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互聯網的不斷發展促生了物聯網和工業4.0，整個世界仿佛在頃刻之間變得互通互聯。數萬億的感應器被裝配在數十億的控制器和數百萬的網關之上，通過互聯網將數據傳送至地球的各個角落。這樣的趨勢凸顯了傳統工業系統的不便攜性和不靈活性，通過物聯網連接網絡與高效率數據運算處理來提升工業系統作業效率以及增加工業生產的附加價值是勢在必行。而這種轉型依賴于一系列技術，從低功率無線協議到高性能微控制器，不一而足。 低功率的無線鏈路和微控制器 在這些技術中，低功率的無線鏈路和微控制器將作為整個鏈路的核心，起到至關重要的作用。舉例來說，Silicon Labs最新推出了一款Gecko微控制器，采用的便是這種低功耗模式——在接收感應器發出的信號之后，控制器才會相應地啟動，在發送數據后會自動關閉。這些微控制器使用3.6V的電池可以作業10到20年，能夠應用到智能電網電力輸配以及感應器網絡。由于功耗極低，這些設備現在已經可以通過太陽能電池，甚至是周圍環境中的射頻或熱能來提供能源，無需再使用電池或者電源線。 與此同時，這些設備還需要依賴于物聯網所采用的各種協議。2.4GHz ZigBee 網狀網絡現已被廣泛地應用于M2M（機器到機器）領域，使得增加網絡節點、鏈接至網管設備變得十分便捷，最新版本的ZigBee IP已經升級到了IPv6標準，并支持從網絡上直接接入感應器節點，從而令使用者可以控制更多的設備。 軟件的力量 軟件是物聯網的另一個關鍵元素，Wind River已經以因特爾架構處理器為基礎，開發出了一個完整的軟件開發環境，為用戶提供即開即用型元件，以確保物聯網網關的安全、互聯，并在統一平臺進行管理。該軟件增加了網管安全以及Lua、Java和OSGi的應用場景，以支持資源受限設備及全功能設備的便攜性、擴展性和重復利用性應用的開發，同時也對WiFi、藍牙、ZigBee以及其他進程無線協議提供支持。 與此同時，其他半導體供應商已經與軟件供應商攜手，為用戶提供完整的泛物聯網解決方案：飛思卡爾半導體公司已經與ARM和甲骨文共同研發出了一個安全的“one box ”平臺，該平臺結合了端到端軟件以及分層智能網關，為安全的物聯網服務提供和管理，創造了一個公用的開放的框架。 同時三家公司還合作，對ARM mbed項目節點的開發進行簡化。這將使得ARM mbed中的本機硬件抽象層（HAL），能夠在以ARM為基礎的飛思卡爾Kinetis微控制器上運行甲骨文Java ME Embedded軟件。 云計算也可以用于對此類感應器節點進行支持。遠程訪問軟件公司LogMeIn 的子公司Xively已經為商用物聯網研發出了首款公有云平臺，該公司目前正與Linear Technology合作，加速推出超低功耗云聯網產品。通過將Linear推出的Dust Networks無線感應器與 Xively旗下的云服務進行集成，該公司可以為開發人員以及原始設備制造商提供一個高性價比的端到端物聯網解決方案，通過大規模的商業部署及管理可以用于早期的原型設計及確認。 ARM Cortex-M3無線感應器是為IP兼容性而開發的，采用的是6LoWPAN以及802.15.4e標準協議，可以提供99.999%以上的數據可靠性以及10年以上的電池壽命，使得在最極端的環境下部署無線感應器網絡成為可能。一個入門工具包包括應用代碼示例，Xively注冊用戶可以使用這一代碼將DC9000設備與聯網的計算機進行連接，幫助IP感應器網絡自動注冊為Xively“產品”；而節點及感應器，可以作為“設備”將數據安全地發送至用戶的Xively云端。 新技術的興起 還有一些領域的發展正在“風生水起”：低功率的WiFi目前已經開始使用低數據率和數據快速發送技術，從而大大延長電池壽命，同時通過大規模出貨的方式降低了成本。與此同時，藍牙4.0最新標準版中的Bluetooth Low Energy (LE) 應用同樣支持超低功耗網絡連接，其已經在增加消費電子銷量、降低成本等方面顯現成果，而在物聯網的應用方面，人們的興趣也是日益濃厚。 這種濃厚的興趣還推動了許多新技術的誕生，例如針對物聯網應用專門研發的Weightless協議。所有感應器和控制器都需要連接至網關，而大型芯片公司都準備迎戰這一市場。德州儀器將MAC及以太網物理接口集成到了以ARM為基礎的微控制器上，從而大大簡化了設計。德州儀器最新的設備是首款搭載以太 MAC+PHY以及芯載數據保護及LCD控制器的ARM Cortex-M4控制器，可以顯著節省主板空間并為聯網應用——例如家用/建筑自動網關、聯網人機交互界面（HMI）、網絡感應器網關、安全接入系統及可編程邏輯控制器等——提供支持。集成式CAN及USB提供了高速聯網性能，使得無縫網關解決方案的創建成為可能， 同時通過10個I2C端口、2個快速而準確的12-bit 模擬數字轉換器（ADC）、兩個正交編碼器借口、三個芯載比較器、外部接口以及先進的脈沖寬度調節（PWM）輸出接口，推動了照明、感應、動作、現實及切換用傳感器的聚合。 在工業4.0時代，電子元件商不僅僅要抓住機遇，更要預知機遇。以上提及方面凸顯了一些物聯網背后的發展趨勢：越來越具兼容性和支持多種協議的感應器及設備正在被大量需求，同時，軟件環境、端到端部署及應用開發也正顯現自己的一席之地。這種趨勢將會進一步刺激其研發及出貨量的增長，同時降低成本。想要追趕工業4.0“洪流”的企業應當多加留意。 |
