傳感器和智能設(shè)備的智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)將能夠連接到我們環(huán)境的各個(gè)方面——家庭、物理對(duì)象、交通、通信系統(tǒng)、服裝，甚至人體。然而，設(shè)計(jì)師在物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目中面臨著從軟件設(shè)計(jì)到硬件實(shí)施的真正技術(shù)挑戰(zhàn)。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序有三種基本類(lèi)型的項(xiàng)目。在云連接項(xiàng)目中，服務(wù)器使用專(zhuān)用軟件來(lái)分析和處理系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)；連接到本地網(wǎng)絡(luò)的項(xiàng)目使用 Intranet 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信；在基于網(wǎng)關(guān)的項(xiàng)目中，網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)用于使現(xiàn)有系統(tǒng)適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)。

開(kāi)始任何項(xiàng)目的最佳方法之一是為您的原型選擇最佳開(kāi)發(fā)工具包。從頭開(kāi)始構(gòu)建連接云的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可能是一個(gè)昂貴且耗時(shí)的過(guò)程，需要許多工程學(xué)科的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。

今天的開(kāi)發(fā)人員在做出設(shè)計(jì)決策時(shí)面臨比以往更多的挑戰(zhàn)，包括更長(zhǎng)的開(kāi)發(fā)時(shí)間和更高的安全威脅。開(kāi)發(fā)套件和其他原型平臺(tái)對(duì)于加速創(chuàng)新和賦予任何有想法和雄心的人設(shè)計(jì)和創(chuàng)建成功的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)至關(guān)重要。

以下是一些開(kāi)發(fā)工具包和平臺(tái)示例，可以幫助開(kāi)發(fā)人員開(kāi)始他們的項(xiàng)目。

Microchip 的平臺(tái)和電路板借助 Microchip Technology 的嵌入式開(kāi)發(fā)解決方案，開(kāi)發(fā)人員可以使用 Wi-Fi、藍(lán)牙和 5G 窄帶技術(shù)快速、輕松、安全地連接到任何云，同時(shí)通過(guò) CryptoAuthentication 系列保持強(qiáng)大的安全基礎(chǔ)。公司。Microchip 的重點(diǎn)關(guān)注領(lǐng)域之一是幫助開(kāi)發(fā)人員推出易于使用的邊緣節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)。

久經(jīng)考驗(yàn)的安全硬件解決方案與前所未有的合作程度相結(jié)合，有助于抵御從遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)攻擊到制造假冒產(chǎn)品的各種安全威脅。這些威脅廣泛存在，遍及所有行業(yè)，并可能導(dǎo)致部署和恢復(fù)成本、服務(wù)收入以及最重要的品牌資產(chǎn)方面的重大損失。

Microchip 增加了一系列智能、互聯(lián)和安全的快速原型設(shè)計(jì)解決方案。其中包括四個(gè)基于 Wi-Fi 的物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)和兩個(gè)用于 PIC 和 AVR 產(chǎn)品線的新藍(lán)牙原型板。具有 Amazon Web Services (AWS) IoT Greengrass 和 Azure 的 IoT 網(wǎng)關(guān)解決方案擴(kuò)展了產(chǎn)品組合。Microchip 與 Sequans 的合作為 LTE-M 和 NB-IoT 基礎(chǔ)設(shè)施連接提供了新的開(kāi)發(fā)套件解決方案。

每個(gè)開(kāi)發(fā)套件解決方案的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是為智能工業(yè)、醫(yī)療、消費(fèi)、農(nóng)業(yè)和零售應(yīng)用提供易用性和快速開(kāi)發(fā)，并考慮到安全性。連接技術(shù)的選擇，結(jié)合全系列的微控制器 (MCU) 和微處理器 (MPU) 性能和外圍功能，使這些解決方案在一系列市場(chǎng)中具有可擴(kuò)展性。

PIC-IoT WA 和 AVR-IoT WA 板是與 AWS 合作開(kāi)發(fā)的，可幫助設(shè)計(jì)人員通過(guò) Wi-Fi 將 IoT 傳感器節(jié)點(diǎn)本地連接到 AWS IoT Core 服務(wù)。兩塊板都配有溫度傳感器和光傳感器，僅用于演示目的。微型總線擴(kuò)展插座允許從 Microchip 生態(tài)系統(tǒng)支持的 Click 板上添加 300 多種不同的傳感器（圖 1）。

圖1：PIC/AVR-IoT WA板（來(lái)源：Microchip Technology）

SAM -IoT WG板將 Google Cloud IoT Core 與流行的 SAM-D21 Arm Cortex-M0+ 32 位 Microchip 系列微控制器連接起來(lái)（圖 2）。

圖 2：SAM-IoT WG 板（來(lái)源：Microchip Technology）

基于 Azure IoT SAM MCU 的平臺(tái)將Azure IoT SDK 和 Azure IoT 服務(wù)與 Microchip 的 MPLAB X 開(kāi)發(fā)工具生態(tài)系統(tǒng)相集成。該卡提供比陣容中的其他平臺(tái)更高的計(jì)算性能。除了傳輸您的數(shù)據(jù)外，您還可以使用板上的人工智能進(jìn)行分析。

除了對(duì) Wi-Fi 板卡的要求外，工業(yè)領(lǐng)域?qū)λ{(lán)牙實(shí)施的需求也很高。當(dāng)今工業(yè)設(shè)備的所有類(lèi)型的維護(hù)和維修都是通過(guò)集成藍(lán)牙執(zhí)行的。服務(wù)技術(shù)人員可以從平板電腦或手機(jī)讀取錯(cuò)誤代碼或其他數(shù)據(jù)，以避免機(jī)械干預(yù)。

PIC-BLE和AVR-BLE板基于 PIC 和 AVR MCU，用于傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)備，通過(guò)藍(lán)牙低功耗 (BLE) 網(wǎng)關(guān)連接到移動(dòng)設(shè)備，用于工業(yè)、消費(fèi)和安全應(yīng)用以及云（圖3）。

圖 3：PIC/AVR-BLE 板（來(lái)源：Microchip Technology）

為確保只有授權(quán)設(shè)備可以連接到嵌入式設(shè)備，板載安全元件 IC 完成了從嵌入式設(shè)備到云端的信任根。主要的板載傳感器是溫度、光和三軸加速度計(jì)?？梢允褂?LightBlue 實(shí)現(xiàn)其他外部點(diǎn)擊板傳感器并開(kāi)發(fā)自定義應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序可以從 Google Play 或 App Store 下載。

只要您可以利用 Wi-Fi 和 BLE，擁有網(wǎng)關(guān)連接解決方案總是有幫助的。Wi-Fi 對(duì)于家庭路由器來(lái)說(shuō)就足夠了，但是如果你想要一個(gè)封閉的網(wǎng)絡(luò)，你還需要在你的應(yīng)用程序中提供一個(gè)網(wǎng)關(guān)。

采用 AWS IoT Greengrass 的網(wǎng)關(guān)解決方案基于最新的無(wú)線系統(tǒng)級(jí)模塊 (SoM) ATSAMA5D27-WLSOM1，它集成了 SAMA5D2 MPU、WILC3000 Wi-Fi 組合模塊和藍(lán)牙，由高性能驅(qū)動(dòng)MCP16502電源管理集成電路。

Microchip 還宣布與 Sequans 合作推出 LTE-M/NB-IoT 開(kāi)發(fā)套件。該開(kāi)發(fā)套件包括基于 Sequans 的 Monarch 芯片的模塊，可覆蓋物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)并利用最新的低功耗 5G 蜂窩技術(shù)。根據(jù)設(shè)計(jì)，網(wǎng)關(guān)添加了一個(gè)阻礙直接連接的層，因此，如果您想將數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)皆贫?，LTE-M/NB-IoT 解決方案是不二之選。

服務(wù)提供商開(kāi)始推出他們的 5G 網(wǎng)絡(luò)，這將使移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上的大量物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)流量成為可能。用于物聯(lián)網(wǎng)連接的兩種主要協(xié)議——LTE-M 和 NB-IoT——在全球范圍內(nèi)因地區(qū)而異，標(biāo)準(zhǔn)也不相同。

Sequans擁有可在美洲、所有歐洲國(guó)家、日本和中國(guó)使用的5G技術(shù)。借助該解決方案，Microchip 可以為全球客戶提供 LTE-M/NB-IoT 技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，支持全球所有主要網(wǎng)絡(luò)。

Microchip 的新物聯(lián)網(wǎng)解決方案基于公司廣泛的開(kāi)發(fā)工具生態(tài)系統(tǒng)，專(zhuān)注于 MPLAB X 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。MPLAB X 代碼配置器 (MCC) 等代碼生成器可自動(dòng)為更小的 PIC 和 AVR MCU 創(chuàng)建和定制應(yīng)用程序代碼并加快其速度。同時(shí)，Harmony 的軟件庫(kù)支持 MCU 和 MPU 的所有 32 位解決方案。

STMicroelectronics STM32 生態(tài)系統(tǒng)STMicroelectronics 的STM32 開(kāi)放式開(kāi)發(fā)環(huán)境(STM32 ODE) 是一個(gè)開(kāi)放式系統(tǒng)，允許開(kāi)發(fā)基于 STM32 32 位 MCU 系列的設(shè)備和應(yīng)用程序，并結(jié)合通過(guò)擴(kuò)展板連接的其他 ST 組件。STM32 ODE 由五個(gè)支柱組成，可在將其轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品設(shè)計(jì)之前進(jìn)行快速原型設(shè)計(jì)和功能測(cè)試：

STM32 開(kāi)發(fā)板 (Nucleo)：這些板代表 STM32 MCU 產(chǎn)品組合，附帶開(kāi)發(fā)程序和調(diào)試器。

擴(kuò)展板 (X-Nucleo)：這些板連接到 Nucleo 板并添加功能，例如通過(guò)加速度、溫度和方向感測(cè)環(huán)境參數(shù)，以及實(shí)現(xiàn)無(wú)線和有線連接、電機(jī)控制、電源、音頻等。多個(gè) X-Nucleo 可以與 Nucleo 板連接以擴(kuò)展演示器的功能。

STM32Cube 軟件：這套軟件工具用于配置和管理開(kāi)發(fā)板的功能以及對(duì)板載 STM32 MCU 進(jìn)行編程。通過(guò)該軟件管理板卡的硬件抽象層功能，導(dǎo)出與板卡接口的程序使用的命令。

STM32Cube 擴(kuò)展軟件：Nucleo 和 X-Nucleo 板之間的通信需要該軟件。

STM32 ODE 功能包：這是一組應(yīng)用示例，適用于 Nucleo 開(kāi)發(fā)板和一個(gè)或多個(gè)連接在一起的 X-Nucleo 擴(kuò)展板的最常見(jiàn)用例。

STM32Cube 生態(tài)系統(tǒng)還提供廣泛的嵌入式軟件庫(kù)。用戶可以從 STMicroelectronics 和合作伙伴的 100 多個(gè)軟件包組合中進(jìn)行挑選，現(xiàn)在這些軟件包都添加了 Azure RTOS，以進(jìn)一步加快最終應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)。

意法半導(dǎo)體與微軟的合作讓客戶可以利用 Azure RTOS 的豐富服務(wù)，滿足微型、智能、連接設(shè)備的需求。這包括 Azure RTOS ThreadX 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，它具有適合深度嵌入式應(yīng)用程序的緊湊內(nèi)存占用。還包括 FileX FAT 文件系統(tǒng)、NetX 和 NetX Duo TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)堆棧以及 USBX USB 堆棧。

圖 4：STM32Cube 生態(tài)系統(tǒng)（來(lái)源：意法半導(dǎo)體）

Renesas SoM SMARC 平臺(tái)Renesas Electronics SoM 智能移動(dòng)架構(gòu) ( SMARC ) 板解決方案由 10 個(gè) Renesas IC 組成，包括 MPU、電源和模擬部件。該硬件解決方案加速了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)，用于通過(guò)人工智能進(jìn)行對(duì)象識(shí)別、圖像處理和 4K 分辨率的視頻播放。應(yīng)用包括用于家庭自動(dòng)化和工業(yè)的監(jiān)控?cái)z像頭、控制儀器、圖形界面和嵌入式視覺(jué)系統(tǒng)。

圖 5：SoM SMARC 框圖（來(lái)源：瑞薩電子）

瑞薩電子的可擴(kuò)展 SoM 組合解決方案基于 SMARC 2.0 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，尺寸為 82 × 80 mm。SMARC SoM 板為開(kāi)發(fā)人員提供了三種可擴(kuò)展版本的瑞薩電子 RZ/G2 64 位 MPU 選擇 — RZ/G2N MPU 具有 1.5 GHz 的雙 Arm Cortex-A57 內(nèi)核，用于中等性能；具有雙 Arm Cortex-A57 內(nèi)核和四個(gè) Arm Cortex-A53 內(nèi)核 (1.2 GHz) 的 RZ/G2M MPU，可實(shí)現(xiàn)高性能；以及具有四個(gè) Arm Cortex-A57 內(nèi)核和四個(gè) Arm Cortex-A53 內(nèi)核的 RZ/G2H MPU，可實(shí)現(xiàn)更高的性能。三款 MPU（從兩核到八核）集成了 PowerVR 的 600-MHz 3D 圖形以及具有 4K 超高清分辨率的 H.265 和 H.264 編解碼器，以滿足不同程度的計(jì)算處理需求。

審核編輯 黃昊宇