本文可作為初步指南，幫助那些幾乎沒有射頻或藍(lán)牙專業(yè)知識(shí)的人開始物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 設(shè)計(jì)并快速進(jìn)入市場(chǎng)。

物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域繼續(xù)快速增長。在健身和活動(dòng)追蹤器、智能手表、聯(lián)網(wǎng)汽車等之間，消費(fèi)者驅(qū)動(dòng)的利用設(shè)備和小工具中的各種傳感器來檢索可測(cè)量數(shù)據(jù)的愿望空前高漲。物聯(lián)網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)將是大眾市場(chǎng)的支持，并通過易于使用、易于部署的無線技術(shù)和可以將計(jì)算資源驅(qū)動(dòng)到設(shè)備的復(fù)雜傳感器來創(chuàng)造物聯(lián)網(wǎng)的可訪問性。這種方法可以減少原本委托給云的繁重工作，從而可以創(chuàng)建更節(jié)能的解決方案，提供世界一流的性能和環(huán)境/用例準(zhǔn)確性。

希望進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)的原始設(shè)備制造商 （OEM） 需要考慮幾個(gè)因素，包括他們的設(shè)計(jì)理念。進(jìn)入消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)通常會(huì)推動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、直觀的設(shè)置和操作與延長電池壽命的平衡，同時(shí)降低功耗、成本和外形尺寸。為了滿足這些需求，應(yīng)該從一開始就選擇正確的通信技術(shù)。

低功耗藍(lán)牙（BLE 或藍(lán)牙智能對(duì)許多人來說）可以輕松使用。當(dāng)藍(lán)牙 SIG 宣布正式采用藍(lán)牙核心規(guī)范 4.0 版時(shí)，它包含了藍(lán)牙智能（低能耗）功能，為開發(fā)人員提供了一種簡(jiǎn)單有效的方法，可以通過手機(jī)和平板電腦等支持 BLE 的平臺(tái)為嵌入式設(shè)備實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)連接。一系列加速度計(jì)；磁力計(jì)；紅外溫度、霍爾效應(yīng)、位置、雷達(dá)和光傳感器；現(xiàn)在可以快速啟用數(shù)百個(gè)其他設(shè)備并將其部署為連接互聯(lián)網(wǎng)的“事物”。

盡管如此，開發(fā)人員應(yīng)該意識(shí)到，在創(chuàng)建支持物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 的產(chǎn)品時(shí)，存在幾個(gè)項(xiàng)目級(jí)別的挑戰(zhàn)。在開始項(xiàng)目之前了解挑戰(zhàn)可以節(jié)省時(shí)間、精力和金錢，并且精通設(shè)備和模塊提供商部署的新興應(yīng)用程序開發(fā)解決方案和生態(tài)系統(tǒng)也可以使開發(fā)人員受益。最重要的是，請(qǐng)記住“易用性”是與以前“綁定”解決方案集成的主要驅(qū)動(dòng)因素，這對(duì)于成功的設(shè)備至關(guān)重要。

選擇正確的無線技術(shù)

如前所述，選擇一種技術(shù)來實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的連接是關(guān)鍵。隨著消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品在便攜性、移動(dòng)性和更長的電池壽命方面變得越來越小、越來越方便，直接互聯(lián)網(wǎng)連接的電路被犧牲了。但是，智能手機(jī)和平板電腦允許外部設(shè)備通過自己的連接方式充當(dāng)網(wǎng)關(guān)，將數(shù)據(jù)連接到互聯(lián)網(wǎng)并將數(shù)據(jù)發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)。這使得手機(jī)和平板電腦成為尋求將基于傳感器的嵌入式設(shè)備連接到 Internet 的開發(fā)人員的理想選擇。外部設(shè)備與智能手機(jī)和平板電腦的可用無線連接選項(xiàng)列表可以縮小到 Wi-Fi、藍(lán)牙和近場(chǎng)通信 （NFC），每個(gè)選項(xiàng)的特性都在圖 2 中列出。

【圖2 | Wi-Fi、藍(lán)牙和近場(chǎng)通信 （NFC） 是設(shè)計(jì)工程師最常用的無線連接選項(xiàng)。這里列出了它們的一些基本特征。］

眾所周知，經(jīng)典藍(lán)牙和 Wi-Fi 在基于應(yīng)用程序和用例運(yùn)行時(shí)會(huì)不斷消耗電池壽命，因此此類協(xié)議可能更適合流式傳輸和高數(shù)據(jù)速率應(yīng)用程序，而不是發(fā)送少量數(shù)據(jù)包突發(fā)。相比之下，BLE 的功耗非常低，這要?dú)w功于其數(shù)據(jù)交換的性質(zhì)。確定您的產(chǎn)品應(yīng)使用哪種無線連接方法取決于應(yīng)用需求。在大多數(shù)情況下，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都符合相同的設(shè)計(jì)原則：在保持良好電池壽命的同時(shí)實(shí)現(xiàn)連接、體積小、重量輕、成本低。因此，BLE 發(fā)現(xiàn)自己在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中占據(jù)了一席之地，因?yàn)橛袔讉€(gè)不同的因素可以滿足這些需求：

? 許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備是由短距離通信驅(qū)動(dòng)的。BLE 在低范圍內(nèi)以盡可能低的功耗運(yùn)行，這是此類通信的理想選擇。

? IoT 設(shè)備通常充當(dāng)邊緣設(shè)備角色，有助于降低其功耗。處于中心角色的設(shè)備——通常是智能手機(jī)或平板電腦本身——由于其連續(xù)掃描性質(zhì)和連接到它們的設(shè)備數(shù)量而受到稍高的功耗。

? BLE 的低功耗直接歸因于設(shè)備的尺寸。支持 BLE 的設(shè)備通常只能在紐扣電池上運(yùn)行。這有助于減小這種裝置的總體尺寸、重量和成本。

? BLE 保持低數(shù)據(jù)速率并在較長的時(shí)間間隔內(nèi)交換小信息包。這對(duì)于不經(jīng)常發(fā)送短數(shù)據(jù)位的設(shè)備非常有用，因?yàn)樗梢宰畲笙薅鹊匮娱L處于低功耗模式時(shí)的空閑時(shí)間。

? BLE 經(jīng)過優(yōu)化，可將連接和數(shù)據(jù)交換之間的時(shí)間縮短到幾毫秒內(nèi)，典型的連接和斷開周期僅持續(xù)約 6 毫秒。然后協(xié)議斷開連接并返回空閑模式。這是發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備的關(guān)鍵。

? 許多支持BLE 的設(shè)備與移動(dòng)操作系統(tǒng)本機(jī)兼容。這使得它們非常適合與大多數(shù)智能手機(jī)和平板電腦一起使用

但是，每個(gè)連接選項(xiàng)都有其優(yōu)點(diǎn)，因此選擇一個(gè)而不是另一個(gè)是特定于應(yīng)用程序的。雖然藍(lán)牙不提供 Wi-Fi 的數(shù)據(jù)速率和速度，但它提供了更好的電池壽命比。NFC 設(shè)備的功耗最低，但范圍有限。此外，支持藍(lán)牙的設(shè)備可以輕松地與智能手機(jī)和平板電腦配對(duì)，以創(chuàng)建可訪問 Internet 的 ad hoc 網(wǎng)絡(luò)。

鑒于上述方法，BLE 似乎脫穎而出，成為通過使用移動(dòng)設(shè)備作為網(wǎng)關(guān)為嵌入式設(shè)備實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)連接的最可行標(biāo)準(zhǔn)。

開始開發(fā)

有了對(duì) BLE 的基本了解后，讓我們考慮一下應(yīng)用程序開發(fā)。開始該過程時(shí)有很多選擇，因?yàn)橛性S多開發(fā)工具可用于幫助創(chuàng)建應(yīng)用程序和定制設(shè)計(jì)。App Inventor、Appcelerator、Atmosphere、MoSync、Phonegap 等平臺(tái)允許輕松開發(fā)移動(dòng)應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序可以針對(duì)嵌入式解決方案進(jìn)行定制并在多個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試。幾乎沒有 RF 或 BLE 專業(yè)知識(shí)的用戶會(huì)發(fā)現(xiàn) Atmosphere 開發(fā)平臺(tái)特別有趣。有了它，開發(fā)人員可以使用基于 Web 的拖放工具同時(shí)創(chuàng)建嵌入式設(shè)備固件和移動(dòng)應(yīng)用程序。此外，Atmosphere 提供了一個(gè)傳感器庫，無需編碼即可集成到設(shè)計(jì)中。

Atmosphere 使用各種“元素”來幫助輕松創(chuàng)建項(xiàng)目。元素是執(zhí)行各種功能的預(yù)制代碼塊，當(dāng)添加到項(xiàng)目中時(shí)還可以表示傳感器，使用戶無需了解編程語言或編碼即可輕松創(chuàng)建項(xiàng)目。每當(dāng)將元素放置在用戶界面中時(shí)，它都會(huì)自動(dòng)為移動(dòng)應(yīng)用程序（可以隨意設(shè)計(jì)和修改）和嵌入式系統(tǒng)創(chuàng)建代碼。元素可以以無數(shù)種方式連接，以利用各種傳感器并擴(kuò)展項(xiàng)目的功能。

入門工具和技術(shù)

在所有無線標(biāo)準(zhǔn)中，面向小工具的藍(lán)牙已成為個(gè)人設(shè)備互連的中流砥柱，借助 BLE，我們將看到新興物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的指數(shù)級(jí)增長。開發(fā)人員可以通過選擇正確的無線技術(shù)、工具和軟件將其基于傳感器的嵌入式設(shè)備連接到 Internet，從而大大加快產(chǎn)品上市時(shí)間。

審核編輯：郭婷