构建事物的集成

一切似乎都是物联网 （IoT） 的一部分。这个“东西”可能连接到一头牛、一台冰箱、一辆车，甚至是你！这些事情对你的了解已经超过了你对自己的了解——你应该什么时候睡觉或跑步，你应该吃什么，什么时候吃，什么时候应该买牛奶，等等。他们还知道您的房子是否有入侵者，您的浴室是否漏水，或者是否有必要关掉卧室的灯。

事情不仅限于您的家；他们在你的车里、办公室里和制造空间里跟着你。其中一些应用程序被称为工业物联网。

如果您已经在研究解决方案，您就会知道要真正实现物联网，还有许多领域需要解决：技术要求、标准、互操作性等等。如果您刚刚开始您的 IoT 之旅，那么每天都会出现新的用例、场景、要求和机会。

虽然机会几乎是无限的，但在设计 IoT 设备时，您应该考虑一些基本要求。由于需要高度集成，我们实际上可以将物联网定义为物联网。

以下是您需要注意的挑战：

超低功耗：电源对于这些东西至关重要，因为它们通常由纽扣电池或 AA 电池供电。预计它们可以维持长达 10 年或更长时间，因为更换部署在各个偏远地区的可能数十亿个电池并不总是可行的。

小面积，成本：同样，尺寸是成本和功率效率以及适合空间受限基础设施的重要指标。

嵌入式智能：将分析功能和智能从云端转移到边缘设备的趋势越来越大。嵌入式智能不仅有助于实时决策，还可以节省总体成本、带宽、存储和延迟，因为并非所有数据都与云进行通信。

可靠性和安全性：这些是最关键的功能之一，如果处理不当，可能会破坏整个互联网。我们已经看到对汽车、飞机、数据中心等的黑客攻击，每次都显示出新的漏洞。

无处不在的连接：为了传输数据，边缘节点需要一个低功耗的连接协议。使用的一些流行的连接技术包括 BLE、802.15.4、6LoWPAN、Thread、Zigbee 和 Wi-Fi/以太网以及蜂窝技术，例如 NB-IoT/CAT-M 和非蜂窝 LPWA（低功耗宽-area） 技术，例如 LoRA、Sigfox 和 Ingenu。

设备互操作性：物联网设计中的一个挑战是这些边缘设备之间以及与网关和云之间缺乏互操作性，因为这些边缘设备不一定使用相同的连接、通信协议或安全协议或以相同的方式发送数据尺寸和格式。

多个传感器：有许多集成的应用相关传感器，例如温度、压力、湿度、运动和九轴传感器，它们结合了三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计。

语音接口：将语音功能集成到边缘传感器是一种趋势。这些支持语音的传感器由苹果的 Siri、谷歌的 OK Google、微软的 Cortana 和亚马逊的 Alexa 等服务提供支持。

视觉接口：还需要视觉/摄像头传感器来满足监控、汽车和医疗保健/远程手术等市场的要求。这些要求通常是相互竞争的，要定义一个满足所有要求的单一架构并不容易。

现在让我们讨论可能的架构和解决方案。典型的物联网平台由边缘节点和网关、存储/分析云和移动应用程序组成。边缘节点具有 CPU、连接性和传感器。在某些情况下，它由一个网关来补充，该网关可以卸载一些处理和分析并与云进行通信。云用于非实时分析和培训。为了完成，物联网平台中的移动应用程序用于呈现分析和一般监控和查看。

物联网节点大致可分为以下三种架构：智能传感器、智能语音处理器和智能高性能处理器。

智能传感器包括一个 MCU，用于实现所有功能以及低功耗连接和边缘分析。超低功耗、小尺寸和低成本是此类物联网设备的关键特性。Imagination 提供采用 Ensigma BLE 技术的 MIPS M-Class CPU 来处理此类功能。MIPS 处理器支持有效且可靠地将应用程序彼此隔离的硬件虚拟化。

智能语音处理器是一种更先进的传感器节点，可为边缘节点增加语音功能。这通常需要 CPU 来满足这些额外的语音处理要求，这些要求会因使用的麦克风数量而异。MIPS I-Class 多线程处理器和 Ensigma Wi-Fi 技术适用于此类支持语音的节点。MIPS 多线程功能通过使单个处理器内核在 SMP 操作系统中看起来像两个独立的内核，有助于优化并行性和复杂的实现。

审核编辑：郭婷