物聯(lián)網(wǎng)設計的嵌入式解決方案

Microchip Technology Inc. 通過對所有集成微控制器解決方案使用云連接，推出了一系列用于快速原型制作的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

物聯(lián)網(wǎng)設計的特點是將適當?shù)奈⒖刂破?(MCU) 解決方案與適合您應用的理想連接協(xié)議配對。Microchip Technology Inc. 宣布推出一系列全棧嵌入式開發(fā)解決方案，可提供任意數(shù)量的此類組合。該產(chǎn)品線范圍從用于傳感器和執(zhí)行器的最小 PIC 和 AVR MCU 到用于邊緣計算的 32 位 MCU 網(wǎng)關和微處理器 (MPU) 解決方案。連接選項包括 Wi-Fi、藍牙或 5G 窄帶技術，同時在 CryptoAuthentication 系列的信任平臺支持下保持安全基礎。

物聯(lián)網(wǎng)設計
通常，第一步是為您的原型選擇理想的開發(fā)套件。嘗試從頭開始構建連接云的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可能是一項艱巨的任務。它可能既昂貴又耗時，并且需要許多不同工程學科的專業(yè)知識。今天的開發(fā)人員在設計決策方面面臨比以往更多的挑戰(zhàn)，包括更長的開發(fā)時間和更多的安全威脅。

物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡和智能設備將融入我們環(huán)境的幾乎每個方面：我們的家、物理對象、交通和通信系統(tǒng)、服裝和人體，使我們能夠連接和交換數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)中存在潛在的機會，但除非簡化工作流程并且組件更加模塊化，否則很難充分利用它們。

對于物聯(lián)網(wǎng)應用程序，可能存在三種不同類型的項目：

云連接項目：云是由服務器構建的，這些服務器使用專用軟件來分析和處理系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)。

連接到本地網(wǎng)絡的項目：它們使用 Intranet 網(wǎng)絡進行通信。

網(wǎng)關項目：網(wǎng)關系統(tǒng)通常用于使現(xiàn)有系統(tǒng)適應互聯(lián)網(wǎng)。

事實證明，開發(fā)套件和其他原型平臺對于平衡物聯(lián)網(wǎng)供應鏈、加速創(chuàng)新以及激勵任何有想法和抱負的人設計和創(chuàng)建成功的物聯(lián)網(wǎng)解決方案至關重要。

Microchip 解決方案
“我們?nèi)匀豢吹轿锫?lián)網(wǎng)的采用速度相當緩慢，”Microchip Technology 的營銷總監(jiān) Oyvind Strom 說。“有很多解決方案，但我們看到一個龐大的客戶群，不一定所有人都對物聯(lián)網(wǎng)感到滿意。我們一直在做的是推出以易用性為重點的邊緣節(jié)點和網(wǎng)關?！?/p>

安全硬件解決方案有助于防范從遠程網(wǎng)絡攻擊到制造假冒產(chǎn)品的各種安全威脅。

Microchip 提供一系列全新、智能、互聯(lián)且安全的快速原型設計解決方案。通過PIC平臺和AVR平臺，有四個新的物聯(lián)網(wǎng)Wi-Fi開發(fā)平臺。用于 PIC 和 AVR 產(chǎn)品線的兩款新藍牙原型開發(fā)板將擴大物聯(lián)網(wǎng)原型設計的選擇范圍。此外，采用 Amazon GreenGrass 和 Azure 的新物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關解決方案將完善該產(chǎn)品組合。與 Sequans 的合作還將允許為 LTE-M 和 M/NB-IoT 基礎設施連接實施新的套件解決方案。

每個解決方案都旨在關注智能工業(yè)、醫(yī)療、消費、農(nóng)業(yè)和零售應用的易用性和快速開發(fā)，并考慮到安全性。廣泛的連接技術選擇，結合全系列的微控制器和微處理器性能和外設特性，使這些解決方案在廣泛的市場中具有可擴展性。

“當客戶想要開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)解決方案時，你可以在沒有云的情況下進行物聯(lián)網(wǎng)，也可以在有云的情況下進行物聯(lián)網(wǎng)，”Strom 說?！岸?a href="http://ttokpm.com/v/tag/475/" target="_blank">云計算絕對是世界上發(fā)展最快的領域之一。三大云計算公司：谷歌、亞馬遜和微軟。我們與他們所有人都合作。”

Microchip 廣泛的產(chǎn)品組合包括以下旨在降低項目成本和開發(fā)復雜性的解決方案。PIC-IoT WA 和 AVR-IoT WA 板是兩款新的 PIC 和 AVR MCU 開發(fā)板。他們與亞馬遜網(wǎng)絡服務 (AWS) 合作開發(fā)，幫助設計人員通過 Wi-Fi 將 IoT 傳感器節(jié)點本地連接到 AWS IoT Core 服務。

“當您購買此板時，您基本上用 USB 插頭將其插入您的 PC，它會將您帶到一個專用網(wǎng)頁，您可以在其中輸入您的 Wi-Fi 憑據(jù)，您將在 30 秒內(nèi)將數(shù)據(jù)流式傳輸?shù)絹嗰R遜云從第一次將該板插入您的計算機，“斯特羅姆說?！皬哪菚r起，您可以繼續(xù)使用我們圍繞該板的綜合生態(tài)系統(tǒng)開發(fā)您的應用程序。這是一個非常強大的電路板，使用業(yè)內(nèi)最具成本效益的微控制器完成，它表明您不需要使用 32 位平臺來進行邊緣節(jié)點物聯(lián)網(wǎng)?！?/p>

兩塊板都配有溫度傳感器和光傳感器，僅用于演示目的。微型總線擴展插座允許從我們的生態(tài)系統(tǒng)中也支持的 click 板添加 300 多種不同的傳感器（圖 1）。

圖 1：PIC/AVR-IoT WA 板（圖片：Microchip）

SAM-IoT WG 板將 Google Cloud IoT Core 與流行的 SAM-D21 Arm Cortex M0+ 32 位 Microchip 系列微控制器連接起來（圖 2）。

圖 2：SAM-IoT WG（圖片：Microchip）

基于 Azure IoT SAM MCU 的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺將 Azure IoT SDK 和 Azure IoT 服務與 Microchip 的 MPLAB X 開發(fā)工具生態(tài)系統(tǒng)集成在一起。該卡提供了更多的計算性能。除了傳輸您的數(shù)據(jù)外，您還可以使用板上的人工智能進行分析。

“例如，預測性維護類型的應用程序可能就是其中之一，”Strom 說?！霸摪逡部捎糜谝曈X。物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的這些高端應用程序?qū)⑹窃撈脚_的合適目標?！?/p>

除了 Wi-Fi 板外，工業(yè)領域?qū)λ{牙實施的要求也很多。當今工業(yè)設備的所有類型的維護和維修都是通過集成藍牙執(zhí)行的。服務技術人員可以從他的平板電腦或手機中讀取錯誤代碼和類似的信息，以避免在機器內(nèi)部進行機械操作。

PIC-BLE 和 AVR-BLE 板基于用于傳感器節(jié)點設備的 PIC 和 AVR 微控制器，通過低功耗藍牙 (BLE) 網(wǎng)關連接到移動設備，用于工業(yè)、消費和安全應用以及云。

為確保只有授權設備才能連接到嵌入式設備，板載安全元件 IC 完成了從嵌入式設備到云端的信任根。

圖 3：PIC/AVR-BLE 板（圖片：Microchip）

可以從 Google Play 或 iPhone App Store 下載名為 LightBlue 的應用程序（圖 4）。

圖 4：LightBlue 應用程序

主要的板載傳感器是溫度、光和三軸加速度計?？梢詫崿F(xiàn)其他外部點擊板傳感器并從 LightBlue 開始開發(fā)您的自定義應用程序。

只要您可以利用 Wi-Fi 和 BLE，如果您始終擁有網(wǎng)關解決方案，將會有所幫助。Wi-Fi 可以是您家中的路由器，但如果您想要一個封閉的網(wǎng)絡，您還需要在您的應用程序中提供一個網(wǎng)關。

采用 AWS IoT Greengrass 的網(wǎng)關解決方案基于最新的無線系統(tǒng)級模塊 (SOM) ATSAMA5D27-WLSOM1，它集成了 SAMA5D2 MPU、WILC3000 Wi-Fi 組合模塊和藍牙，完全由高性能MCP16502 電源管理集成電路 (PMIC)。

“這些解決方案已通過 AWS Greengrass 解決方案的全面認證，”Strom 說?！癎reengrass 是亞馬遜的解決方案，您可以在節(jié)點上本地進行云計算。這可以帶來許多優(yōu)勢，包括近乎實時的響應以及即使您的互聯(lián)網(wǎng)連接中斷也能正常運行的能力?！?/p>

Microchip 與 Sequans 合作推出的另一個解決方案是 LTE-M/NB-IoT 開發(fā)套件。它包括基于 Sequans 的 Monarch 芯片的模塊，可以覆蓋物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點并利用最新的低功耗 5G 蜂窩技術。

這個想法是網(wǎng)關再次成為客戶的障礙。如果您想將數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)皆贫耍琇TE-M/NB-IoT 解決方案是不二之選。目前，大型網(wǎng)絡開始推出其 5G 網(wǎng)絡，借助 5G，它們將使大量物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點直接連接到移動網(wǎng)絡。

世界上有兩種標準。有一種稱為 LTE-M，另一種稱為 NB-IoT。它們很接近，但不同地區(qū)有不同的標準（圖5）。

Sequans擁有可在美洲、所有歐洲國家、日本和中國使用的5G技術。借助該解決方案，Microchip 可以通過 LTE-M/NB-IoT 技術和全球所有主要網(wǎng)絡的 IoT 技術為全球客戶提供服務。

圖 5：LTE 或 M/NB-IoT 開發(fā)套件（圖片：Microchip）

Microchip 的新物聯(lián)網(wǎng)解決方案基于公司廣泛的開發(fā)工具生態(tài)系統(tǒng)，專注于 MPLAB X 集成開發(fā)環(huán)境 (IDE)。MPLAB X 代碼配置器 (MCC) 等代碼生成器可自動為小型 PIC 和 AVR 微控制器創(chuàng)建和定制應用程序代碼并加快其速度。同時，Harmony 的軟件庫支持微控制器和微處理器的所有 32 位解決方案。

審核編輯 黃昊宇