如何使用物联网开发套件创建快速连接

　　物联网 （IoT） 将实现万物互连，有人说它正在形成，也有说它已经出现。无论如何，了解什么是物联网以及它产生的原因都意义重大。物联网牵涉到如何连接东西（非人类）到互联网。这些东西使用或涉及数据，而这些数据是较大系统的一部分并且必须被正确测量。数据经由一个联网的小型嵌入式系统测量，其中一些嵌入式系统外形仅像邮票般大小。
　　这些带联网功能的嵌入式系统，属于不带人机界面的微控制器设备。这些系统使用传感器或其它检测机制来收集数据，这些数据对于更大型的系统价值巨大。这些数据通过互联网发送到大型计算机上。计算机收集、分析数据，并将之存储在内存中，而且经常根据这些数据的分析结果做出一些实时系统决策。
　　如同任何嵌入式系统项目，首先第一步是选择合适的开发套件。要选择合适的开发套件，应先了解物联网项目的需求。一般情况下，存在以下三种类型的物联网开发项目：
　　1、云连接。此类项目可以是遍布全球的巨型系统网络，所有设备都连接到云基础设施。这种云基础设施可以包括一个或多个服务器，来运行分析并处理所收集数据的服务器应用程序。
　　2、本地联网。一些小型嵌入式系统是更大系统的远程传感器，往往位于企业内部网。
　　3、网关。此类项目是将传统应用连接到互联网的系统。

　云连接开发套件
　　此类应用可以展示IoT与传统嵌入式系统最显著的差异。“云”是被配置为提供存储和服务功能的Web服务器。物联网节点连接到云服务器，以发送甚至接收数据和指令。云服务器上运行一个或多个软件应用程序，可以做很多事情，包括收集和存储信息以备随后复查，做近乎实时的决策以及发送指令到联网的IoT节点。
　　
　　图1：英特尔Edison物联网模块
　　从零开始创建云连接物联网项目可能会很耗时间。开发人员需要建立云服务器的硬件和软件环境，同时为物联网节点和云服务器编写驱动程序和应用程序代码，然后调试两系统间的连接，最后再创建终端应用。为简化该过程，云开发工具提供现成的连接生态系统，包括已测试的应用代码，可以在不到一天的时间内建好工作原型。
　　英特尔目前有两种开发板，可以支持云开发并作为终端使用设备。第一种是英特尔® Edison，主板很小，只有邮票大小。英特尔Edison（图1）采用22nm的英特尔凌动® SoC，内置一个频率为500MHz的双核、双线程CPU，以及一个100MHz的32位微控制器Quark。板载存储器包括4GB闪存和1GB的RAM，同时支持WiFi和蓝牙4.0连接。Edition通过英特尔IoT分析云服务器来提供WiFi器件到云的连接。这种云服务允许采集和分析物联网数据，而无需创建定制云服务器。总之，英特尔为开发人员提供云服务器，这本身就是一个云开发工具。英特尔还研制了Arduino™开发环境，可以连接到Edison以使用编程和调试功能。
　　英特尔Galileo 2代 （图2）是一个更大、更复杂的Arduino认证板。Galileo 2由一个400MHz的32位英特尔Quark™ X1000片上系统 （SoC） 驱动。互联网连接由10/100以太网提供，另外还支持其它一系列通用嵌入式连接选项，比如SPI和UART。开发人员也可将Galileo 2连接到英特尔物联网分析云服务器，执行比Edison更复杂的任务。
　　
　　图2：英特尔Galileo 2，Arduino认证的开发平台 - 资料来源：英特尔
　　英特尔Edison和英特尔Galileo 2开发套件展示了基本的云开发环境。开发人员可以给这些板编程以从环境中收集数据，然后将这些数据通过互联网发送并和云服务器进行互动。
　　更进一步，Microchip有一个简便的云开发平台，提供与亚马逊弹性计算云 （EC2） 的连接。不仅Microchip的开发平台可以将数据发送到亚马逊的EC2， EC2甚至也可以发送数据来控制Microchip的开发平台。这也为开发环境增加了另一层复杂度，可以演示无需人工干预前提下的云服务器如何控制物联网节点。

　本地联网的物联网开发套件
　　本地联网的物联网节点可能不支持WiFi或以太网等TCP/ IP连接协议。这种系统可能使用非互联网协议 （IP） 网络，比如ZigBee®或蓝牙，就像Texas Instruments （TI） CC2650STK SimpleLink蓝牙智能SensorTag物联网套件（图3）。该套件包含10个环境传感器，可以检测温度、加速度、环境亮度等等。TI SensorTag物联网套件使用蓝牙连接到Android或iOS移动应用。这些移动应用可以监控并显示传感器读数，以图表方式提供基本数据分析，甚至打开或者关闭SensorTag传感器。
　　
　　图3：Texas Instruments SensorTag与Android App - 资料来源：Texas Instruments
　　Silicon Labs Sensor Puck提供了类似功能。Sensor Puck测量环境光、紫外线指数、环境温度和湿度，所有这些数据都可以通过低功耗蓝牙 （BLE） 发送到安装了Sensor Puck 的iOS 或Android应用的移动设备上。Sensor Puck支持BLE广播模式，允许单个移动设备从多个Puck收集数据并显示。有经验的移动开发人员可以编写代码来分析这些数据，并得出有意义的结论。

物联网网关开发套件
物联网网关从不支持互联网连接的设备中获取数据，然后将这些数据通过WiFi或以太网发送到别的地方。ZigBee是一种流行的无线网状网络标准，它不支持TCP / IP协议，因此不能分配IP地址。DIGI XBee ZigBee云套件（图4）提供ZigBee到以太网和WiFi的网关转换。这节省了将ZigBee数据转换成TCP / IP数据包所需要的时间和代码开发成本。一旦连接到互联网，XBee云套件就会连接Digi赞助的设备云帐号。然后，开发人员可借助任何浏览器访问在线云控制面板并与XBee云套件进行交互。

图4：DIGI XBee ZigBee云套件与云服务器应用进行通信。
对于复杂的高端网关应用开发，英特尔提供了DK300系列网关解决方案。DK300套件支持通过2G/3G/4G蜂窝、10/100/1000以太网和WiFi网络连接进行网关开发。开发数据可以被收集并通过蓝牙、USB、串行端口、ZigBee等发送到互联网。