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从无线链路到微控制器,透析物联网和工业4.0的关键技术

互联网的不断发展促生了物联网和工业4.0,整个世界仿佛在顷刻之间变得互通互联。数万亿的感应器被装配在数十亿的控制器和数百万的网关之上,通过互联网将数据传送至地球的各个角落。

互联网的不断开展促生了物联网工业4.0,整个国际似乎在顷刻之间变得互通互联。数万亿的感应器被安装在数十亿的操控器和数百万的网关之上,经过互联网将数据传送至地球的各个旮旯。这样的趋势凸显了传统工业体系的不便携性和不灵活性,经过物联网衔接网络与高功率数据运算处理来提高工业体系作业功率以及添加工业生产的附加价值是势在必行。而这种转型依赖于一系列技能,从低功率无线协议到高功能微操控器,不胜枚举。

低功率的无线链路微操控器

在这些技能中,低功率的无线链路微操控器将作为整个链路的中心,起到至关重要的效果。举例来说,Silicon Labs最新推出了一款Gecko微操控器,选用的就是这种低功耗形式——在接纳感应器宣布的信号之后,操控器才会相应地发动,在发送数据后会主动封闭。这些微操控器运用3.6V的电池能够作业10到20年,能够运用到智能电网电力输配以及感应器网络。因为功耗极低,这些设备现在现已能够经过太阳能电池,乃至是周围环境中的射频或热能来供给动力,无需再运用电池或许电源线。

与此一起,这些设备还需求依赖于物联网所选用的各种协议。2.4GHz ZigBee 网状网络现已被广泛地运用于M2M(机器到机器)范畴,使得添加网络节点、链接至网管设备变得非常快捷,最新版别的ZigBee IP现已晋级到了IPv6规范,并支撑从网络上直接接入感应器节点,然后令运用者能够操控更多的设备。

软件的力气

软件是物联网的另一个要害元素,Wind River现已以因特尔架构处理器为根底,开宣布了一个完好的软件开发环境,为用户供给即开即用型元件,以保证物联网网关的安全、互联,并在一致渠道进行办理。该软件添加了网管安全以及Lua、Java和OSGi的运用场景,以支撑资源受限设备及全功能设备的便携性、扩展性和重复运用性运用的开发,一起也对WiFi、蓝牙、ZigBee以及其他进程无线协议供给支撑。

与此一起,其他半导体供货商现已与软件供货商携手,为用户供给完好的泛物联网解决方案:飞思卡尔半导体公司现已与ARM和甲骨文一起研宣布了一个安全的“one box ”渠道,该渠道结合了端到端软件以及分层智能网关,为安全的物联网服务供给和办理,发明了一个共用的敞开的结构。 一起三家公司还协作,对ARM mbed项目节点的开发进行简化。这将使得ARM mbed中的本机硬件笼统层(HAL),能够在以ARM为根底的飞思卡尔Kinetis微操控器上运转甲骨文Java ME Embedded软件。

云核算也能够用于对此类感应器节点进行支撑。长途拜访软件公司LogMeIn 的子公司Xively现已为商用物联网研宣布了首款公有云渠道,该公司现在正与Linear Technology协作,加快推出超低功耗云联网产品。经过将Linear推出的Dust Networks无线感应器与 Xively旗下的云服务进行集成,该公司能够为开发人员以及原始设备制造商供给一个高性价比的端到端物联网解决方案,经过大规模的商业布置及办理能够用于前期的原型规划及承认。

ARM Cortex-M3无线感应器是为IP兼容性而开发的,选用的是6LoWPAN以及802.15.4e规范协议,能够供给99.999%以上的数据可靠性以及10年以上的电池寿数,使得在最极点的环境下布置无线感应器网络成为可能。一个入门工具包包含运用代码示例,Xively注册用户能够运用这一代码将DC9000设备与联网的核算机进行衔接,协助IP感应器网络主动注册为Xively“产品”;而节点及感应器,能够作为“设备”将数据安全地发送至用户的Xively云端。

新技能的鼓起

还有一些范畴的开展正在“风生水起”:低功率的WiFi现在现已开始运用低数据率和数据快速发送技能,然后大大延伸电池寿数,一起经过大规模出货的方法降低了本钱。与此一起,蓝牙4.0最新规范版中的Bluetooth Low Energy (LE) 运用相同支撑超低功耗网络衔接,其现已在添加消费电子销量、降低本钱等方面闪现效果,而在物联网的运用方面,人们的爱好也是日益稠密。

这种稠密的爱好还推动了许多新技能的诞生,例如针对物联网运用专门研制的Weightless协议。一切感应器和操控器都需求衔接至网关,而大型芯片公司都预备迎战这一商场。德州仪器将MAC及以太网物理接口集成到了以ARM为根底的微操控器上,然后大大简化了规划。德州仪器最新的设备是首款搭载以太 MAC+PHY以及芯载数据维护及LCD操控器的ARM Cortex-M4操控器,能够明显节约主板空间并为联网运用——例如家用/修建主动网关、联网人机交互界面(HMI)、网络感应器网关、安全接入体系及可编程逻辑操控器等——供给支撑。集成式CAN及USB供给了高速联网功能,使得无缝网关解决方案的创立成为可能, 一起经过10个I2C端口、2个快速而精确的12-bit 模仿数字转换器(ADC)、两个正交编码器托言、三个芯载比较器、外部接口以及先进的脉冲宽度调理(PWM)输出接口,推动了照明、感应、动作、实际及切换用传感器的聚合。

工业4.0年代,电子元件商不仅仅要抓住机会,更要预知机会。以上提及方面凸显了一些物联网背面的开展趋势:越来越具兼容性和支撑多种协议的感应器及设备正在被很多需求,一起,软件环境、端到端布置及运用开发也正闪现自己的一席之地。这种趋势将会进一步影响其研制及出货量的增加,一起降低本钱。想要追逐工业4.0“激流”的企业应当多加留心。

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