安全性被認為是大規模采用物聯網的主要障礙之一，Target 和 Home Depot 安全漏洞等案例助長了爭論。

另一方面，大數據被認為是物聯網生態系統貨幣化的關鍵。物聯網解決方案的強大之處在于它可以提供給物聯網服務提供商的有關客戶端/用戶的數據。物聯網開發人員正在花費大部分資源尋找收集和分析數據的方法，而且他們收集的越多，效果就越好。扭曲和陷阱在于，通過系統移動的數據量可能會淹沒系統的服務器和集線器，并使數據庫不堪重負。

這不僅是一個規模問題，而且是數據的質量和相關性問題。當今有大量新的和復雜的傳感器可以輕松連接到控制器并通過網絡進行通信，熱心的工程師和產品經理樂于接受這項技術并采用他們可以獲得的所有傳感器。數據也是如此——越大越好。

這種任何數據都是好數據，我們將在服務器端進行管理的方法，可能是產品經理需要控制的最大問題之一。新的傳感器技術使新系統能夠以低成本監控大量參數，并通過寬帶通信將所有數據發送到大型分布式硬盤驅動器組。這對每個工程和產品經理來說聽起來都很棒，但這也可能是一個陷阱。

在過去的幾個月里，我與很多物聯網供應商合作過，在我看來，他們都過于癡迷于收集數據。在一個案例中，它是對汽車輪胎氣壓的連續監測——每分鐘監測幾次。該數據與 GPS 位置一起發送到服務器。這是一個改裝系統，并未集成到車內的其他監控系統中。

我們真的需要通過這個決議了解這些信息嗎？僅發送更改或當壓力低于或高于臨界水平然后發送 GPS 位置不是更有效嗎？另一家公司正在以 10 赫茲的速率和 10 位分辨率監測多個位置的體溫。我們的體溫變化那么快嗎？我們真的需要 10 位分辨率來進行這種測量嗎？

這個問題的含義不僅僅是數據。在這兩種情況下，電池功耗都是一個關鍵的設計方面。降低功耗實際上是采用這些產品的關鍵。降低采樣率可以讓系統在睡眠模式下花費更多時間，從而減少功耗。減少通過無線接口發送的數據大小（大多數物聯網系統中的主要耗電量）也可以顯著降低功耗。

減小數據大小的另一個選擇是從 10 位 A/D 部分轉移到 8 位部分。這樣可以減少50%的功耗。

這種更多數據方法背后的一個概念是處理服務器中所有數據的能力。這種“讓我們獲取所有數據并在以后弄清楚需要什么”的方法在某些情況下可能很有用，但找到在物聯網邊緣設備上進行更多處理的方法可以減少發送的數據量。這可以使系統能夠使用更小帶寬、更低功率的通信和整體更低的功耗。實現這種方法的一個限制是在設備端增加了復雜性，并且需要在將數據發送到服務器之前運行一些后臺處理以在本地分析數據。

1. 通用嵌入式控制系統的時序。

圖 1 展示了一個典型的嵌入式控制系統，它可以是 IoT、M2M 或工業控制系統的一部分。系統以定時器輸入定義的定時周期連續運行（在無限循環中運行）。這個例子展示了一個從兩個傳感器讀取數據的系統；一個是通過系統寄存器訪問的 ADC，另一個通過 I2C 串行總線連接。該信息和其他一些數字輸入數據在每個周期都發送到主處理器。示例系統還顯示了一個通用系統中斷服務程序 （ISR） 和一些外部執行器的激活。在這個示例系統中，每個周期都會收集數據并發送到主機；您可以看到大量時間用于空閑和等待外部響應。

此示例中的 CPU 利用率約為 60%，這意味著在 40% 的時間里，CPS 正在運行并消耗電力而沒有任何有意義的好處。在這種情況下提高系統性能的一種方法是使用硬件睡眠模式。將 CPU 和相關設備置于睡眠模式將顯著降低空閑時間的功耗，在許多情況下可降低 90% 以上。開發人員面臨的問題是管理系統及時進入和退出睡眠模式。

2.并行數據處理的時序。

在圖 1 所示的系統中，空閑模式所花費的時間約為總處理時間的 40%。圖 2 顯示了相同的系統，但具有并行處理架構。該系統使用空閑模式所花費的時間在本地處理收集的數據。該系統還可以收集數據進行統計，并將其整合到一個傳輸周期中。這可以減少發送到主機的數據量，或者使系統能夠在某種程度上獨立于主機工作。

為了實現這種方法，許多開發人員正在使用 RTOS 來管理系統的不同進程。這些開發人員面臨的問題是運行 RTOS 所需的額外資源，包括更強大的處理器。這不是一種有效的方法，甚至在涉及具有較小控制器的舊設備時也可能無法實現。這就是 SynthOS（一種特定于應用程序的操作系統生成工具）可以介入的地方，因為它將需要在控制器上運行的不同任務的源代碼作為輸入，并構建一個完整的系統來管理這些任務的執行在一個簡單的配置文件上。

使用 SynthOS，用戶可以定義負責從系統傳感器收集數據的主要任務。它還可以生成其他任務來監控這些傳感器或使用基于中斷的監控。用戶可以定義任務以在將數據發送到服務器之前對其進行處理。這些任務可以定義為在后臺以較低的優先級運行。用戶可以在后臺運行過濾、平均或最小/最大檢測并最小化發送的數據。SynthOS 還可以管理睡眠模式操作——它將系統置于可以在中斷時喚醒的睡眠模式。由于需要傳輸到服務器、保存在服務器上和由服務器處理的數據更少，這種方法還可以降低設備端的功耗。

審核編輯：郭婷