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如何将低成本消费类嵌入式设计连接到互联网?

上网日期: 2010年12月06日 ?? 作者: Harshy Wanigasekara ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:物联网? 定制安装? 烟雾探测器?

如何建立一个具有互联网连接功能的产品原型

Arrayent公司最近发布了两款互联网连接开发套件,可以用来帮助嵌入式系统设计师建立带有互联网连接产品功能的产品原型,使用非常方便。Arrayent公司同时支持专有的低功耗RF(1GHz以下)和Wi-Fi RF LAN技术。

除了短消息和电子邮件功能外,还可以考虑给烟雾探测器增加一个声音警报。购买连接互联网的烟雾探测器的理由有很多,其中一个是在闲置房屋或出租物业起火时能发出警报,或者更实用的情况是,在电池电量较低时提前作出提醒,而不用等到凌晨两点钟发出恼人的噪音。幸运的是,利用DevKit硬件和web应用程序,这些警报功能不用一天时间就能很容易地建好原型。

DevKit包括硬件和内置的软件组件,可以帮助你监视和控制设备。由于这是一个电池供电的设备,我们要选择一个低功耗的RF实现。在硬件方面,低功耗RF套件提供了一个RF模块和一个低成本的以太网网关。RF模块的数字I/O端口、模拟输入和RS232串口可以用来方便地连接大多数嵌入式系统。RF模块参考设计使用了TI的CC1110,该芯片集成有一个可编程的不到1GHz的无线芯片和一个8051 MCU。

默认频率设在900MHz频段,使用星形拓扑时输出功率为10dBm。这个RF模块可以在整个4000-5000平方英尺的房屋内正常通信。CC1110还支持硬件方式的128位AES加密,对网上银行来说这是标准的安全级别。

低成本以太网网关的BOM成本不到5美元,可以插入消费者家用路由器的以太网端口,并提供与RF模块通信的RF链路。RF模块和以太网网关的组合,可以使位于消费者家庭防火墙后面的烟雾探测器原型穿透防火墙,连接到云中的web应用设备,这一过程无需消费者作任何配置(图4)。

图4:Arrayent公司用于低功耗射频的互联网连接开发套件包括了应用开发工具、射频模块、网关和互联网连接服务开发帐户。
图4:Arrayent公司用于低功耗射频的互联网连接开发套件包括了应用开发工具、射频模块、网关和互联网连接服务开发帐户。

DevKit还提供了配套的软件工具,可以让你从任何网络浏览器上定义、配置并控制被连接产品的原型。这些组件是互联网连接服务器帐户(Internet Connect Server Account)、配置器(Configurator)和实用工具(Utility Application)。服务器帐户提供对服务器和API的访问。配置器应用可以用来建立测试用户或演示帐户、定义设备属性以及定义要收集的数据。

你可以规定随着时间推移需要存储和跟踪的信息,以及在设备和互联网之间或者连接服务器和其它设备之间往来通信的信息。例如,服务器可以记住设备的位置,跟踪从设备那里收集到的起火和电池历史数据以及时间戳。当测试人员登录网站时,这些历史数据就可以按时间顺序显示出来,测试人员可以从这些数据中查看到设备的属性,以及设备在一段时间中的性能表现。

产品设计的第一步,是确定什么样的信息对终端用户来说是重要的。对于烟雾探测器而言,当在房屋中的确切位置检测到烟雾时,我们希望其发出一条短消息进行警报。我们也需要在探测器半夜乱叫之前知道其电池电量是否足够。这个烟雾探测器的警报是一个数字信号,你可以将它连接到RF模块的通用I/O,再将电池电量信号连接到RF模块的模拟输入端(图5)。

图5:Arrayent公司的射频模块与烟雾探测器的告警信号和电池电压相连。
图5:Arrayent公司的射频模块与烟雾探测器的告警信号和电池电压相连。

在完成烟雾探测器和RF模块之间的物理连接后,就可以着手准备web应用侧的工作了。首先,要为你的产品规定一个“设备类型”,并建立一个数据库用于存储有关产品特性的信息。你可以登录配置应用(Configuration Application)网站,对所连接的应用进行配置。在这里你可以“增加新类型(Add New Type)”——即烟雾探测器,并设置显示名称,如图6所示。

图6:使用Arrayent的DevKit配置器设定设备的类型。
图6:使用Arrayent的DevKit配置器设定设备的类型。

然后,你要用“增加新属性(Add New Attribute)”窗口添加有关设备的基本信息,并设置你想要收集的数据种类。这些属性包括烟雾、电池电量、电池电量时间序列、位置和警报邮件地址(图7)。

图7:使用Arrayent的DevKit配置器设定设备的属性。
图7:使用Arrayent的DevKit配置器设定设备的属性。

至此在服务器上连接和定义物理设备的工作就算完成了,马上就可以做测试了!无需开发你自己的web应用程序,Arrayent还提供了一个实用工具(Utility Application),用它来测试产品将如何工作。这个工具是由Arrayent公司预先创建好的,因此你不必从头开发web应用程序就能测试你的产品原型。这个实用工具是DevKit的用户界面,你可以从这里登录进去查看和控制烟雾探测器,就像实际产品的终端用户做的那样。

登录实用工具界面(图8),然后注册你的烟雾探测器。由于家里可能有不止一个烟雾探测器,因此你还需要增加一个描述,如客房,以方便你跟踪设备。

图8:Arrayent的实用工具用于实现最终用户的登录页
图8:Arrayent的实用工具用于实现最终用户的登录页

然后就可以使用你在配置应用中设置的属性,查看和控制你的烟雾探测器了(图9)。这里,我们看到的是客房的烟雾探测器,界面上有相应的域用于监视当前状态并控制烟雾探测器状态,还有电池电压和电池电压历史数据域。

图9:Arrayent公司查看烟雾探测器状态的实用工具窗口。
图9:Arrayent公司查看烟雾探测器状态的实用工具窗口。


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