本文可作為初步指南，幫助那些幾乎沒有射頻或藍牙專業(yè)知識的人開始物聯網 （IoT） 設計并快速進入市場。

物聯網領域繼續(xù)快速增長。在健身和活動追蹤器、智能手表、聯網汽車等之間，消費者驅動的利用設備和小工具中的各種傳感器來檢索可測量數據的愿望空前高漲。物聯網面臨的挑戰(zhàn)將是大眾市場的支持，并通過易于使用、易于部署的無線技術和可以將計算資源驅動到設備的復雜傳感器來創(chuàng)造物聯網的可訪問性。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/用例準確性。

希望進入物聯網的原始設備制造商 （OEM） 需要考慮幾個因素，包括他們的設計理念。進入消費物聯網市場通常會推動設計實現簡單、直觀的設置和操作與延長電池壽命的平衡，同時降低功耗、成本和外形尺寸。為了滿足這些需求，應該從一開始就選擇正確的通信技術。

低功耗藍牙（BLE 或藍牙智能對許多人來說）可以輕松使用。當藍牙 SIG 宣布正式采用藍牙核心規(guī)范 4.0 版時，它包含了藍牙智能（低能耗）功能，為開發(fā)人員提供了一種簡單有效的方法，可以通過手機和平板電腦等支持 BLE 的平臺為嵌入式設備實現互聯網連接。一系列加速度計；磁力計；紅外溫度、霍爾效應、位置、雷達和光傳感器；現在可以快速啟用數百個其他設備并將其部署為連接互聯網的“事物”。

盡管如此，開發(fā)人員應該意識到，在創(chuàng)建支持物聯網 （IoT） 的產品時，存在幾個項目級別的挑戰(zhàn)。在開始項目之前了解挑戰(zhàn)可以節(jié)省時間、精力和金錢，并且精通設備和模塊提供商部署的新興應用程序開發(fā)解決方案和生態(tài)系統也可以使開發(fā)人員受益。最重要的是，請記住“易用性”是與以前“綁定”解決方案集成的主要驅動因素，這對于成功的設備至關重要。

選擇正確的無線技術

如前所述，選擇一種技術來實現物聯網設備的連接是關鍵。隨著消費者物聯網產品在便攜性、移動性和更長的電池壽命方面變得越來越小、越來越方便，直接互聯網連接的電路被犧牲了。但是，智能手機和平板電腦允許外部設備通過自己的連接方式充當網關，將數據連接到互聯網并將數據發(fā)送到互聯網。這使得手機和平板電腦成為尋求將基于傳感器的嵌入式設備連接到 Internet 的開發(fā)人員的理想選擇。外部設備與智能手機和平板電腦的可用無線連接選項列表可以縮小到 Wi-Fi、藍牙和近場通信 （NFC），每個選項的特性都在圖 2 中列出。

【圖2 | Wi-Fi、藍牙和近場通信 （NFC） 是設計工程師最常用的無線連接選項。這里列出了它們的一些基本特征。］

眾所周知，經典藍牙和 Wi-Fi 在基于應用程序和用例運行時會不斷消耗電池壽命，因此此類協議可能更適合流式傳輸和高數據速率應用程序，而不是發(fā)送少量數據包突發(fā)。相比之下，BLE 的功耗非常低，這要歸功于其數據交換的性質。確定您的產品應使用哪種無線連接方法取決于應用需求。在大多數情況下，物聯網設備都符合相同的設計原則：在保持良好電池壽命的同時實現連接、體積小、重量輕、成本低。因此，BLE 發(fā)現自己在物聯網設備中占據了一席之地，因為有幾個不同的因素可以滿足這些需求：

? 許多物聯網設備是由短距離通信驅動的。BLE 在低范圍內以盡可能低的功耗運行，這是此類通信的理想選擇。

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

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

? BLE 保持低數據速率并在較長的時間間隔內交換小信息包。這對于不經常發(fā)送短數據位的設備非常有用，因為它可以最大限度地延長處于低功耗模式時的空閑時間。

? BLE 經過優(yōu)化，可將連接和數據交換之間的時間縮短到幾毫秒內，典型的連接和斷開周期僅持續(xù)約 6 毫秒。然后協議斷開連接并返回空閑模式。這是發(fā)送數據的設備的關鍵。

? 許多支持BLE 的設備與移動操作系統本機兼容。這使得它們非常適合與大多數智能手機和平板電腦一起使用

但是，每個連接選項都有其優(yōu)點，因此選擇一個而不是另一個是特定于應用程序的。雖然藍牙不提供 Wi-Fi 的數據速率和速度，但它提供了更好的電池壽命比。NFC 設備的功耗最低，但范圍有限。此外，支持藍牙的設備可以輕松地與智能手機和平板電腦配對，以創(chuàng)建可訪問 Internet 的 ad hoc 網絡。

鑒于上述方法，BLE 似乎脫穎而出，成為通過使用移動設備作為網關為嵌入式設備實現物聯網連接的最可行標準。

開始開發(fā)

有了對 BLE 的基本了解后，讓我們考慮一下應用程序開發(fā)。開始該過程時有很多選擇，因為有許多開發(fā)工具可用于幫助創(chuàng)建應用程序和定制設計。App Inventor、Appcelerator、Atmosphere、MoSync、Phonegap 等平臺允許輕松開發(fā)移動應用程序，這些應用程序可以針對嵌入式解決方案進行定制并在多個平臺上進行測試。幾乎沒有 RF 或 BLE 專業(yè)知識的用戶會發(fā)現 Atmosphere 開發(fā)平臺特別有趣。有了它，開發(fā)人員可以使用基于 Web 的拖放工具同時創(chuàng)建嵌入式設備固件和移動應用程序。此外，Atmosphere 提供了一個傳感器庫，無需編碼即可集成到設計中。

Atmosphere 使用各種“元素”來幫助輕松創(chuàng)建項目。元素是執(zhí)行各種功能的預制代碼塊，當添加到項目中時還可以表示傳感器，使用戶無需了解編程語言或編碼即可輕松創(chuàng)建項目。每當將元素放置在用戶界面中時，它都會自動為移動應用程序（可以隨意設計和修改）和嵌入式系統創(chuàng)建代碼。元素可以以無數種方式連接，以利用各種傳感器并擴展項目的功能。

入門工具和技術

在所有無線標準中，面向小工具的藍牙已成為個人設備互連的中流砥柱，借助 BLE，我們將看到新興物聯網領域的指數級增長。開發(fā)人員可以通過選擇正確的無線技術、工具和軟件將其基于傳感器的嵌入式設備連接到 Internet，從而大大加快產品上市時間。

審核編輯：郭婷