IoT应用设计方案浅析

大量的研究指出，智能家居和可穿着设备是目前最风行的物联网应用于。嵌入式的MCU是这些物联网应用程序的核心。然而，为了在这个较慢而有竞争力的市场上沦为一个有效地的基础，嵌入式的MCU必须需要反对大大快速增长的创意速度。

为了减缓研发速度和减少生产成本，物联网设计师们正在找寻单片机的MCU，这种单片机构建了安全性、I／O功能以及与超强低功耗系统设计的无线连接，以及一个灵活性的架构，以便使设计与大大变化的标准维持近期的设计。本文将讲解物联网市场的趋势以及智能家居和可穿着应用于的相关性，然后举例说明智能门锁控制器的构建，将辩论可穿着应用程序以及构建，并解释如何利用可穿着设备构建与智能家庭网络对话。

物联网技术使工作和生活显得更为实惠、便利、舒适度和智能。正如物联网分析的一项研究表明，智能家居和可穿着设备是人们找寻的最风行的物联网应用程序（闻图1）。图1｜物联网市场趋势智能家居的概念还包括设备在家中的对话和用户受限参予。

例如，早上6点，闹钟不会以最喜欢的播放列表中的音乐声吵醒你。与此同时，卧室的灯光渐渐指示灯，让你在自己的时间里醒来时。当楼下的侵略警报系统被重开时，厨房里的咖啡机就不会关上，所以当你打算品尝的时候它早已准备好了。客厅的窗帘和百叶窗进着，浴室里的毛巾加热器寒冷了毛巾，你甚至还没有睡觉呢。

这感叹一个智能的家。这些物联网设备的核心是安全性、可靠性、成本效益和无线连接。安全性确保脆弱的个人信息维持偷窥，并且维护整个系统免遭蓄意黑客的侵犯。

可靠性对于系统的无缝、正确性掌控至关重要。连通性使无线信息互相交换沦为需要展开高级分析的互联网，系统可以自学获取更为个性化的服务。通过额外的数据，如上下文（即谁转入了房子）可以用来提升智力。

例如，房间设置可以调整，以因应一个人转入家庭时的爱好。语音命令功能使得电器更容易用于，比如告诉他前门为朋友和家人关卡。最后，该系统必须降低成本，使物联网技术需要负担得起大众市场的使用。图2展出了一个智能家居的例子。

图2｜智能家居示例智能门锁控制器构建为了理解研发基于IoT应用程序的复杂性，来构建一个智能的家庭门锁控制器（闻图3）。该控制器构建门运营的指纹安全性；两个掌控室内灯光、恒温器和电器的房间掌控节点；温度监测节点；以及对所有这些节点的安全性网络（基于BLE4．2）。

要构建所有这些功能，必须展开大量的处置。今天的许多嵌入式单片机，还包括本示例中用于的PSoC6BLE，在符合低功耗操作者拒绝的同时获取了充足的处置性能。就PSoC6BLE而言，这是通过双核体系结构构建的：ArmCortex－M4可用作高性能任务，而ArmCortex－M0＋处置低功耗任务。

综合的安全性能力确保总控制器的安全性。图3｜基于嵌入式单片机的智能家居示例基于指纹的门锁安全性是适当的，以保证予以许可的人无法通过房门转入住宅。一个安全性的系统可以用于指纹检验来创建。

设计一个门锁，存储许可用户的指纹，可以避免予以许可的人进屋。对于这个应用程序，指纹传感器感官人的手指，嵌入式控制器对该人展开证书，然后门锁被重开。

更加先进设备的功能也可以构建，如果予以许可的人企图转入住宅，可以启动时警报或发送到通报给房屋所有者。一个基于指纹的典型证书系统还包括一个指纹传感器／模块，该指纹传感器和处理器运营各种高级算法，如用户注册和身份验证。嵌入式MCU的高性能核心可以继续执行这些功能，并通过SPI等模块管理与指纹模块的通信。

指纹技术非常成熟期，指纹模块可以从MCU制造商那里取得，该模块获取了一个通过模块捕猎和检验指纹的整个软件框架。例如，指纹框架负责管理向指纹模块分解低级指令，并获取可以调用的PCB函数，以继续执行更加简单的任务，例如＂提供指纹图像＂或＂登记指纹图像＂与模块的SPI通信遵循一种基于中断的方法，即主机发送到一个命令并等候模块处置命令。

该模块的号召方式是分解一个中断，在这个中断中，主机将加载由模块打算的数据。该模块还可以配备为中断处理器的手指触碰传感器。这使得处理器需要在低功耗状态下运营，同时等候模块在手指触碰时苏醒它。数据存储指纹数据可以存储在内部Flash中。

然而，由于每个指纹图像的大小和指纹的数量控制器有可能必须反对在一般的家庭人数，Flash的成本将不会减少。由于内部Flash是一种高级资源，尤其是当设计简单的应用程序如智能家庭控制器时，将指纹数据存储器修理到外部存储，这一般来说是这个用例更佳的方法。

外部存储通过一个类似于quad－SPI的模块展开交互，获取了一种存储指纹数据的有效地方法。反对XIP（eXecute－In－Place）模式的Quad－SPI模块容许CPU将外部存储视作内部Flash的一部分。这使得外部存储的采访类似于内部的Flash采访，从而修改设计和操作者。

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