IoT 하드웨어는 센서와 같은 다양한 장치를 구성합니다., 교량, 및 라우팅 장치. 이러한 IoT 장치는 시스템 활성화와 같은 필수 작업을 관리하는 중요한 기능을 수행합니다., 통신, 행동 규정, 보안, 세부적인 행동과 목표를 감지하고. 아래에, IoT 기술을 사용하는 MOKOSmart에서 사용할 수 있는 IoT 하드웨어 장치를 배우게 됩니다., IoT 하드웨어 빌딩 블록, IoT 소프트웨어의 아키텍처, 그리고 일반적인 IoT 하드웨어 플랫폼. 게다가, IoT 프로젝트를 배포하는 데 필요한 필수 IoT 하드웨어 요구 사항과 마이크로 컨트롤러 개발 보드에 대한 모든 것을 논의합니다., 싱글 보드 컴퓨터, 및 프로세서.
IoT 하드웨어 빌딩 블록
이 섹션의, IoT 하드웨어의 몇 가지 빌딩 블록에 대해 논의할 것입니다..
물건
사물인터넷, "사물"은 측정하려는 자산을 나타냅니다., 감시 장치, 또는 통제. 대부분의 IoT 제품은 스마트 장치를 "사물"과 완전히 통합합니다. 예를 들어, 자율주행차, 스마트 냉장고 등의 제품은 스스로 철저하게 모니터링하고 제어합니다..
"사물"이 단독 장치로 사용되는 일부 다른 응용 프로그램에서, 스마트 기능을 보유하고 있음을 인증하려면 특정 제품을 연결해야 합니다..
데이터 수집 모듈
이 IoT 하드웨어 구성 요소는 모니터링되거나 관찰된 사물에서 물리적 신호를 얻는 데 중점을 둡니다.. 나중에 컴퓨터가 쉽게 해석하거나 조작할 수 있는 디지털 신호로 변환합니다.. 압력과 같은 실제 신호를 얻는 데 도움이 되는 모든 센서, 밀도, 온도, 빛, 진동, 이 IoT 하드웨어 구성 요소에 모션이 포함되어 있습니다.. 애플리케이션은 필요한 센서의 수와 유형을 결정합니다..
또한, 데이터 수집 모듈은 들어오는 센서의 신호를 컴퓨터에서 사용하는 디지털 데이터로 변환하는 데 필수적인 필수 하드웨어로 구성됩니다.. 여기에는 들어오는 신호 습관화가 포함됩니다., 해석, 아날로그에서 디지털로의 변환, 스케일링, 소음 최소화.
데이터 처리 모듈
로컬 데이터 저장소와 같은 작업을 실행하는 데이터를 처리하는 데 사용되는 중요한 단위로 구성됩니다., 로컬 분석, 및 기타 컴퓨팅 작업.
통신 모듈
이 모듈을 사용하면 클라우드 또는 로컬에서 Cloud Platform과 타사 시스템 간의 효과적인 통신이 가능합니다..
IoT 하드웨어 센서
센서는 IoT 하드웨어에서 가장 중요한 항목입니다.. IoT 센서는 전원 관리 모듈과 같은 여러 모듈로 구성됩니다., RF 모듈, 감지 모듈, 및 에너지 모듈. 응용 프로그램에 이상적입니다.;
- 근접성
- 광학적 주변광
- 누출 감지
- 온도 및 습도 측정
- 전기자기
- 가속
- 음향 및 진동
- 화학 가스 식별
- 배수량
- 강제 압력
센서
IoT 데이터는 센서 없이 존재할 수 없습니다.. 모든 IoT 센서는 물리적 자산에 비례하는 아날로그 전기 신호를 생성합니다.. 센서는 ADC를 사용합니다. (아날로그-디지털 변환기) 이러한 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환하기 위해. 또한, 전류와 같은 단순한 전기적 특성, 인덕턴스, 전압, 저항, 센서를 사용하여 임피던스를 측정할 수 있습니다..
게다가, 센서를 사용하여 자기장 및 전기장의 방향과 강도를 측정할 수 있습니다..
센서에 의해 측정되는 비전기적 특성은 변환기를 사용하여 물리적 특성을 아날로그 전기 신호로 변경.
가장 일반적인 물리적 특성은;
- 3-속도와 같은 D 매개변수, 가속, 배수량, 및 진동.
- 습도 및 온도와 같은 생태적 특성.
- 압력과 같은 액체 유체 역학, 유량, 그리고 소리.
웨어러블 전자 기기
이것은 머리에 착용하는 작은 장비입니다., 무기, 목, 피트, 그리고 몸통. 압력과 같은 실제 신호를 얻는 데 도움이 되는 모든 센서;
- 머리에 쓰는 스마트 안경
- 목에 걸치는 칼라
- 팔에 착용하는 스마트 워치
배낭 및 기타 의류는 몸통에 착용됩니다.
기타 IoT 하드웨어 장치
우리는 매일 기기를 사용합니다., 정제처럼, 휴대 전화, 및 데스크탑, IoT 시스템의 필수 부품으로. 휴대 전화는 기능적인 원격 및 기타 통합 수정 설정을 허용합니다.. 압력과 같은 실제 신호를 얻는 데 도움이 되는 모든 센서.
태블릿을 통해 사용자는 시스템의 주요 기능에 액세스할 수 있으며 원격, 스위치 및 라우터와 같은 표준화된 네트워크 장치가 다른 주요 연결 장치를 형성합니다..
IoT 하드웨어 장치의 특성
새로운 산업용 IoT 하드웨어 플랫폼의 급속한 도입으로, 그 풍경은 끊임없이 발전했습니다. IoT 장치는 새로운 IoT 네트워크를 구성하거나 이미 널리 사용되는 네트워크를 확장 및 개발하는 데 사용되는 하드웨어 및 소프트웨어를 선택할 때 평가를 제공하는 공통 핵심 특성을 가지고 있습니다.. IoT 장치가 특징으로 하는 필수 기능은 다음과 같습니다.;
연결성
모든 IoT 장치는 네트워크 연결을 정의하는 특성으로 가지고 있습니다.. IoT 장치가 로컬에서 다른 사람과 통신할 때, 그들은 클라우드 기반 서비스를 사용하여 데이터를 게시합니다.. 대부분의 IoT 장치는 정보를 무선으로 전송합니다., 사용하거나 블루투스 비콘, 802.11 (와이파이), 셀룰러 네트워크, RFID, 또는 SigFox와 같은 LPWAN 기술, 로라, 또는 NB-IoT. 모든 고정 장치에는 유선 통신 시스템이 장착되어 있습니다.. 이러한 고정 장치는 산업 제어 응용 프로그램에 설치됩니다., 홈 오토메이션, 스마트 빌딩. Controller Area Network와 같은 표준 프로토콜 (할 수있다) 또는 범용 비동기 수신기 송신기 (UART) 직렬 통신의 형태로 장치를 연결.
전원 관리
태양광 전지 및 배터리와 같은 무선 전원에 크게 의존하는 휴대용 및 웨어러블 장치는 전원 관리를 위험 요소로 간주합니다.. 대부분의 사용자는 때때로 전원을 절약하기 위해 장치를 저전력 모드 또는 절전 모드로 전환합니다.. 이는 사용자의 사용 패턴과 관련 집적 회로의 전력 요구 사항에 따라 다릅니다. (IC), 센서, 또는 액추에이터. 연결된 구성 요소를 늘리면 장치의 전력 소비율이 증가합니다..
마이크로컨트롤러 개발 보드
마이크로 컨트롤러는 데이터를 처리하고 방대한 양의 데이터를 저장할 수 있는 SoC의 한 형태입니다.. 그것들은 기억을 구성한다, 프로세서 코어, 지울 수 있는 프로그래밍 가능한 읽기 전용 메모리 (에프롬) 마이크로컨트롤러에서 실행되는 모든 사용자 정의 프로그램을 유지하는 데 사용. 게다가, 마이크로컨트롤러 개발 보드에는 마이크로컨트롤러를 지원하기 위한 추가 전기 구조가 있어 칩으로 프로그래밍하거나 프로토타이핑할 때 더 유리합니다..
마이크로컨트롤러는 하드웨어 버스 또는 아날로그 또는 디지털 범용 입력/출력을 통해 액추에이터 및 센서와 연결됩니다. (GPIO) 다리. SPI 및 I2C와 같은 표준 통신 프로토콜을 사용하여 버스에 연결된 모든 구성 요소, 통신하는 SPI. 사용자가 일부 설정된 표준을 채택하면 버스와 연결된 요소를 바꾸거나 추가하는 데 더 쉽게 액세스할 수 있습니다..
싱글 보드 컴퓨터 (SBC)
그들은 마이크로 컨트롤러보다 즉흥적입니다.. 단일 보드 컴퓨터를 사용하면 사용자가 화면과 같은 주변 장치에 참여할 수 있습니다., 키보드, 마우스. 그것, 위에, 처리 및 더 많은 메모리에 필요한 더 많은 전력 제공. 예를 들어, 마이크로컨트롤러에는 8비트 16KHZ 마이크로프로세서가 있습니다., 싱글 보드 컴퓨터에는 1.2 GHz 32비트 ARM 마이크로프로세서.
마이크로컨트롤러 개발 보드와 싱글 보드 컴퓨터 중에서 선택하는 것이 가장 좋습니다.?
마이크로컨트롤러 개발 보드 또는 단일 보드 컴퓨터를 구입할 계획인 경우, 응용 프로그램의 요구 사항과 관련하여 장치의 주요 특성을 고려하는 것이 필수적입니다.. 또한, 다음 결정을 사용하여 작업;
- 필요한 경우 구성 요소의 설계 회로에 필수적인 출력 구성 요소 및 주변 센서의 수량 및 종류 설정.
- 주변 시스템의 구성 요소를 제어하고 조정하기 위해 단일 보드 또는 마이크로 컨트롤러를 선택하십시오..
- 장치 내 통신 사용에 필요할 수 있는 데이터 통신 프로토콜의 필수 프로토콜 선택. 예를 들어, 마이크로컨트롤러와 부착된 센서 간의 통신, I2C를 사용.
- 애플리케이션 및 클라우드 서비스와 통신하는 데 필수적인 프로토콜 및 네트워킹 하드웨어 결정.
- IoT 조경 설계로 한 단계 더 발전한 후 달성할 것으로 예상되는 설계 의도를 비교하십시오..
- 임베디드 소프트웨어에 액세스, 원기, 장치 설계 및 최고의 응용 프로그램 및 서비스 선택. 기능 및 비기능 요구 사항과 함께 프로토타입을 평가하는 것이 때때로 가능합니다., 보안과 같은, 성능, 신뢰성. 그런 다음 필요하다고 느끼는 선택을 다시 방문하십시오..
IoT 프로젝트 배포를 위한 IoT 하드웨어 요구 사항
IoT 장치는 일부 설정된 환경 내에서만 작동합니다., 하드웨어 프로젝트가 크게 다릅니다.; 그 후, 그들은 고도로 전문화되어 있습니다. 그렇지만, 일반 기성 하드웨어로 프로토타입을 제작하여 IoT 솔루션의 요구 사항에 맞게 맞춤형 PCB 및 구성 요소를 개발 및 설계할 수 있습니다.. IoT 프로젝트를 배포할 때, 아래 IoT 하드웨어 요구 사항을 고려하는 것이 필수적입니다.:
보안 요구 사항
보안은 사물 인터넷의 필수 구성 요소입니다.. 장치의 보안 요구 사항을 고려하는 것은 모든 개발 및 설계 단계에서 필수적입니다.. 프로토타이핑을 할 때도, 모든 장치에서 캡처한 데이터의 보안 및 무결성이 손상되지 않은 상태로 유지되도록 합니다.. 모든 IoT 기기, 그들의 네트워크, 웹사이트의 서비스 애플리케이션, 모바일은 보안 요구 사항을 적용합니다..
개발 용이성
개발 용이성은 프로토타이핑 시 높은 우선 순위의 요구 사항입니다.. 이를 통해 사용자는 데이터를 캡처하고 다른 장치 및 클라우드와 상호 연결할 때 IoT 장치를 빠르고 효율적으로 시작하고 실행할 수 있습니다.. IoT 프로젝트를 배포할 때, API 문서의 품질을 염두에 두십시오., 접근성, 및 가용성. 또한, 개발 도구를 고려하다, 및 장치 제조업체 또는 개발 팀에서 제공하는 지원.
데이터 취득, 처리, 및 저장 요구 사항
캡처된 데이터의 해상도와 샘플링 속도에 연결된 센서의 수는 처리할 데이터의 양을 결정하는 주요 요소입니다.. 또한 데이터 저장 및 처리 요구 사항에도 영향을 미칩니다..
연결 요구 사항
무선 네트워킹에는 작동 범위와 같은 연결 요구 사항이 있습니다., 전송 신호가 커버하는 거리, 예측 데이터 및 전송량. 장치의 연결 요구 사항을 확인할 때, 내결함성을 고려하는 것이 중요합니다, 장치의 재연결 기능, 연결이 끊긴 후 데이터 전송을 다시 시도할 때 장치가 걸리는 시간.
전원 요구 사항
전력 요구 사항은 주로 네트워크 전송 속도와 장치의 센서 수에 의해 영향을 받습니다.. 따라서, IoT 프로젝트를 배포할 때, 장치에 슈퍼 커패시터 또는 배터리와 같은 모바일 전원이 필요한지 또는 전원을 위해 하드와이어가 필요한지 고려하는 것이 필수적입니다.. 또한, 배터리의 크기를 알고, 용량 요구 사항, 무게, 그리고 배터리가 충전되면, 교체, 또는 죽으면 버린다.. 배터리가 충전식인 경우, 어떤 수단으로 얼마나 자주 청구되는지 확인하십시오.?
물리적 장치 설계 요구 사항
여기에는 하드웨어 장치의 크기와 물리적 모양이 포함됩니다.. IoT 디바이스를 설계할 때, 장치가 설치될 생태학적 상황을 고려하는 것이 필수적입니다.. 예를 들어, 장치에 견고성 또는 방수성이 필요한지 고려하십시오.? 차량 모니터링 애플리케이션의 일부로 트럭 밑면에 설치된 모든 기기는 항상 제대로 작동하도록 보호해야 합니다., 가혹한 조건에서도. 장치는 방수 및 충격에 영향을 받지 않아야 합니다., 흙, 및 진동.
비용 요구 사항
원래 하드웨어의 비용과 센서와 같은 관련 구성 요소가 하드웨어 가격의 주요 결정 요인입니다.. 하드웨어 비용을 결정하는 다른 구성 요소에는 유지 관리 및 전력 비용과 같은 지속적인 운영 비용이 포함됩니다.. 또한, 일부 장치의 드라이브 및 구성 요소에 대한 합리적인 라이선스 비용을 고려하는 것이 필수적입니다.. 맞춤형 보드를 조립하는 것은 상업적으로 접근 가능한 기성 개발 보드를 구입하는 것보다 더 비쌉니다.. 수많은 장비를 사용하여 IoT 네트워크에서 확장할 때 하드웨어 장치를 전용하는 것이 더 현명한 대안입니다..
프로세서
결과를 클라우드에 전달하기 전에 센서 데이터가 데이터를 캡처하면 데이터가 처리됩니다.. 그러므로, 후속 센서 데이터를 생성하는 데 필요한 데이터 처리량과 센서의 복잡성이 처리 수준을 결정합니다.. 예를 들어, 온도 판독값은 설정 값의 평균 또는 시간 경과에 따른 단일 데이터 값의 간단한 그림입니다.. 게다가, 이벤트를 표시하는 장면 감지 알고리즘 없이 디지털 비디오를 녹화할 수 없는 보안 카메라는 더 복잡할 수 있습니다..
데이터 처리에 필요한 복잡성과 성능 기반, 4개의 IoT 하드웨어 처리 클래스가 필요합니다.. 그들은;
PC 기반 시스템
PC 기반 시스템은 저렴한 가격에서 시스템 통합자가 맞춤형 시스템을 쉽게 만들 수 있는 구성 가능한 플랫폼입니다., 일반적인 프로세서, 기성품 마더보드, 케이스, 전원 공급 장치. 광범위한 로컬 데이터 저장 기능은 주로 솔리드 스테이트 드라이브에서 제공됩니다. (SSD) 또는 테라바이트 하드 드라이브.
모바일 시스템
모바일 시스템은 스마트폰 및 태블릿에 최적화된 특수 하위 집합이 있는 임베디드 시스템을 통합합니다.. 모든 모바일 시스템은 장치가 배터리로 구동되기 때문에 자주 충전해야 합니다.. 이러한 본질적으로 개인용 장치에는 에너지를 절약하고 장치의 배터리 수명을 연장하는 고급 전원 관리 시스템 기능이 있습니다.. 또한, 모바일 시스템은 고성능의 처리 기능을 제공합니다..
마이크로프로세서 (MPU) 기반 임베디드 시스템
특정 제품에 대한 요구 사항을 충족하기 위해 향상된 기능과 성능의 포괄적인 옵션을 제공합니다.. 요구 사항은 주로 통신 시스템에 대한 것입니다., 가전, 자동차 및 산업 제어, 의료 기기, 및 기타 수직 시장 애플리케이션.
마이크로컨트롤러 (MCU) 기반 임베디드 시스템
이러한 시스템에는 최소한의 처리 필요성이 필요합니다., 저비용 솔루션을 제공합니다.. 그렇지만, 마이크로컨트롤러는 공개/개인 키 교환을 위한 암호화 가속 및 진정한 난수 생성과 같은 보안 역할 및 이미지 처리 속도를 높이는 고급 임플란트 전용 하드웨어 모듈입니다. (하얀).
IoT 하드웨어 아키텍처
마이크로 컨트롤러 장치를 사용하여 IoT 장치 하드웨어 아키텍처를 구성할 수 있습니다.. 시스템의 칩 리소스, 인터페이스, 전력은 마이크로 컨트롤러 장치의 선택을 결정합니다.. IoT 하드웨어 설계를 정착시키기 위해 일부 기능을 수집해야 합니다.. 이러한 기능은 완벽한 IoT 하드웨어 프로토타입과 필수 IoT 하드웨어 키트의 가격을 완성하는 데 도움이 됩니다.. 그들은 포함합니다;
- 액추에이터 또는 센서 유형
- 통신 인터페이스 유형
- 캡처 및 전송된 데이터의 양
- 데이터 전송 빈도
IoT 소프트웨어 아키텍처
오픈 소스 구성 요소는 IoT 소프트웨어 아키텍처의 기초입니다.. 위의 그림은 IoT 아키텍처가 대부분의 시스템에서 일반적으로 사용되는 방식을 보여줍니다.. Linux는 대상 IoT 하드웨어 및 소프트웨어 개발에 안주할 필요가 없습니다.; 따라서 더 널리 사용됩니다..
현재, 대부분의 기업은 수많은 IoT 세부 애플리케이션에서 사용할 준비가 된 IoT 프레임워크를 제공하는 것을 목표로 합니다.. CoAP 프로토콜은 IoT 전용으로 주로 사용. 이 프로토콜은 IoT 장치와 연결하는 표준 메커니즘도 제공합니다..
일반적인 IoT 하드웨어 플랫폼
사물 인터넷 애플리케이션의 필수 구성 요소는 IoT 하드웨어 플랫폼입니다.. 이 장치는 DIY 프로토타입 또는 프로젝트를 빠르게 구축하는 데 도움이 될 수 있습니다.. IoT 개발에 사용되는 가장 일반적인 하드웨어 플랫폼은 다음과 같습니다.;
- 라즈베리 파이 – 라즈베리 파이는 소규모로 광범위하게 퍼져 있습니다., 기술 광신도 사이의 저렴한 컴퓨팅 보드, 실험자, 및 교육자.
- 아두이노 (진실한) – 사용하기 쉬운 소프트웨어 및 하드웨어 기반의 오픈 소스 프로토타이핑 플랫폼입니다..
- ESP8266 – 조인 160 액세스 및 클라이언트 포인트가 있는 MHz 마이크로컨트롤러 전체 TCP/IP 스택 및 DNS가 있는 Wi-Fi 프런트 엔드.
- Intel Edison – 이 소규모 개발 플랫폼은 32 Intel Atom CPU가 탑재된 Intel Quark 마이크로컨트롤러.
- Intel Galileo – 이 Intel 기반 아키텍처 AWS IoT 하드웨어 플랫폼은 Uno R3용 Arduino 실드와 핀 호환되는 소프트웨어 패키지 및 컴퓨터 하드웨어입니다..
- BeagleBone – 이 개방형 하드웨어는 집에서 사용할 수 있는 모든 종류의 품목에 연결할 수 있는 소형 개방형 소프트웨어 컴퓨터이므로 조립이 쉽습니다..
- Banana Pi – 소형을 목표로 하는 단일 보드 컴퓨터입니다., 값이 싼, 일상적인 사용에 충분히 유연함.
- NodeMCU 개발 키트 - 하나의 보드에 PWM 통합, ADC, 1-철사, GPIO, ESP8266 Wi-Fi 칩을 기반으로 하는 IIC.
- Flutter – Flutter에는 고속 ARM 프로세서가 있습니다., IoT 하드웨어 보안 칩 탑재, 내장 충전 배터리, 견고한 장거리 무선 통신.
오픈 소스는 IoT 하드웨어에 널리 퍼져 있습니다.
대부분의 IoT 개발자는 오픈 소스 사용에 익숙합니다. 91% 그들 중 오픈 소스 소프트웨어를 적용, 오픈 데이터, 또는 개발 스택의 둘 이상의 조각에서 하드웨어를 엽니다., 더 설득력있게 만드는. 하나, 미만 2 에서 10 IoT 개발자는 대부분 특허 기술에 의존, 오픈 소스 옵션을 채택할 가능성이 적습니다.. IoT 오픈 소스 하드웨어 사용은 대부분의 IoT 하드웨어 회사에서 지배적입니다.. 이 높은 사용률은 개발자의 동기와 상관없이 항상 유지됩니다., 학습을 위한 것인지, 재미있는, 또는 돈.
오픈 소스는 새로운 표준화입니다
표준 솔루션을 사용하면 개방형 표준을 사용할 때와 동일한 생산성 향상 효과를 얻을 수 있습니다.. 게다가, 오픈 소스에 공개 표준을 적용하면 상호 운용성 문제를 해결하는 데 도움이 됩니다., 떠오르는 사물 인터넷의 중요한 문제입니다.. 귀하가 사용하는 오픈 소스 기술에 대해 잘 알고 있는 신입 사원의 간략한 교육 비용을 항상 고려하는 것이 중요합니다.. Google이 MapReduce 기술을 하도급할 때 한 일입니다.. 주로, 오픈 소스 솔루션은 Azure IoT 하드웨어 공간에서 사용됩니다..
오픈 소스는 개발자를 끌어들입니다
오픈 소스는 오픈 소스가 제공하는 명제 가치와 표준에 더 미묘하기 때문에 개발자들 사이에서 엄청난 열정을 가지고 있습니다.. 이상 78% 의 IoT 개발자는 독점 기술보다 우수한 대안보다 가능한 한 최소한 하나의 개발 분야에서 오픈 소스 기술을 사용하는 것을 선호합니다.. 회사가 오픈 소스를 운영하고 승인하는 경우, 그들은 세 가지 중요한 측면에서 개발자에게 최고 수준의 기술을 나타냅니다..
- 개발자의 정신과 윤리에 부합
- 솔루션 가치와 개발자 지원 강조
- 첨단 기술로 음영 처리
