了解這些秘密將使您的物聯網硬件看起來很棒

目錄

物聯網硬件構成了傳感器等各種各樣的設備, 橋樑, 和路由設備. 這些物聯網設備執行管理基本任務的關鍵功能,例如激活系統, 溝通, 行動規定, 安全, 並檢測詳細的行動和目標. 以下, 您將了解 MOKOSmart 提供的使用物聯網技術的物聯網硬件設備, 物聯網硬件構建塊, 物聯網軟件架構, 以及常見的物聯網硬件平台. 而且, 我們將討論部署 IoT 項目所需的基本 IoT 硬件要求以及所有關於微控制器開發板的信息, 單板計算機, 和處理器.

物聯網硬件構建塊

在這個部分, 我們將討論物聯網硬件的一些構建塊.

事物

在物聯網, “事物”代表旨在衡量的資產, 監視器, 或控制. 大多數物聯網產品將其智能設備與“事物”完全結合在一起。例如, 自動駕駛汽車、智能冰箱等產品對自身進行徹底監控和控制.

物聯網硬件構建塊

在其他一些將“事物”用作單獨設備的應用中, 必須鏈接特定產品以證明其具有智能功能.

數據採集模塊

這個物聯網硬件組件專注於從被監視或觀察到的事物中獲取物理信號. 後來將它們轉換為計算機可以輕鬆解釋或操作的數字信號. 所有有助於獲得真實世界信號(如壓力)的傳感器, 密度, 溫度, 光, 振動, 和運動包含在這個物聯網硬件組件中. 應用程序確定所需傳感器的數量和類型.

還, 數據採集模塊包括所需的硬件,這些硬件對於將來自傳入傳感器的信號轉換為計算機使用的數字數據至關重要. 這涉及傳入信號的習慣, 解釋, 模數轉換, 縮放, 並儘量減少噪音.

數據處理模塊

它包括用於處理執行本地數據存儲等操作的數據的關鍵單元, 本地分析, 和其他計算操作.

通訊模塊

該模塊允許雲平台和第三方系統在雲端或本地進行有效通信.

物聯網硬件傳感器

傳感器是物聯網硬件中最關鍵的項目. 物聯網傳感器包含多個模塊,如電源管理模塊, 射頻模塊, 傳感模塊, 和能源模塊. 它們非常適合應用在;

  • 接近
  • 光學環境光
  • 檢測洩漏
  • 測量溫度和濕度
  • 電磁學
  • 加速
  • 聲學和振動
  • 識別化學氣體
  • 移位
  • 強制壓力

傳感器

沒有傳感器就不可能存在物聯網數據. 所有物聯網傳感器都會產生與物理資產成比例的模擬電信號. 傳感器使用 ADC (模數轉換器) 將這些模擬信號轉換為數字數據. 還, 簡單的電氣特性,如電流, 電感, 電壓, 抵抗性, 和阻抗可以使用傳感器測量.

而且, 可以使用傳感器測量磁場和電場的方向和強度.

傳感器測量的非電特性使用換能器將物理特性改變為模擬電信號.

最常見的物理性質是;

  • 3-D 參數如速度, 加速度, 移位, 和振動.
  • 濕度和溫度等生態特性.
  • 液體流體動力學,如壓力, 流量, 和聲音.

可穿戴電子設備

這些是戴在頭上的小件裝備, 武器, 脖子, 腳, 和軀幹. 目前市場上可用的一些可穿戴電子設備包括;

  • 戴在頭上的智能眼鏡
  • 戴在脖子上的項圈
  • 戴在手臂上的智能手錶

背包和其他一些衣服穿在軀幹上

可穿戴電子設備

其他物聯網硬件設備

我們每天都在使用設備, 像平板電腦, 手機, 和台式機, 作為物聯網系統的重要組成部分. 手機允許功能遠程和其他整體修改設置. 桌面使用戶能夠徹底控制系統.

雖然平板電腦使用戶能夠訪問系統的主要功能,也可以用作遠程, 交換機和路由器等標準化網絡設備構成其他關鍵連接設備.

其他物聯網設備

物聯網硬件設備的特點

隨著新型工業物聯網硬件平台的快速推出, 它的景觀不斷發展. 物聯網設備具有共同的關鍵特性,可在選擇用於配置新物聯網網絡或擴展和開發現有網絡的硬件和軟件時進行評估. 物聯網設備的基本功能是;

連通性

所有物聯網設備都將網絡連接作為其定義特徵. 當 IoT 設備在本地與其他設備通信時, 他們使用基於雲的服務來發布數據. 大多數物聯網設備以無線方式傳輸信息, 要么使用 藍牙信標, 802.11 (無線上網), 蜂窩網絡, 射頻識別, 或 SigFox 等 LPWAN 技術, 洛拉, 或窄帶物聯網. 所有固定設備均配備有線通信系統. 這些固定設備要么安裝在工業控制應用中, 家庭自動化, 和智能建築. 標準協議,如控制器局域網 (能夠) 或通用異步接收器發射器 (串口) 以串行通信的形式連接設備.

能源管理

嚴重依賴無線電源(如光伏電池和電池)的便攜式和可穿戴設備將電源管理視為危險因素. 大多數用戶有時會將他們的設備置於低功耗模式或睡眠模式以節省電量. 這取決於用戶的使用模式和相關集成電路的電源需求 (集成電路), 傳感器, 或執行器. 隨著附加組件的增加,設備的功耗率會上升.

微控制器開發板

微控制器是 SoC 的一種形式,可以處理數據並可以存儲大量數據. 它們包括內存, 處理器核心, 和可擦除可編程只讀存儲器 (只讀存儲器) 用於保持所有自定義程序在微控制器上運行. 而且, 微控制器開發板有一個額外的電氣結構來支持微控制器,使其更利於芯片編程或原型設計.

微控制器通過硬件總線或模擬或數字通用輸入/輸出與執行器和傳感器連接 (通用輸入輸出接口) 針腳. 使用標准通信協議(例如 SPI 和 I2C)連接到總線的所有組件, 和SPI通信. 當用戶採用某些既定標準時,可以更容易地交換或添加與總線鏈接的元素.

單板電腦 (單板計算機)

它們比微控制器更即興. 單板計算機使用戶能夠加入屏幕等外圍設備, 鍵盤, 老鼠. 它, 在上面, 提供更多處理所需的功率和更多內存. 例如, 微控制器具有 8 位 16KHZ 微處理器, 而單板計算機有 1.2 GHz 32 位 ARM 微處理器.

微控制器開發板和單板機選哪個好?

計劃購買微控制器開發板或單板計算機時, 根據您的應用要求考慮設備的主要特性至關重要. 還, 使用以下決定來解決;

  • 如有必要,確定組件設計電路所必需的輸出組件和外圍傳感器的數量和種類.
  • 選擇單板或微控制器來控制和協調外圍系統的組件.
  • 選擇設備內通信使用可能需要的數據通信協議的基本協議. 例如, 在微控制器和連接的傳感器之間進行通信, 使用 I2C.
  • 確定與應用程序和雲服務通信必不可少的協議和網絡硬件.
  • 比較您在進一步推進 IoT 景觀設計後預期實現的設計意圖.
  • 訪問嵌入式軟件, 原型, 設備設計和選擇最好的應用程序和服務. 可以不時地評估您的原型以及您的功能和非功能需求, 比如安全, 表現, 和可靠性. 然後重新審視你認為有必要的選擇.

部署物聯網項目的物聯網硬件要求

物聯網設備僅在某些設定的環境中運行, 並且他們的硬件項目差異很大; 因此, 他們是高度專業化的. 儘管如此, 通過使用通用現成硬件進行原型設計,可以開發和設計定制 PCB 及其組件,以滿足物聯網解決方案的要求. 部署 IoT 項目時, 必須考慮以下物聯網硬件要求:

安全要求

安全是物聯網的重要組成部分. 在所有開發和設計階段都必須考慮設備的安全要求. 即使在原型製作時, 確保任何設備捕獲的數據的安全性和完整性保持不變. 所有物聯網設備, 他們的網絡, 網站服務應用, 和手機應用安全要求.

易於開發

易於開發是原型設計時的高優先級要求. 它使用戶能夠在捕獲數據並與其他設備和雲互連時快速有效地啟動和運行物聯網設備. 部署 IoT 項目時, 牢記 API 文檔的質量, 可達性, 和可用性. 還, 考慮開發工具, 設備製造商或開發團隊提供的支持.

數據採集, 加工, 和存儲要求

連接到捕獲數據的分辨率和採樣率的傳感器數量是要處理的數據量的主要決定因素. 它們還會影響存儲和處理數據的要求.

連接要求

無線網絡具有連接要求,例如工作範圍, 發射信號覆蓋的距離, 以及預測數據和傳輸量. 檢查設備的連接要求時, 考慮容錯性至關重要, 設備的重連能力, 以及設備在斷開連接後重試發送數據需要多長時間.

電源要求

功率要求主要受網絡傳輸速率和設備中傳感器數量的影響. 所以, 部署 IoT 項目時, 必須考慮設備是否需要超級電容器或電池等移動電源或硬接線供電. 還, 知道電池的大小, 容量要求, 重量, 如果電池已充電, 取代, 或死後丟棄. 如果電池是可充電的, 檢查通過什麼方式以及多久收費?

物理設備設計要求

它們包括硬件設備的大小和物理外觀. 設計物聯網設備時, 必須考慮安裝設備的生態環境. 例如, 考慮設備是否需要堅固耐用或防水的? 作為車隊監控應用程序一部分安裝在卡車底部的所有設備都應始終受到保護,以確保其正常運行, 即使在惡劣的條件下. 該設備必須防水且防震, 污垢, 和振動.

成本要求

原始硬件的支出和傳感器等相關組件是硬件價格的主要決定因素. 決定硬件成本的其他組件包括持續運營成本,如維護和電力成本. 還, 必須考慮某些設備驅動器和組件的合理許可費用. 組裝定制板比購買可商用的現成開發板更昂貴. 當在物聯網網絡中使用大量儀器進行橫向擴展時,將硬件設備奉獻是一個更明智的選擇.

處理器

一旦傳感器數據捕獲數據,數據就會被處理,然後再將結果傳送到雲. 因此, 創建後續傳感器數據所需的數據處理量和傳感器的複雜程度決定了處理級別. 例如, 溫度讀數是設定值的平均值或隨時間變化的單個數據值的簡單說明. 而且, 如果沒有場景檢測算法標記事件,則無法錄製數字視頻的安全攝像頭可能會更加複雜.

基於處理數據所需的複雜性和能力, 需要四個 IoT 硬件處理類. 他們是;

基於 PC 的系統

基於 PC 的系統是可配置的平台,允許系統集成商輕鬆創建定制系統。, 典型處理器, 現成的主板, 案例, 和電源. 廣泛的本地數據存儲功能主要由固態驅動器提供 (固態硬盤) 或 TB 級硬盤.

移動系統

移動系統包含嵌入式系統,這些系統具有針對智能手機和平板電腦優化的專門子集. 所有移動系統都需要經常充電,因為這些設備是電池供電的. 這些本質上屬於個人的設備具有先進的電源管理系統功能,可節省能源並延長設備的電池壽命. 還, 移動系統提供高性能的處理能力.

微處理器 (主控單元) 基於嵌入式系統

它們提供了全面的選項,提升了能力和性能範圍,以滿足特定產品的要求. 要求主要針對通信系統, 消費類電子產品, 汽車和工業控制, 醫療設備, 和其他垂直市場應用.

微控制器 (單片機) 基於嵌入式系統

這些系統需要最少的處理必要性, 他們提供低成本的解決方案. 儘管如此, 微控制器是先進的植入物專用硬件模塊,可加速圖像處理和安全角色,例如用於交換公鑰/私鑰的加密加速和真隨機數生成 (白色的).

物聯網硬件架構

微控制器單元可用於構建物聯網設備硬件架構. 系統的芯片資源, 接口, 和功率決定微控制器單元的選擇. 必須收集一些特徵來解決物聯網硬件設計. 這些功能有助於最終確定完美的物聯網硬件原型和強制性物聯網硬件套件的價格. 他們包括;

  • 執行器或傳感器的類型
  • 通訊接口類型
  • 捕獲和傳輸的數據量
  • 數據傳輸頻率

物聯網軟件架構

開源組件是物聯網軟件架構的基礎. 上圖描繪了物聯網架構在大多數係統中的常用方式. Linux不需要解決目標物聯網硬件和軟件開發; 因此它被更廣泛地使用.

物聯網軟件架構

現在, 大多數公司旨在提供可在無數物聯網詳細應用程序中使用的物聯網框架. CoAP協議主要用於物聯網應用. 該協議還提供了與物聯網設備鏈接的標準機制.

常見的物聯網硬件平台

物聯網應用的基本組件是物聯網硬件平台. 這些設備可以快速幫助您構建 DIY 原型或項目. 物聯網開發中使用的一些最常見的硬件平台是;

  1. 樹莓派——樹莓派作為一個小, 技術狂熱者中的廉價計算板, 實驗者, 和教育工作者.
  2. 阿杜諾 (真的) – 它是一個基於軟件和硬件的開源原型平台,易於使用.
  3. ESP8266 – 它加入了一個 160 MHz 微控制器,具有訪問和客戶端點完整的 TCP/IP 堆棧和帶有 DNS 的 Wi-Fi 前端.
  4. Intel Edison – 這個小型開發平台具有 32 bytes 帶有 Intel Atom CPU 的 Intel Quark 微控制器.
  5. Intel Galileo – 這種基於 Intel 的架構 AWS IoT 硬件平台是一個軟件包和計算機硬件引腳,與用於 Uno R3 的 Arduino 屏蔽兼容.
  6. BeagleBone – 這種開放式硬件易於組裝,因為它是一款小型開放式軟件計算機,可插入家中的各種物品.
  7. Banana Pi – 它是一款旨在實現小型化的單板計算機, 便宜的, 並且足夠靈活,適合日常使用.
  8. NodeMCU 開發工具包——在一塊板上集成了 PWM, 模數轉換器, 1-金屬絲, 通用輸入輸出接口, 和 IIC 因為它基於 ESP8266 Wi-Fi 芯片.
  9. Flutter – Flutter 具有高速 ARM 處理器, 板載物聯網硬件安全芯片, 內置充電電池, 和可靠的遠程無線通信.

開源在物聯網硬件中無處不在

大多數物聯網開發人員都熟悉開源的使用,其中超過 91% 其中應用開源軟件, 開放數據, 或在其開發堆棧的多個片段中打開硬件, 讓它更有說服力. 然而, 少於 2 在......之外 10 物聯網開發者大多依賴專利技術, 他們不太可能採用開源選項. 物聯網開源硬件的使用在大多數物聯網硬件公司中占主導地位. 無論開發者的動機如何,這種高使用率始終保持, 是否為了學習, 樂趣, 或金錢.

開源在物聯網中無處不在

開源是新的標準化

使用標準解決方案與使用開放標準所提供的生產力增益相同. 此外, 公共標准在開源中的應用有助於解決互操作性挑戰, 這是新興物聯網中的一個關鍵問題. 始終考慮熟悉您使用的開源技術的新人員的縮減培訓費用至關重要. 這就是谷歌在轉包其 MapReduce 技術時所做的. 主要是, 開源解決方案用於 Azure IoT 硬件空間.

開源吸引開發者

開源在開發人員中有著巨大的熱情,因為他們對開源提供的主張價值和標準更加微妙. 多於 78% 的物聯網開發人員更喜歡在至少一個開發領域使用開源技術,而不是在優於專有技術的替代方案中使用. 當一家公司運營並認可開源項目時, 它們在三個重要方面向開發人員表明了一流的技術.

  1. 符合開發者的精神和道德
  2. 突出您的解決方案價值和開發人員的支持
  3. 使技術處於領先地位
作者——
Fiona Kuan
Fiona Kuan
菲歐娜, MOKOSMART 的技術作家和編輯, 以前花費 10 在物聯網公司擔任產品工程師多年. 自從加入我們公司, 她與銷售人員密切合作, 產品經理和工程師, 深入了解客戶需求. 融合深厚的行業經驗並了解客戶最想要的, Fiona 撰寫了涵蓋物聯網基礎知識的引人入勝的內容, 深入的技術材料與市場分析 - 與物聯網領域的受眾建立聯繫.
Fiona Kuan
Fiona Kuan
菲歐娜, MOKOSMART 的技術作家和編輯, 以前花費 10 在物聯網公司擔任產品工程師多年. 自從加入我們公司, 她與銷售人員密切合作, 產品經理和工程師, 深入了解客戶需求. 融合深厚的行業經驗並了解客戶最想要的, Fiona 撰寫了涵蓋物聯網基礎知識的引人入勝的內容, 深入的技術材料與市場分析 - 與物聯網領域的受眾建立聯繫.
分享這個帖子
增強您的互聯能力 需要MOKOSmart 物聯網設備解決方案!