如何投资一次来开发无限的物联网应用程序

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大家好,非常感谢参加本次网络研讨会。 本次网络研讨会将介绍有关基于物联网 应用的基础知识。 另外,还将向您介绍在将物联网集成到 微控制器中时将会面临的 一些挑战。 同时,您将学会利用 TI SimpleLink 硬件、软件和工具产品组合, 在 MCU 和无线 MCU 中 通过 100% 代码重用, 为您的物联网设计实现单一开发环境。 那么,让我们开始吧。 那么什么是物联网? 物联网是指将物、人和云服务 通过互联网连接在一起,从而实现 新的使用示例和业务模式。 为何是现在? 为何是今天? 越来越多的产品正借助 微控制器来增加智能度以支持越来越复杂的控制。 添加连接正变得越来越简单、越来越便宜。 低功耗半导体可实现更多 电池供电的应用。 Wi-Fi 和互联网访问广泛可用。 平板电脑、PC 和智能手机也已广泛普及, 并可用作网关。 通过连接可实现通过互联网进行控制、 [听不清] 和更新系统软件的功能。 因此,物联网将有望改变我们的生活方式。 从楼宇和家庭自动化到可穿戴产品, 从汽车和智慧城市到医疗保健, 物联网触及我们生活的方方面面。 如今,恒温器、能量计、照明 控制系统、音乐流和控制系统、 远程视频流播放盒、泳池系统和 灌溉系统等已经实现了联网。 这些数不胜数,而且越来越多。 大多数系统都有通过网站实现的某种连接, 以便用户可以通过标准Web 浏览器或智能手机应用 进行管理。 但未来的物联网会怎样呢? 那么,让我们暂且假设我正在旅行, 我预订的酒店知道 我即将到达。 而且,他们知道我的大致抵达时间, 因为我已经允许 Apple和 Google 跟踪我的位置。 他们还知道我旅途炎热,大汗淋漓, 因为我的智能手表包含温度 和湿度传感器。 我将要入住的酒店房间目前处于停用状态, 灯未点亮,窗帘紧闭。 房间温度保持最佳温度级别。 我一抵达,服务员就认出了我。 他会打开我的车门,并且汽车会调整座位, 因为它检测到这是服务员。 在接近酒店大厅时, 便可以在我的智能手机上使用一款安全密钥应用。 当我到达电梯处时, 房间温度已进行调整, 与我的智能手表设置和传感器相匹配。 光线强度、音乐风格及隐私环境 都符合我的要求。 因为我很热,出了很多汗, 因此还准备了热水,以备 在我进入房间后沐浴之用。 当我来到房间门口时,安全密钥应用会解锁房门。 在我安顿下来准备休息后,灯将会熄灭, 而且可将温度设置调整到我的偏好 睡眠温度。 在这个奇妙的情形中,这个 连锁酒店的每个房间都布置有多个传感器 和传动器。 每辆出租车也都如此。 我穿戴着多个传感器和传动器, 例如通过手表振动以发出提醒。 另外,虽然这些互联设备 是我所进行的活动的网关之一,但我并未 与我的智能手机触摸屏不断地交互来指示它们采取行动。 未来,每天会有无数的人这么做。 我们将生活在数据之中。 物联网的这种愿景不会马上实现, 但正在逐步变为现实。 物联网正朝着引爆点发展。 据估计,到 2020 年, 将会有 200 亿个设备在互联网上相互通信。 因此,挑战就摆在我们面前。 我们如何让物联网易于使用、 具有成本效益、安全且高效? 的确,这很有挑战。 碎片化的生态系统、感应复杂环境、 低功耗、安全性、多连接选项 以及连接到云, 这些都将是物联网会 带给您的常见挑战。 好了,下面首先谈一谈碎片化的生态系统 和连接选项。 与嵌入式系统开发 相关联的软件挑战 近年来增长显著。 这些系统将借助更高速度的接口 和多连接选项进一步丰富功能, 从而迫使需要更复杂的调度算法 以及更大的功耗 [听不清]。 [? 终端产品 ?] 需求瞬息万变,公司通过对其基础产品 进行差异化改变来努力服务 多个市场。 随着上市时间窗口的缩小, 开发人员需要使用具有直观抽象 层次和操作系统支持的强大 软件基础才能实现更快的应用方程。 此基础应支持能够轻松地重复使用 应用代码的广泛器件产品组合, 以便初始投资可以移植到 具有不同系统要求的各种产品中。 接下来,我将向您举例说明这一点。 在一个典型的开发情形中, 客户最初可能开发 独立的超低功耗恒温器。 随着业务的增长和客户需求的变化, 客户发现需要开发支持 Wi-Fi 的恒温器, 以使终端用户能够在家庭自动化中利用 Wi-Fi 连接。 一段时间之后,客户还发现需要蓝牙 低耗能恒温器手机配对, 于是他们开发了另一种恒温器。 现在,客户还打算建立 一个离开传感器网络或一种工业环境。 恒温器的功能没变, 因此,该客户的目标是能够重复使用 为独立式恒温器开发的传感器, 对吧? 但是,设计新的产品和应用 并不像看起来那样容易。 从头开始开发新产品 可能需要在工具、软件 和时间方面进行大量投资才能了解新的设计 环境。 因此,这些是客户在使用 这些新设计环境时将会遇到的一些 问题。 我们看到的正是这些新的工具工作室, 它们有详尽的文档吗? 是否有培训可帮助设计人员更快上手? 软件使用什么类型的 API? 它们采用行业标准还是专有标准? 在多大范围上支持底层 器件产品系列? 如何支持软件和工具? TI 认识到了所有这些疑问和问题, 而且我们正在重新定义这一能力。 开发一种互联的应用 颇具挑战性,耗费时间并且成本高昂。 因此我们需要一种统一标准的平台软件解决方案 以及硬件和资源。 SimpleLink 微控制器MCU 软件开发套件 SDK 是一整套经过验证、 配备全套文档的驱动程序、堆栈 和代码示例,工程师可 借助 SimpleLink联网 MCU 系列 开发创新型和差异化的应用。 TI 围绕我们的微控制器和网络处理器, 为 SimpleLink MCU 平台提供一个统一的 开发人员生态系统。 这一强大的[? 主张 ?] 将基本软件组件和易于使用的示例 封装在一个全面的软件包中,从而提供 统一和一致的体验。 客户在使用 TI [听不清]MCU 来快速高效开发 新应用程序所需的一切 都包含在该 SDK 中。 从驱动程序和通信堆栈到操作系统内核,无所不包 该 SDK 也很好地集成到了 开发环境中,便于用户 使用高级调试功能。 凭借 TI 的全新 SimpleLink微控制器平台, 它在单个软件开发环境中 提供最广泛的联网 ARM 微控制器 产品系列,为开发人员树立了 新的标准,为您的物联网 (IoT) 应用 提供灵活的硬件、软件和工具选项。 TI 的 SimpleLink平台可实现 前所未有的可扩展性。 只需投资一次SimpleLink 软件开发套件, 即可通过 100% 的代码可移植性在整个产品系列中利用 此套件。 这就是 SimpleLinkMCU 平台的意义所在。 TI 的 SimpleLink MCU SDK可针对业界最广泛的 联网 MCU 产品系列加快开发速度 并简化其中产品的移植,从而随着客户需求 和连接标准要求的不断发展, 在产品系列中提供灵活应变能力。 该 SDK 支持 SimpleLink MCU产品组合中的所有器件, 包括 MSP432。 它是采用14 位 [? AVC ?] 的超低功耗 ARM Cortex-M4, 已针对无线主机 MCU进行优化, 用于捕获和处理高精度模拟信号,包括CC3220 器件,其具有集成 Wi-Fi 和高级安全功能的 ARM Cortex-M4 MCU, 另外还有 CC2640、CC1310 和 CC1350 无线 MCU。 用于高性能射频 应用的 低功耗无线ARM [? Cortex-M3 ?] 微控制器, 这些器件支持许多无线标准, 包括蓝牙、低能耗和 [听不清] 标准, 例如无线 M-Bux、Sigfox 和 [听不清], 还具有双频带功能。 此外还将支持ZigBee 和 Thread。 那么,让我们返回到前面的示例中。 SimpleLink SDK 可最大限度地提高开发人员的 投资回报。 此 SDK 允许设计人员在一个诸如 MSP432 的 简单 MCU 上开发应用, 然后在诸如 CC3220无线 MCU 的 各种 SimpleLink MCU 上重复使用该应用,以便添加 新功能而不必从头开始设计。 这也适用于蓝牙低耗能 和 [听不清] 产品。 因此,您最终将能够在您的 所有产品中重复使用您的代码。 所以,在更深入了解SimpleLink 平台后, 开发人员将会在整个SimpleLink 产品组合中 获得始终如一的体验。 它支持多个ID,包括 第三方,如 IAR、Keil 或 GCC, 以及 TI 的基于Eclipse 的 CCS,即 Code‭ Composer Studio。 为库、工具、示例和文档指定了 一致的基础架构,以便用户可以 利用其现有的 ID专业技术并 将精力集中在对于其产品来说至关重要的功能之上。 使用 SDK 的一些优势包括 您在使用各种SimpleLink MCU 产品时都可获得一致的客户体验。 您可以最大限度地提高重复使用率和可移植性。 [听不清] 扩展该功能将会非常容易。 今后几年里,您将能够利用 SimpleLink MCU之间的 [听不清] 兼容性。 您还将确立标准。 您将知道每次在每个器件上期待什么, 到何处查找资源。 好了,现在让我们谈一谈复杂感应环境。 我们一直在尝试寻找创新的 感应方式并从现实世界向云 提供信息。 没有感应,便不会有物联网。 整个物联网系统始于传感器, 测量万物的微小器件[? 或节点 ?], 创建了数据并发送给其他节点或发送到云。 无论是感应您家中的门是否打开、 您汽车的机油是否需要更换, 还是感应装配线上的某件设备是否即将发生故障, 传感器都可收集关键信息。 感应技术是一种关键微分器, 我们需要创新的感应方式来提供 此信息。 TI 提供多种感应技术,可用于 各种不同的应用。 其中一些应用包括生物传感、 照明、接近、湿度、位置、温度等。 SimpleLink MSP432 器件具有一个集成式 ADC-14, 可用于实现与前述传感器和技术的 接口连接。 ADC-14 是一款 14 位 SAR ADC。 它使用灵活,并且易于设置。 它具有 8 位、10 位、12 位乃至 14 位的可编程分辨率。 它可以配置为单端或 差动输入模式。 而最重要的是,所有的 ADC 驱动器 和 API 都是 SimpleLinkSDK 的组成部分。 ADC-14 还具有高性能。 使用内部基准时, 您可以实现高达13.2 位的 ENOB。 此外,它还提供高达 每秒 1 兆次采样的快采样率。 同时,它可以快速启动。 ADC-14 的功耗也很低。 它可在低至 1.6 伏的电压下工作,并且它 支持多种电源模式。 现在,让我们来谈谈电源。 电源至关重要,许多物联网应用 都需要依赖电池运行数年并降低总体 能耗。 物联网内的许多联网器件 都是节点,其中包含可以收集数据的 微控制器、传感器、无线器件和传动器。 在许多情况下,这些节点都将依赖电池工作, 或者根本不使用电池,而是通过 能量收集获取电力。 尤其是在工业环境中, 这些节点将被置于难以触及或根本无法触及的 区域。 这意味着它们必须能够依赖单块纽扣电池 连续工作数年并传输数据。 好了,电源至关重要,我们需要对任何应用都使用 最低功耗的解决方案。 那么,TI 如何实现这一目标? 在使用低能耗远程节点、灵活的电源管理器件, 当然还有能量收集的情况下, 电池的安装、维护和维修困难重重, 而且费用高昂。 对于几乎多达 200 亿的节点,其中大多数 都不是插入到墙壁电源插座中。 没人愿意每年更换 200 亿个电池。 同样,电源在所有阶段都极为重要, 其中包括全工况传感、数据处理和通信阶段。 收集电能以延长电池寿命 可以部分解决问题。 目标是将电池寿命延长 10% 或 20%。 消费类电子产品的更换速度通常较快, 而物联网技术在工业应用中的使用 则较为长久。 通过使用能量收集来延长电池寿命, 电池可以持续工作 20 到 30 年, 直到需要更换整个节点。 在某些情况下,可以使用能量收集, 因此,节点甚至可以不依赖于电池来运行。 但诚实地讲,高性能、低功耗 器件永远不会过时。 具有超低功耗体验的SimpleLink MSP432 就是高性能、低功耗器件的很好示例。 MSP432 是同类最佳典范,其超低功耗基准 得分为 192。 在 ARM [听不清]微控制器中,它的性能 是最高的。 由于具有内置电源稳压器、LDO 和直流/直流选项,因此在有源模式下 实现了高效节能。 在睡眠模式下,MSP432可实现低于 660 毫微安培的 电流,并且它可以利用多种电源 从深度睡眠模式下唤醒。 同时,它采用一个灵活的电源。 电源电压范围从 1.62[? 点 ?] 伏到 3.7 伏。 必须说明的是,该器件 在 1.62 伏下才能充分发挥功能。 作为 SimpleLink SDK 的一部分 其包含了电源管理[听不清], 以便在所有 SimpleLink微控制器中使用并提高 可移植性。 接下来,我们谈一谈安全性。 我们可以将整个系统的安全性 视为物联网进行广泛应用的最大障碍。 安全至关重要。 保护用户的隐私和制造商的 IT 是必需的条件。 随着越来越多的器件变得智能, 越来越多的入口点将面临更多潜在的安全漏洞。 德州仪器 (TI)正在想方设法 构建最先进的硬件安全机制, 同时使其保持小巧的外形、低廉的成本和较低的功耗。 除此之外,我们正在投入巨资研发集成式 安全协议和安全软件, 以便让客户尽可能 简单地实施安全措施。 SimpleLink 密码和SimpleLink SDK 就是很好的示例。 同样,安全是一个必需条件,我们需要一种内置的硬件 安全技术。 随着网络化的不断发展, 数据传输流量每 10 年几乎就会翻一番, 人们对安全性、隐私性的关注也在 与日俱增。 德州仪器 (TI)可提供安全解决方案, 帮助客户检测由外来因素造成的 恶意或无意行为,避免客户的器件、 解决方案或服务受到影响,并针对 有关情况及时做出响应。 安全措施必须有效、便于实施并且透明。 我们在所有层次上都需要集成的安全性。 同样,SimpleLinkMSP432 是在所有层次 提供保护的不错示例。 凭借 AES 256 和CRC-32 加速器, MSP432 提供动态硬件加密、 128 位真随机种子,用于生成随机密钥。 并且这些可用于安全通信和固件 更新。 现在,对于固件更新,工厂引导加载程序 赋予您灵活性和安全性。 它提供经过密码身份验证的固件 更新。 此外,它还提供多个选项,用于在安全器件中 更新代码。 例如,您可以在安全器件上执行 加密或解密的更新。 例如,假设您拥有全芯片安全 并想要解密该更新,您可以这样做, 或者假设您拥有全芯片安全 并需要加密的更新。 对于 JTAG 安全性,您可以执行全芯片安全, 甚至锁定所有的JTAG 开发。 换言之,器件完全锁定, 不能从外部访问。 但该器件内的所有存储区 都可由用户的代码进行访问。 借助于 IP 保护,您可以保护存储区域。 您可以配置多达四个区域性安全区, 以保护用户的 IP,避免读取或写入访问。 用例之一就是保护来自不同供应商的代码。 另外,只能由该特定区域内的 代码访问安全区。 不能进行 JTAG 访问,也不能由该区域外部的代码进行访问。 最酷的是我们拥有适用于 JTAG 和 高级 IP 保护的GUI 配置工具, 可帮助用户轻松使用 这些特定功能。 总之,连接到云非常重要。 物联网应用需要端到端解决方案, 包括云服务。 物联网的价值来自于在云服务上运行的数据。 与连接一样,有许多 云服务选项,这也是 物联网世界中的另一个复杂点。 有形形色色而且数目繁多的 云提供商,对于如何 在云上连接和管理器件, 尚无一致的标准。 因此在传感器节点之外进行端到端连接 存在着挑战,对吧? 要实现轻松集成,所需的就是一个由云合作伙伴 构成的生态系统。 为了满足使用多项云服务的客户的需求, 德州仪器 (TI) 开发了最大的物联网云 生态系统,其中包含 20 多个拥有集成 TI 技术解决方案的 云提供商。 换言之,TI 直接支持多个云 供应商。 另外,[听不清] SimpleLink SDK使用 POSIX API 的一个子集。 这使得使用 Linux 应用中的代码变得更为轻松, 而这正是我们的大多数云合作伙伴正在使用的功能。 换句话说,他们可以将他们的应用轻松地放到 我们的 SimpleLink 器件中。 总之,TI 提供了一个适合您的所有物联网 需求的平台解决方案。 凭借业界最广泛的产品组合, TI 可以提供创新型、低功耗且易于使用的解决方案, 支持您的物联网设计。 TI 通过提供硬件、软件和支持,使物联网内的一切实现互联, 从而使得应用开发变得更加简单。 因此,请开始使用此功能、物联网产品, 并实现与云的连接。 最后,您可能已经知道, SimpleLink MSP432 是适用于无线连接的 最佳配套 MCU。 ADC-14 可为您的无线应用增加 高精度模拟功能。 另外,它还为您提供内存可扩展性, 以支持多个物联网协议 和顶级应用。 同时,它还可借助于 IP 保护, 以一种安全方式实现无线更新。 非常感谢您的收看,请489
课程介绍 共计1课时,28分17秒

如何投资一次来开发无限的物联网应用程序

MCU IOT

本培训将讨论基于IoT的应用的基础知识,并讨论将微控制器(MCU)与云集成前的五大挑战。

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