物联网非IP连接的用途优势分析

物联网（IoT）的普遍连接有望改善生活和工作的各个方面，从家庭的舒适性和安全性到工作中的安全和生产力，以及环境管理。我们可以想象的任何“事物”都可能连接到互联网，提交数据以便在云中进行处理，从网络上的任何位置启用远程控制，允许通过网络应用更新，或者三者的组合。

即将发生重大变化。以前通过简单的有线接口连接到本地控制器的传统传感器将转变为物联网网络，为诸如工业4.0之类的“大数据”应用提供支持，这些应用将围绕密集的基于云的分析，以加强对机器的控制和管理。流程。将大量传感器（包括传统传感器）经济高效地连接到云计算将取决于使用工业领域中常用的协议桥接现有网络，例如CAN，现场总线协议，ZigBee ®或其他通过网关设备作为协议转换器进入互联网。

另一方面，围绕物联网的大部分宣传都涉及智能连接设备，它们能够处理来自一个或多个传感器的数据并执行各种独立运行，以及将处理过的信息传递给云以进行分析或存储。传感器融合等本地处理结合了运动传感器的原始数据，可以创建有用的位置和航向信息，可以有效降低主应用处理器和网络的负载，从而节省总体功耗和成本。

传感器融合以卸载主机

可穿戴电子设备和其他移动物联网应用的主要要求是从一组运动传感器（如加速度计，磁力计和陀螺仪）收集数据，这些传感器可能与其他传感器，如气压传感器和GPS传感器。典型的要求是监视诸如智能手表或健身带之类的可穿戴设备的方向和移动，以计算诸如倾斜，摇晃，旋转或摆动之类的信息，并使用短程无线技术传输数据，例如蓝牙®，智能手机。智能手机通常使用数据来驱动本地应用程序，并且还将通过Wi-Fi或蜂窝连接（如3G或LTE）将数据发送到云端。在体育或健身场景中，用户可以选择将个人表现数据同步到其他设备或与朋友或竞争者共享。其他类型的可穿戴设备（例如健康监视器或个人工业安全监视器）可以在本地使用传感器数据来为佩戴者生成警告，而在云中运行的应用程序负责维护记录并向护理协调员或监督者生成警报。

传感器融合，结合多个传感器的输出，产生一组连贯的数据，并通过利用不同传感器类型的各自优势来提高应用性能，从而最大限度地提高准确性和响应能力。传感器集线器通常用于处理来自传感器的原始数据并生成应用就绪信息，而无需增加主应用处理器上的负载。该集线器采用小型低功耗微控制器实现。传感器可以是分立器件，多个共同封装的MEMS传感器，也可以是完全集成的传感器融合器件，还包括充当集线器的微控制器。

用于SAMD21J微控制器的Atmel SAMD21 Xplained-Pro开发板演示如何从传感器融合设备读取数据，例如安装在Atmel ATBNO055-XPRO扩展板上的Bosch Sensortech BNO055智能运动传感器。此扩展板插入主Xplained-Pro板的EXT1端口。板载传感器将MEMS加速度计，陀螺仪和磁力计元件与ARM ® Cortex ® -M0微控制器相结合，处理原始传感器数据并使融合数据可用作四元数欧拉角，旋转矢量，线性加速度，重力或航向。

欧拉角是完全描述三维空间中刚体方向所需的三个角度。图1显示了描述如何通过I 2 C连接从传感器读取Euler数据的示例代码。

/*************读取原始Euler数据************/ 147 /*用于读取euler的变量h data */ 148 s16 euler_data_h = BNO055_ZERO_U8X; 149 /*用于读取euler r数据的变量*/ 150 s16 euler_data_r = BNO055_ZERO_U8X; 151 /*用于读取euler p数据的变量*/ 152 s16 euler_data_p = BNO055_ZERO_U8X; 153 /*用于读取euler hrp数据的结构*/ 154 struct bno055_euler_t euler_hrp;

从简单有线传感器到物联网设备

在工业中，物联网提供了一种工具，用于弥合工厂车间事件之间的鸿沟，知识管理者需要实时做出日常决策，并计划长期维护和投资。提高生产力和质量。各种方法将制造设备与后端系统联系起来：物联网是工业4.0的推动者，现在可以获得云电力和互联网规模经济。利用云中可用的大量资源，更密集的数据处理可以识别以前无形的趋势或低效率，并且可以扩展应用程序以支持其他数据流，从而在整个企业的多个位置提供更丰富的信息源。

经过几代人的努力，制造机械，输送机和工厂环境的其他方面已经结合了越来越多的传感器，这些传感器使用各种标准连接到本地控制器或PLC，例如简单的双线接口，CAN，现场总线或无线网状网络，如ZigBee ®。现在，需要网关将这些传感器，机器和PLC转变为物联网设备。通常，网关是物联网基础设施的关键方面，对于向家庭和企业提供服务至关重要。

飞思卡尔基于其QorIQ Layerscape架构通信处理器（如双核LS1021或LS1024）开发了物联网网关参考设计。该参考设计利用丰富的连接资源，包括串行接口，GPIO和千兆以太网端口，以及内置安全功能。如图2所示，该设计还可以快速，轻松地集成传感器等设备，充分利用广泛的Arduino生态系统。

图2：基于QorIQ处理器的飞思卡尔物联网网关参考设计。 （点击此处查看完整大小的图片）

网关网关

网关支持广泛的连接，使物联网能够普及。但是，如果需要连接大量传感器或开关检测输入，超过中央处理器的GPIO资源，飞思卡尔MC34798等多开关检测接口允许最多22个开关触点连接到一个由飞思卡尔LS1024双核QorIQ处理器提供的两个串行外设接口（SPI）端口。图3显示了开关检测器如何连接在开关和主机SPI端口之间。

图3：通过多个开关连接到主机SPI端口飞思卡尔的MC34978。

结论

物联网需要连接各种使用非IP协议进行通信的设备，其原因包括便利性，成本或功耗，包括已有的旧设备地点。各种非IP连接可以构成物联网的“手指”，将末端的传感器连接到网关设备，为通向云端的基于IP的基础设施提供桥梁。可以使用各种技术创建这些连接，例如集线器中的传感器融合或协议转换以及连接到Internet的网关设备。