Знання цих секретів зробить ваше обладнання IoT дивовижним

Зміст

IoT Hardware являє собою широкий спектр пристроїв, таких як датчики, мости, і маршрутизаційні пристрої. Ці пристрої IoT виконують важливі функції управління важливими завданнями, такими як активація системи, спілкування, умови дії, безпеки, і виявлення детальних дій та цілей. Внизу, ви дізнаєтесь апаратні пристрої IoT, доступні на MOKOSmart, що використовують технологію IoT, апаратні будівельні блоки IoT, архітектура програмного забезпечення IoT, та загальні апаратні платформи IoT. Більше того, ми обговоримо основні вимоги до обладнання IoT, необхідні для розгортання проекту IoT, і все про плати розробки мікроконтролерів, одноплатні комп'ютери, та процесори.

Апаратні будівельні блоки IoT

У цьому розділі, ми обговоримо деякі будівельні блоки обладнання IoT.

Річ

В IoT, "Річ" представляє актив, призначений для оцінки, монітор, або контролю. Більшість продуктів IoT повністю поєднують свої інтелектуальні пристрої з “річчю”. Наприклад, такі продукти, як автоматичні транспортні засоби та розумні холодильники, ретельно контролюють і контролюють себе.

Апаратні будівельні блоки IoT

У деяких інших додатках, де “річ” використовується як окремий пристрій, певний продукт повинен бути пов'язаний, щоб засвідчити, що він має розумні можливості.

Модуль збору даних

Цей апаратний компонент IoT фокусується на отриманні фізичних сигналів від моніторингової або спостережуваної речі. Пізніше він перетворює їх у цифрові сигнали, які комп’ютер може легко інтерпретувати або маніпулювати ними. Усі датчики, які допомагають отримати реальні сигнали, наприклад тиск, щільність, температури, світло, вібрація, і рух містяться в цьому апаратному компоненті IoT. Додаток визначає кількість і тип необхідних датчиків.

Також, модуль збору даних містить необхідне обладнання, яке є важливим для перетворення сигналів від вхідного датчика в цифрові дані, що використовуються комп'ютером. Це передбачає звикання вхідного сигналу, інтерпретація, аналого-цифрове перетворення, масштабування, і мінімізація шуму.

Модуль обробки даних

Він містить критичний блок, який використовується для обробки даних, що виконує такі операції, як локальне зберігання даних, локальна аналітика, та інші обчислювальні операції.

Модуль зв'язку

Цей модуль забезпечує ефективний зв’язок між хмарною платформою та сторонніми системами як у хмарі, так і локально.

Апаратні датчики IoT

Датчики є найбільш важливим елементом обладнання IoT. Датчики IoT містять безліч модулів, таких як модулі управління живленням, ВЧ модулі, модулі зондування, та енергетичні модулі. Вони ідеально підходять для застосування в;

  • Близькість
  • Оптичне зовнішнє освітлення
  • Виявлення витоків
  • Вимірювання температури та вологості
  • Електричний магнетизм
  • Прискорення
  • Акустичні та вібраційні
  • Ідентифікація хімічних газів
  • Переміщення
  • Форсуючий тиск

Датчики

Дані IoT не можуть існувати без датчиків. Усі датчики IoT створюють аналогові електричні сигнали, пропорційні фізичному активу. Датчики використовують АЦП (Аналого-цифрові перетворювачі) для перетворення цих аналогових сигналів у цифрові дані. Також, прості електричні властивості, такі як струм, індуктивність, Напруга, опір, а імпеданс можна виміряти за допомогою датчиків.

Більше того, напрямок і силу магнітного та електричного полів можна виміряти за допомогою датчиків.

Неелектричні властивості, які вимірюються датчиками, використовують перетворювач для зміни фізичних властивостей на аналогові електричні сигнали.

Найпоширенішими фізичними властивостями є;

  • 3-D параметри, такі як швидкість, прискорення, переміщення, і вібрація.
  • Екологічні властивості, такі як вологість та температура.
  • Динаміка рідкої рідини, як тиск, швидкості потоку, і звук.

Носні електронні пристрої

Це невеликі одиниці спорядження, надіті на голову, зброї, шиї, стопи, і тулуб. Деякі з переносних електронних пристроїв, які зараз доступні на ринку, включають;

  • Розумні окуляри, які носять в голові
  • Нашийники, які носять на шиї
  • Розумні годинники, які носять на руці

Рюкзаки та деякі інші предмети одягу носять на тулубі

Носні електронні пристрої

Інші апаратні пристрої IoT

Ми використовуємо пристрої щодня, як таблетки, мобільні телефони, і настільних комп’ютерів, як важливі частини системи IoT. Мобільні телефони дозволяють функціональне дистанційне керування та інші вбудовані параметри модифікації. Робочий стіл дозволяє користувачеві повністю контролювати систему.

Хоча планшети дозволяють користувачам отримати доступ до основних функцій системи, а також використовуються як віддалені, стандартизовані мережеві пристрої, такі як комутатори та маршрутизатори, утворюють інші ключові підключені пристрої.

Інші пристрої IoT

Характеристики апаратного пристрою IoT

З швидким впровадженням нових промислових апаратних платформ IoT, його ландшафт розвивався постійно. Пристрої IoT мають загальні ключові характеристики, які пропонують оцінку при виборі апаратного та програмного забезпечення, що використовується для налаштування нової мережі IoT або розширення та розвитку вже існуючих мереж. Основними можливостями, якими характеризуються пристрої IoT, є;

Підключення

Всі пристрої IoT мають мережеве підключення як визначальну характеристику. Коли пристрої IoT локально спілкуються з іншими, вони використовують хмарні сервіси для публікації даних. Більшість пристроїв IoT передають інформацію бездротовим способом, або використовуючи Маяк Bluetooth, 802.11 (Wi-Fi), стільникові мережі, RFID, або технології LPWAN, такі як SigFox, LoRa, або NB-IoT. Всі нерухомі пристрої оснащені дротовою системою зв'язку. Ці стаціонарні пристрої або встановлюються в промислових програмах управління, автоматизація будинку, та розумні будівлі. Стандартні протоколи, такі як Controller Area Network (МОЖЕ) або Універсальний асинхронний приймач-передавач (UART) підключати пристрої як форму послідовного зв'язку.

Управління живленням

Портативні та носимі пристрої, які значною мірою покладаються на бездротові джерела живлення, такі як фотоелектричні елементи та батареї, вважають управління живленням небезпечним фактором. Більшість користувачів іноді перекладають свої пристрої в режим низького енергоспоживання або в сплячий режим для збереження енергії. Це залежить від режиму використання користувача та потреб у живленні інтегральних мікросхем (ІС), датчики, або виконавчі механізми. Швидкість споживання енергії пристроєм зростає, коли ви збільшуєте приєднані компоненти.

Плати розвитку мікроконтролера

Мікроконтролер - це форма SoC, яка обробляє дані і може зберігати величезні обсяги даних. Вони складають пам’ять, ядра процесора, і стирається програмована пам'ять, доступна лише для читання (EPROM) використовується для постійного запуску всіх спеціальних програм на мікроконтролері. Більше того, плати розробки мікроконтролерів мають додаткову електричну структуру для підтримки мікроконтролера, що робить його більш корисним при програмуванні чи прототипірованні мікросхеми.

Мікроконтролер підключений до виконавчих механізмів та датчиків через апаратну шину або аналоговий або цифровий вхід / вихід загального призначення (GPIO) шпильки. Всі компоненти підключені до шини за допомогою стандартних протоколів зв'язку, таких як SPI та I2C, та SPI для спілкування. Обмін або додавання елементів, пов'язаних із шиною, стає більш доступним, коли користувач приймає деякі встановлені стандарти.

Одноплатні комп’ютери (SBC)

Вони більше імпровізовані, ніж мікроконтролери. Одноплатні комп’ютери дозволяють користувачеві приєднуватися до периферійних пристроїв, таких як екрани, клавіатури, миша. Це, зверху, пропонує більше енергії, необхідної для обробки, і більше пам'яті. Наприклад, мікроконтролер має 8-бітний мікропроцесор 16 кГц, тоді як одноплатні комп'ютери мають 1.2 32-розрядний мікропроцесор ARM ГГц.

Який найкращий вибір між платами розробки мікроконтролера та одноплатними комп’ютерами?

Плануючи придбати або плату розробки мікроконтролера, або єдиний бортовий комп'ютер, важливо продумати основні характеристики пристрою, що стосуються вимог вашої програми. Також, використовуйте наступні рішення для опрацювання;

  • При необхідності встановіть кількість та сорт вихідних компонентів та периферійних датчиків, необхідних для конструктивних схем компонента.
  • Виберіть одну плату або мікроконтролер для управління та координації компонентів периферійної системи.
  • Виберіть основні протоколи протоколів передачі даних, які можуть вам знадобитися для внутрішнього зв'язку пристрою. Наприклад, для зв'язку між мікроконтролером та приєднаними датчиками, використовувати I2C.
  • Визначте протоколи та мережеве обладнання, необхідні для взаємодії з програмами та хмарними службами.
  • Порівняйте задум дизайну, якого ви передбачаєте досягти після подальшого просування, з вашим пейзажним дизайном IoT.
  • Доступ до вбудованого програмного забезпечення, прототип, дизайн пристрою та виберіть найкращі програми та послуги. Час від часу можна оцінювати свої прототипи разом із вашими функціональними та нефункціональними вимогами, такі як безпека, продуктивність, та надійність. Потім перегляньте вибір, який ви вважаєте необхідним.

Вимоги до обладнання IoT для розгортання вашого проекту IoT

Пристрої IoT працюють лише в певних умовах, та їх апаратні проекти широко відрізняються; отже, вони вузькоспеціалізовані. Тим не менше, можна розробити та розробити власні друковані плати та їх компоненти, виготовлені на замовлення для потреб вашого рішення IoT, прототипуючи загальне готове обладнання. Під час розгортання вашого проекту IoT, важливо врахувати наведені нижче вимоги до обладнання IoT:

Вимоги безпеки

Безпека є важливою складовою Інтернету речей. Врахування вимог безпеки пристрою є обов’язковим на всіх етапах розробки та проектування. Навіть при розробці прототипів, переконайтесь, що безпека та цілісність даних, захоплених будь-яким пристроєм, залишаються недоторканими. Усі пристрої IoT, їх мережі, сервісні програми веб-сайтів, і мобільні телефони застосовують вимоги безпеки.

Простота розробки

Простота розробки - це вимога першочергового завдання при розробці прототипів. Це дозволяє користувачеві швидко та ефективно запускати та запускати пристрій IoT під час збору даних та з’єднання з іншими пристроями та хмарою. Під час розгортання ваших проектів IoT, враховуйте якість документації щодо API, доступність, та доступність. Також, розглянемо інструменти розвитку, та підтримка, що надається виробником пристрою або командою розробників.

Збір даних, обробка, та вимоги до зберігання

Кількість датчиків, підключених до роздільної здатності захоплених даних, і частота дискретизації є основними детермінантами обсягу даних, що підлягають обробці. Вони також впливають на вимоги щодо зберігання та обробки даних.

Вимоги до зв’язку

Бездротові мережі мають такі вимоги до зв’язку, як діапазон дії, відстань, яку проходить передавальний сигнал, прогнозовані дані та обсяг переданої інформації. Під час перевірки вимог пристрою до зв’язку, життєво важливо міркувати про відмовостійкість, можливість повторного підключення пристрою, і скільки часу займає пристрій при спробі надіслати дані після відключення.

Вимоги до живлення

На вимоги до потужності впливає в основному швидкість передачі даних у мережі та кількість датчиків у пристрої. Тому, під час розгортання вашого проекту IoT, Дуже важливо врахувати, чи потрібно пристрою мобільне джерело живлення, наприклад, суперконденсатор, акумулятор або підключений для живлення. Також, знати розмір батареї, вимоги до потужності, вага, і якщо акумулятор перезаряджається, замінено, або викинути, коли він помре. Якщо акумулятор перезаряджається, перевірити, якими засобами та як часто вона заряджається?

Вимоги до конструкції фізичного пристрою

Вони включають розмір та зовнішній вигляд апаратного пристрою. При проектуванні пристрою IoT, важливо врахувати екологічні ситуації, в яких буде встановлено пристрій. Наприклад, подумайте, чи буде для пристрою потрібна міцна або водонепроникна? Усі прилади, встановлені на нижній частині вантажівки як частина програми моніторингу парку, завжди повинні бути захищені, щоб забезпечити її належну роботу, навіть у важких умовах. Пристрій повинен бути водостійким і не пропускати удари, бруд, і вібрація.

Вимоги до витрат

Витрати оригінального обладнання та суміжні компоненти, такі як датчики, є основними чинниками, що визначають ціну обладнання. Інші компоненти, що визначають вартість обладнання, включають поточні експлуатаційні витрати, такі як витрати на обслуговування та електроенергію. Також, важливо продумати розумну плату за ліцензування деяких дисків та компонентів деяких пристроїв. Складання користувальницьких плат дорожче, ніж придбання комерційно доступних готових плат розвитку. Це розумніша альтернатива освяченню апаратних пристроїв під час масштабування в мережі IoT за допомогою численних інструментів.

Процесори

Дані обробляються після того, як дані датчика захоплюють їх перед передачею результатів у хмару. Таким чином, кількість обробки даних, необхідна для створення наступних даних датчика, і складність датчиків визначає рівень обробки. Наприклад, показання температури - це проста ілюстрація середнього значення встановлених значень або одного значення даних з часом. Більше того, камера безпеки, не здатна записати цифрове відео без алгоритму виявлення сцени, що позначає подію, може бути більш складною.

Виходячи зі складності та потужності, необхідної для обробки даних, потрібні чотири класи апаратної обробки IoT. Вони є;

Системи на базі ПК

Системи на базі ПК - це конфігуровані платформи, які дозволяють легко створювати власні системи системними інтеграторами з дешевих, типові процесори, готові материнські плати, справ, та джерела живлення. Широкі можливості локального зберігання даних забезпечують переважно твердотільні накопичувачі (Твердотільні накопичувачі) або терабайтних жорстких дисків.

Мобільні системи

Мобільні системи включають вбудовані системи, які мають спеціалізовану підмножину, оптимізовану для смартфонів та планшетів. Усі мобільні системи вимагають частої зарядки, оскільки пристрої працюють від акумулятора. Ці персональні пристрої мають розширені можливості системи управління живленням для економії енергії та продовження терміну служби акумулятора. Також, мобільні системи пропонують високопродуктивні можливості обробки.

Мікропроцесор (MPU) Вбудовані системи на основі

Вони пропонують широкий спектр можливостей та продуктивності, підвищений для задоволення вимог до конкретних продуктів. Вимоги насамперед стосуються систем зв'язку, побутова електроніка, автомобільне та промислове управління, медичні вироби, та інші вертикальні ринкові програми.

Мікроконтролер (MCU) Вбудовані системи на основі

Ці системи вимагають мінімальних потреб у обробці, і вони пропонують дешеві рішення. Тим не менше, мікроконтролери - це вдосконалені апаратні модулі, специфічні для імплантатів, що прискорюють обробку зображень і ролі безпеки, такі як криптографічне прискорення для обміну відкритими / приватними ключами та генерація справжніх випадкових чисел (БІЛИЙ).

Архітектура апаратного забезпечення IoT

Блоки мікроконтролера можуть бути використані для побудови апаратної архітектури пристрою IoT. Чипові ресурси системи, інтерфейси, і потужність визначає вибір блоку мікроконтролера. Потрібно зібрати деякі функції, щоб врегулювати дизайн апаратного забезпечення IoT. Ці функції допомагають доопрацювати ідеальний апаратний прототип IoT та ціну обов’язкового обладнання IoT. Вони включають;

  • Тип приводів або датчиків
  • Тип комунікаційного інтерфейсу
  • Кількість захоплених та переданих даних
  • Частота передачі даних

Архітектура програмного забезпечення IoT

Компоненти з відкритим кодом є основою архітектури програмного забезпечення IoT. На малюнку вище показано, як архітектура IoT зазвичай використовується в більшості систем. Linux не потрібно зупинятися на цільовій розробці обладнання та програмного забезпечення IoT; отже, він використовується більш широко.

Архітектура програмного забезпечення IoT

В даний час, більшість компаній прагнуть надати фреймворки IoT, готові до використання в незліченних детальних додатках IoT. Протокол CoAP в основному використовується, оскільки він є ексклюзивним для додатків IoT. Протокол також забезпечує стандартний механізм, який зв'язується з пристроями IoT.

Поширені апаратні платформи IoT

Основними компонентами програм Internet of Things є апаратні платформи IoT. Ці пристрої можуть швидко допомогти вам створити свій власний прототип або проект. Деякі з найпоширеніших апаратних платформ, що використовуються в розробках IoT, - це;

  1. Raspberry Pi - Raspberry Pi широко поширений як малий, дешева обчислювальна плата серед фанатиків технологій, експериментатори, та вихователі.
  2. Ардуїно (Справжній) - Це платформа з відкритим кодом для створення прототипів, заснована на програмному та апаратному забезпеченні, що є простим у використанні.
  3. ESP8266 - він приєднується до 160 Мікроконтролер МГц з доступом та клієнтськими точками, повними стеками TCP / IP та інтерфейсом Wi-Fi із DNS.
  4. Intel Edison - Ця невелика платформа для розробки має 32 байтів мікроконтролера Intel Quark з процесором Intel Atom.
  5. Intel Galileo - Ця архітектурна апаратна платформа AWS IoT, що базується на Intel, є програмним пакетом та сумісним апаратним забезпеченням комп'ютера з щитами Arduino, призначеними для Uno R3.
  6. BeagleBone - це відкрите обладнання легко зібрати, оскільки це невеликий комп’ютер з відкритим програмним забезпеченням, який можна підключити до всіх видів предметів, доступних вдома.
  7. Banana Pi - це одноплатний комп'ютер, який прагне бути крихітним, дешево, і досить гнучка для щоденного використання.
  8. NodeMCU Dev Kit - все в одній платі інтегрує ШІМ, АЦП, 1-Дріт, GPIO, і IIC, оскільки він базується на чіпі ESP8266 Wi-Fi.
  9. Flutter - Flutter має високошвидкісний ARM-процесор, мікросхема апаратного забезпечення IoT на борту, вбудовані зарядні акумулятори, і надійний бездротовий зв’язок на великі відстані.

Відкрите джерело широко поширене в апаратному забезпеченні IoT

Більшість розробників IoT знайомі з використанням відкритого коду, де більше 91% з них застосовують програмне забезпечення з відкритим кодом, відкриті дані, або відкрите обладнання в більш ніж одному фрагменті їх стека розробки, роблячи його більш переконливим. Однак, менше ніж 2 з 10 Розробники IoT в основному покладаються на запатентовану технологію, і для них менше шансів адаптувати опцію з відкритим кодом. Використання апаратного забезпечення з відкритим кодом IoT є домінуючим серед більшості компаній, що займаються обладнанням IoT. Цей високий рівень використання завжди зберігається незалежно від мотивів розробника, чи то для навчання, весело, або гроші.

Відкритий код широко поширений в Інтернеті речей

Відкритий код - це нова стандартизація

Використання стандартних рішень має такий самий приріст продуктивності, як і той, що забезпечується використанням відкритих стандартів. В додаток, застосування державних стандартів у відкритих джерелах допомагає вирішити проблеми сумісності, що є критичною проблемою в Інтернеті речей, що виникає. Дуже важливо завжди міркувати про скорочені витрати на навчання нового персоналу, знайомого з відкритою технологією, яку ви використовуєте. Це те, що зробив Google, підрибуючи технологію MapReduce. В основному, рішення з відкритим кодом використовуються в апаратному просторі Azure IoT.

Відкритий код приваблює розробників

Відкритий код викликає величезний ентузіазм серед розробників, оскільки вони є більш тонкими до пропозиційних цінностей та стандартів, запропонованих відкритим кодом.. Більше ніж 78% розробників IoT віддають перевагу використанню технології з відкритим кодом хоча б в одній галузі розробки, коли це можливо, ніж в альтернативах, які перевершують власні. Коли компанія працює та схвалює відкритий код, вони сигналізують розробнику про першокласну технологію у трьох життєво важливих аспектах.

  1. Приведення у відповідність із суттю та етикою розробника
  2. Виділіть значення вашого рішення та підтримку розробника
  3. Відтіняє технологію як передову
Написано --
Фіона Куан
Фіона Куан
Фіона, технічний письменник і редактор у MOKOSMART, раніше витрачених 10 років як інженер продукту в компанії IoT. З моменту приєднання до нашої компанії, вона тісно співпрацювала з продажами, менеджери з продукції та інженери, отримання інформації про потреби клієнтів. Поєднання глибокого галузевого досвіду та розуміння того, чого клієнти хочуть найбільше, Фіона пише цікавий контент, що охоплює основи IoT, поглиблені технічні матеріали та аналіз ринку - підключення до аудиторії в усьому спектрі IoT.
Фіона Куан
Фіона Куан
Фіона, технічний письменник і редактор у MOKOSMART, раніше витрачених 10 років як інженер продукту в компанії IoT. З моменту приєднання до нашої компанії, вона тісно співпрацювала з продажами, менеджери з продукції та інженери, отримання інформації про потреби клієнтів. Поєднання глибокого галузевого досвіду та розуміння того, чого клієнти хочуть найбільше, Фіона пише цікавий контент, що охоплює основи IoT, поглиблені технічні матеріали та аналіз ринку - підключення до аудиторії в усьому спектрі IoT.
Поділіться цією публікацією
Розширення ваших можливостей на зв’язку Потрібно з MOKOSmart loT Device Solutions!