時(shí)向您發(fā)送提醒短信；智能電表可在非用電高峰期啟動(dòng)洗衣機(jī)；跑步機(jī)可將心率和其他生命體征傳送給保健服務(wù)提供商；遠(yuǎn)程工業(yè)設(shè)備可在需要維護(hù)或維修時(shí)向其制造商發(fā)送提醒。在互連設(shè)備以智能方式彼此交互的世界中，潛藏著無(wú)限的可能性和誘人的商機(jī)。近二十年來(lái)，無(wú)線行業(yè)的各種進(jìn)步使全世界的人們聯(lián)系在一起。在未來(lái)十年，我們將見(jiàn)證一場(chǎng)革命：不同領(lǐng)域的各種設(shè)備將能夠相互通信，為人類(lèi)提供前所未有的服務(wù)，同時(shí)能節(jié)省成本、提高效率并將人力降至最低。推動(dòng)這一切的基礎(chǔ)技術(shù)稱(chēng)為機(jī)器對(duì)機(jī)器通信（M2M）。

　　機(jī)器對(duì)機(jī)器通信究竟是什么？

　　簡(jiǎn)而言之，它是一項(xiàng)使設(shè)備能通過(guò)有線或無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)彼此進(jìn)行交互的技術(shù)，且無(wú)需人工干預(yù)。M2M技術(shù)通常使用傳感器、執(zhí)行器、MCU和/或RF收發(fā)器從終端設(shè)備或事件采集數(shù)據(jù)，然后通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)（全球移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM/通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)GPRS、電力線或衛(wèi)星）將數(shù)據(jù)發(fā)送到應(yīng)用程序軟件，軟件再將接收的數(shù)據(jù)處理成有意義的信息。M2M技術(shù)的三個(gè)基本階段如圖1所示。

　　圖1. M2M技術(shù)的三個(gè)基本階段

　　*Data Collection數(shù)據(jù)采集、Data Transmission數(shù)據(jù)傳輸、Data analysis數(shù)據(jù)分析、Satellite communication衛(wèi)星通信、M2M Gateway M2M網(wǎng)關(guān)、Cellular communication蜂窩通信、M2M Applications Server M2M應(yīng)用程序服務(wù)器、Contains Middleware which hosts business intelligence app包含了承載商用智能應(yīng)用程序的中間件、Power line communication電力線通信

　　憑借強(qiáng)大的傳感器、先進(jìn)的嵌入式單片機(jī)以及無(wú)處不在的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)應(yīng)用正在無(wú)縫整合M2M技術(shù)，以下幾節(jié)將介紹其中的部分應(yīng)用。

　　工業(yè)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)

　　遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)利用多個(gè)傳感器檢測(cè)振動(dòng)、液漏、機(jī)械磨損、溫度和機(jī)械噪聲等參數(shù)來(lái)評(píng)估設(shè)備的健康狀況。每個(gè)傳感器在圖2（a）中都由一個(gè)稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)的黃點(diǎn)表示，并以星型拓?fù)涞男问竭B接到由藍(lán)點(diǎn)表示的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，形成個(gè)人局域網(wǎng)（PAN）。PAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器是PAN網(wǎng)絡(luò)與GPRS網(wǎng)絡(luò)之間的M2M網(wǎng)關(guān)，負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)視站。任何時(shí)間有任何參數(shù)超過(guò)正常工作閾值，遠(yuǎn)程監(jiān)視站都會(huì)設(shè)置報(bào)警來(lái)引發(fā)預(yù)防性維護(hù)。

　　傳感器節(jié)點(diǎn)和PAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的實(shí)現(xiàn)——高吞吐量單片機(jī)將簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)

　　圖2（b）和圖2（c）顯示了傳感器節(jié)點(diǎn)和PAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的實(shí)現(xiàn)。

　　圖2.遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

　　* Sensor Node傳感器節(jié)點(diǎn)、PAN Network Coordinator PAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、Personal Area Network（MiwiTM/ IEEE 802.15.4） 個(gè)人局域網(wǎng)（MiwiTM/IEEE 802.15.4）、GSM/GPRS Network GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)、Remote Monitoring Station遠(yuǎn)程監(jiān)視站、Remote Monitoring System Architecture遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)架構(gòu)、V/I Conversion Circuit V/I轉(zhuǎn)換電路、Block Diagram of PAN Network Sensor Node PAN網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點(diǎn)框圖、Block Diagram of PAN Network Coordinator PAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器框圖

　　設(shè)備的傳感器參數(shù)通過(guò)4-20 mA電流回路（穩(wěn)健的傳感器信令標(biāo)準(zhǔn)，用于工業(yè)過(guò)程和控制）發(fā)送。MCU通過(guò)其模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）接收這些參數(shù)，并運(yùn)行PAN協(xié)議棧（如MiWi?）來(lái)與IEEE802.15.4收發(fā)器連接，收發(fā)器將處理后的傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送到PAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。

　　PAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的核心是一個(gè)嵌入式MCU，該MCU負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)整個(gè)PAN網(wǎng)絡(luò)的通信。它通過(guò)串行端口與IEEE802.15.4收發(fā)器和GPRS模塊連接。MCU的閃存存儲(chǔ)整個(gè)MiWi PAN網(wǎng)絡(luò)的映射，分配網(wǎng)絡(luò)地址并建立與新傳感器節(jié)點(diǎn)的鏈接。它還將PAN協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為GRPS格式以通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。MCU使用Attention（AT）命令控制GPRS模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。要確保PAN網(wǎng)絡(luò)與GPRS網(wǎng)絡(luò)之間的連接穩(wěn)定，僅需具有大存儲(chǔ)空間、集成直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)（DMA）外設(shè)的高吞吐量MCU、免費(fèi)的MiWi協(xié)議棧以及GPRS庫(kù)。

　　為了幫助您迅速著手無(wú)線應(yīng)用的設(shè)計(jì)，Microchip提供了PIC32 Wi-Fi?通信演示板，如圖3（a）所示，這是一個(gè)現(xiàn)成的解決方案，可簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)并加速開(kāi)發(fā)過(guò)程。

　　圖3. Microchip的機(jī)器對(duì)機(jī)器（M2M）解決方案

　　車(chē)隊(duì)管理——一個(gè)常用的M2M應(yīng)用

　　M2M技術(shù)廣泛用于商用車(chē)輛的管理。通過(guò)車(chē)輛內(nèi)部安裝的GPS和GPRS/GSM模塊跟蹤車(chē)輛并與之通信。GPS模塊提供車(chē)輛的位置坐標(biāo)，而CAN總線從車(chē)輛的各個(gè)模塊（如防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（ECU）和氣囊）采集數(shù)據(jù)以將其發(fā)送到CAN/GPRS網(wǎng)關(guān)。一個(gè)32位單片機(jī)負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)CAN/GPRS網(wǎng)關(guān)，它與CAN總線以及GPRS和GPS模塊相連接。它將CAN數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為GPRS格式，并通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到車(chē)隊(duì)管理站。車(chē)隊(duì)管理應(yīng)用的一個(gè)理想入門(mén)解決方案是Microchip的M2M Pictail?子板，該子板含有GPS和GSM/GPRS模塊，并支持多個(gè)AT命令以及多種功能，如圖3（b）所示。

　　此解決方案可大幅縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，囊括了所有硬件信息、軟件二進(jìn)制文件（包括協(xié)議棧）、生產(chǎn)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)和測(cè)試軟件、證書(shū)、培訓(xùn)以及文檔。最終可實(shí)現(xiàn)超緊湊的無(wú)線低功耗通信解決方案，其可輕松集成到消費(fèi)類(lèi)、工業(yè)和汽車(chē)OEM設(shè)計(jì)中，為大批量生產(chǎn)做好準(zhǔn)備。

　　如今，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接的設(shè)備數(shù)量已超過(guò)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接的人數(shù)，而且從無(wú)線行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，這種差距在未來(lái)必然會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。除了半導(dǎo)體技術(shù)的快速發(fā)展以及無(wú)處不在的通信網(wǎng)絡(luò)，高速4G和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本6（IPv6）等技術(shù)的出現(xiàn)也將世界推到另一次技術(shù)革命的邊緣，M2M設(shè)備將形成一個(gè)全新的智能連接層，進(jìn)而改變我們的生活、工作和娛樂(lè)方式。

——本文選自電子發(fā)燒友網(wǎng)4月《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特刊》“透視新設(shè)計(jì)”欄目，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處，違者必究！