如何轻松地将Google Cloud支持添加到您的嵌入式应用程序中

如今，传感器和执行器已集成到现代电子设备中，有助于收集和分析大量数据以进行实时行为修改。但是，向设备添加足够的处理能力以实时分析这些数据的成本可能很高。

那么，分析这些数据的更具成本效益的解决方案是什么？云计算平台。

数据可以传递到强大的云计算平台，数据流可以从多个设备进行分析。分析完成后，这些云计算平台计算响应，并通过同一云网关将其安全地传递回设备。每个支持物联网的设备内部的边缘MCU负责在这些云计算平台与板载传感器和执行器之间建立安全网关。

为了帮助设计人员在开发智能、互联和安全的嵌入式物联网应用时实现这种简单、高效的实践，Microchip的SAM-IoT WG开发板现在连接到Google Cloud Platform的Cloud IoT Core。SAM-IoT WG 开发板是首个使用 32 位微控制器 （MCU） 实现云连接的一体化完整边缘解决方案。

该板由Microchip完全集成的嵌入式软件开发框架MPLAB Harmony v3提供支持。这款免费软件可以帮助开发人员轻松地将 Google Cloud Platform 连接添加到新项目和现有项目中，同时提供灵活且可互操作的模块来简化开发过程。

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关于SAM-IoT工作组开发板

SAM-IoT WG 开发板是一个小型且易于扩展的物联网解决方案演示和开发平台，为使用 8 位和 16 位物联网解决方案的开发人员提供无缝迁移路径，以实现更高性能、低功耗的 MCU。它具有基于SAMD21G18 Arm® Cortex-M0®+的32位微控制器（MCU），ATECC608 CryptoAuthentication™安全元件IC和完全认证的ATWINC1510 Wi-Fi®网络控制器，因此用户可以快速轻松地将嵌入式应用程序连接到Google Cloud Platform的Cloud IoT Core。板载调试器有助于编程和调试MCU，无需任何额外的硬件。设计人员可以使用mikroBUS™插座选择MikroElekronika Click板™来扩展功能。该板还具有USB大容量存储接口，可轻松拖放更新MCU闪存和配置Wi-Fi凭据。USB 也可用于命令行界面。

该开发板旨在演示典型的物联网应用组件，其中包括：

•聪明

Microchip的SAM D21是一系列低功耗MCU，非常适合物联网应用。

物联网系统中最重要和最基本的元素是MCU，它处理来自传感器的数据并以更快的速度运行复杂的算法。

ATSAMD21G18A 的特点：

48 引脚，外形紧凑

256 KB 闪存和 32 KB SRAM

最大 CPU 工作频率 – 48 MHz

灵活的外设（如 SERCOM）和智能外设（如事件系统），用于外设间信号传输，无需使用 CPU 带宽

由 MPLAB Harmony v3 和 MPLAB X IDE 支持，用于快速原型设计

•安全

在保护物联网应用程序免受未经授权的访问时，安全性至关重要。ATECC608 是 Microchip 加密认证™产品组合中的安全元件，具有先进的椭圆曲线加密 （ECC） 功能，是保护物联网应用的理想选择。SAM-IoT WG 开发板上的 ATECC608A 器件用于向云服务提供商（如云物联网核心）验证硬件，以唯一标识每个开发板。

ATECC608 的特点：

对非对称签名、验证、密钥协议的硬件支持：为运行加密/解密算法的MCU系统提供全方位的安全机密性、数据完整性和身份验证

椭圆曲线数字签名 （ECDSA）

椭圆曲线迪菲-赫尔曼 （ECDH）

受保护的存储，最多可容纳 16 个密钥、证书或数据

对称算法的硬件支持 – SHA-256 和 AES-128

外形小巧

预先配置，可轻松连接到 Google Cloud Platform 的云物联网核心

•连接

Microchip经过全面认证的ATWINC1510 Wi-Fi控制器模块可轻松将应用程序连接到云。

ATWINC1510 的特点：

单频段 2.4 GHz b/g/n 物联网网络控制器

外形小巧

通过 SPI 与 ATSAMD21 MCU 接口

8 MB 板载闪存 – 使边缘 MCU 无需执行所有网络任务

支持的安全协议：WPA/WPA2 个人和企业、TLS、SSL

美国、加拿大、欧洲、日本、韩国、中国、印度和台湾机构认证

如何开始

SAM-IoT WG 开发板已针对 Google Cloud Platform 的 Cloud IoT Core 进行了预配置。该板具有“拖放”功能。此功能使您能够快速下载最新的固件和 Wi-Fi 配置。拖放固件并等待重新启动，然后将 Wi-Fi 配置拖放到主板上。设备将开始向谷歌云平台发送数据。

该板还具有板载温度和光传感器。SAM-IoT开发板的传感器收集的所有数据都发布在Microchip的沙盒帐户上。这样，您无需成为网络或加密专家即可创建安全设备并将其连接到云。

一旦您准备好构建自己的自定义设计，您就可以使用 MPLAB 工具生态系统中的 MPLAB Harmony v3 嵌入式软件开发框架中的免费软件库轻松生成代码。您甚至可以通过使用大容量存储设备中提供的公钥注册设备来移动到自己的私有Google云。

ATWINC1510 需要通过互联网连接连接到 Wi-Fi 网络。ATECC608A 用于通过云对硬件进行身份验证，以唯一标识每个电路板。可以修改演示应用程序源代码以将数据发布到个人云帐户，以开始使用自定义云应用程序。

ATSAMD21G18A 安装在 SAM-IoT WG 开发板上，并预编程了一个应用程序，准备将数据发布到云服务提供商的 Microchip 帐户，并订阅从 sam-iot.com 通过云服务提供商发送的数据。数据从云中读取，并在 sam-iot.com 自定义仪表板上呈现给用户。

实时可视化云数据

开箱即用，所有SAM-IoT开发板都预先注册到Microchip的Google Cloud沙盒帐户。此帐户仅用于演示目的。SAM-IoT开发板的传感器收集的所有数据都以图形格式发布在帐户上。通过Microchip沙盒帐户连接的主板发布的数据不会永久存储或收集。在将开发板从演示环境中移除并迁移到私人帐户后，用户将可以使用 Google Cloud 功能的完整存储空间。一旦电路板连接到Wi-Fi和云，sam-iot.com 网页将显示从板载光和温度传感器收集的数据的实时图形。数据通过 JSON 对象从传感器传输和转换为云：格式如下的 ASCII 字符串：{ ‘Light’ ： XXX， ‘Temp’： YYY }，其中 XXX 和 YYY 是由传感器提供并由 ATSAMD21G18A 预处理的数值，并以十进制表示法表示。

一旦开发板连接到云物联网核心，它就会被预配置为将光和温度数据传输到云。允许您立即开始为传感器节点网络收集数据。

结论

基于 SAM D21 MCU 的 SAM-IoT WG 开发板是一个紧凑且易于扩展的演示和开发平台，适用于基于 Wi-Fi 的物联网节点应用。此特定开发板已针对 Google Cloud Platform Cloud IoT Core 进行了预配置。出厂电路板预编程的应用程序演示了将板载光和温度传感器数据传输到云物联网核心的 MQTT 数据传输，该核心可作为快速创建自定义物联网应用程序的模型。

您可以通过使用板载 mikroE 接头将电路板连接到无穷无尽的 MikroElektronika 点击板阵列来扩展该板的功能，并将传感器数据发送到云。该开发平台充当基本构建块，可以重复使用并进一步定制以满足您的物联网应用程序的需求。

审核编辑：郭婷