【转】比较“嵌入式蜂窝设计”与“嵌入式 WiFi 设计”

ARM

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原作者：***lyler

原文地址：How Different is Cellular from WiFi Embedded Design?

嵌入式开发人员应知道蜂窝(Cellular)连接和 WiFi 连接之间的差异，尤其是由原型制作转为生产设计阶段时这两种连接类型的差异。

和 WiFi 连接相比，将蜂窝连接添加至嵌入式设计是否更为困难？如何从原型设计转化为生产即用设备呢？为回答诸多这些问题，我采访了 ARM 运营商关系部产品经理 Richard
Stamvik。以下是访谈部分。– JB

Blyler：蜂窝连接是如何在诸如机器到机器 (M2M)和物联网 (IoT) 等应用的嵌入式开发空间中发挥作用？

Stamvik：作为产品营销团队的一份子，我帮助跟踪蜂窝网络空间的发展。对我们而言，产品营销是面向硅片供应商之外的客户，如设备供应商、软件开发人员和蜂窝网络运营商等。这一点十分重要，因为运营商是我们了解消费者需求的最亲密合作伙伴。

在 ARM® mbed™ 平台推出后，移动网络运营商，如 Vodafone和 Sprint，已经意识到他们可以通过在嵌入式生态系统中加入蜂窝连接来获得利益。首先，运营商将获得状况良好、多面性和偶尔固执（比如说，充满激情）的嵌入式系统开发人员的生态系统。这些开发人员将开发最终令他们满意的应用并能在网络中产生流量收入。

Vodafone 首先通过相关的开源软件将 USB 转接器型调制解调器加入了 mbed.org 网站。

该调制解调器直接连接至 mbed 板（请参见图 1），从而提供了可快速发展概念设计的原型制作环境。然后，Sprint 也紧跟其后，其他的都众所周知了。自此之后，其他模块供应商也利用了 mbed 生态系统中丰富的开发人员和资源。

图 1：Vodafone

K3770 和K3772-Z调制解调器可支持（几乎）从全球任意地点将 mbed 平台连接至 Internet。

Blyler：许多嵌入式开发人员都不确定应如何融合蜂窝连接。它是否与 Bluetooth® 和 Wi-Fi 等无线接口有很多不同之处？

Stamvik：从概念角度来看，“不是”。但是蜂窝网络似乎受到更为严格的控制，因为运营商担心新设备在加入他们的网络之前没有获得合适的认证。所有这些新设备在欧洲和亚洲均应得到全球认证论坛 (GCF) 等标准委员会的认证。在美国，相应的认证机构则是 PTCRB。大多数运营商都希望所有设备均经过这些标准机构的检测，但是这些检测并不便宜。除此之外，每家运营商还拥有各自的验证流程。所有这些要求都旨在确保加入运营商网络的任何设备都不会摧毁其网络。蜂窝网络崩溃会是一个灾难事件。

但是，设备摧毁 Wi-Fi 无线网络则通常不会导致灾难性后果。您只需重启就可再次使用。这就是为什么相较于Wi-Fi，蜂窝连接显得更为困难些。这也是为什么会存在许多蓝牙和 WiFi 调制解调器供应商，而蜂窝调制解调器供应商却寥寥无几的原因之一。除了严苛的蜂窝标准外，其他方面对于嵌入式开发人员而言没有什么两样。蜂窝连接和 Wi-Fi 连接均被视为数据管道，即连接至模数转换端口的通信渠道。

Blyler：开发人员是否可以绕过认证检测程序而直接使用预认证的子系统？这难道不会加快开发人员将原型投入到生产就绪系统的步伐吗？

Stamvik：当然，而且这种情况经常发生。开发人员可以添加预认证的独立调制解调器，如 Vodafone 或Sprint 的 USB 转接器或 uBlox 模块等。

让我们来讨论下生产化问题（参见图 2）。mbed 是一个原型制作平台。开发人员 – 例如 BMW 公司的工程师– 购买 mbed 工具套件来设计一款将用于未来联网型汽车的设备。当原型运行良好时，该工程师会请其老板批准此原型以进入下一阶段，也就是将原型转化为待售产品的阶段。根据特殊设计，该阶段的活动可能需要额外的投入才能优化最终版本的产品在成本或功耗等方面的表现。但多半情况下，可以使用 mbed 的现有工具套件来实施该产品版本，这意味着您通常可以相对轻松地将原型投入生产。

图 2：mbed 蜂窝硬件平台（由 ARM 提供）。

Blyler：原型和产品工艺之间存在相当大的差异。

Stamvik：的确如此。原型是从功能或性能方面验证的概念。而产品则是您可以销售的物品。此外，在原型制作阶段添加预认证的调制解调器无关大碍，但若用于产品创造阶段则可能不会那么轻松。在产品创造阶段，开发人员可能想要重新审视，以决定优化整体设计的最佳方式。他们可能转而寻求模块制造商甚至是硅片制造商的帮助，获取更多选择方案。他们还会寻求优化功率和性能的流程，或者不会损坏现有调制解调器认证的任何要素。设计人员如要打开预认证调制解调器的盖子并开始调校内部零件时，必须十分小心。您不会想要破坏认证。

Blyler：转接器和调制解调器之间的区别是什么？是否其中一个生产起来要比另外一个更为容易？

Stamvik：让我们讨论下之前提过的 uBlox 模块（请参见图 3）。uBlox 是一家蜂窝调制解调器供应商。但是uBlox 同时使用 mbed 板和平台作为其调制解调器的营销手段。这就是为什么他们设计了可插入蜂窝调制解调器的 mbed 开发板并向 mbed 生态系统提供此开发板的原因。相反地，开发人员则必须将调制解调器安装在并不具备无线功能的标准开发板上。

图 3：uBlox 模块是可用于蜂窝原型制作的 mbed 板。

Blyler：在大多数嵌入式开发项目中，设计人员必须在硬件和软件方面进行权衡取舍。是否有功率性能分析和性能模拟工具？

Stamvik：有。mbed 生态系统中随附一个工具链。当您购买开发板并将其连接至网站时，即可访问生态系统，访问由数千位开发人员共享的包含全部代码的代码库。同时，您还可以访问性能分析工具、调试程序和编译器等。如果您希望，还可以在家中的电脑上使用自己的独立工具。但是这样一来，您将错过一个可提供现成工具的优秀社区。而且在原型制作阶段使用这些工具大有裨益。

但是，当进入产品生产阶段时，您可能要重新审视并使用专用工具来优化功率、性能、大小、价格及所有必须考虑的因素。关键点在于重新使用已验证的技术。

Blyler：开发人员是否应急于在其设计中加入更多的蜂窝连接？

Stamvik：在物联网空间中，并非所有设备都将进行蜂窝连接。蜂窝供应商可能希望所有即将面世的 500 亿台设备都将具有 2G、3G 或 4G 连接，但是事实并非一定如此。还将存在短距离连接、蓝牙、 Zigbee、6LowPAN 和网状网络。如果需要 Wi-Fi 连接，则可以通过以太网或专有电路系统选择使用固定物联 LAN。此外，所有这些不同的连接方式之间也会相互作用。这就是为什么 mbed 系统中不单单只有蜂窝网络的原因。该系统拥有所有连接方式。

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