如今，物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 中的設(shè)備具有各種不同的形狀和尺寸。它們可以是智能手表、智能電視、制造中的智能機(jī)器人以及用于天氣監(jiān)測(cè)的智能傳感器。這些設(shè)備中的每一個(gè)都有不同的要求。例如，出于安全原因，制造中的許多設(shè)備需要實(shí)時(shí)響應(yīng)。如果一個(gè)人距離活動(dòng)機(jī)器太近，該機(jī)器應(yīng)該配備物聯(lián)網(wǎng)傳感器來(lái)檢測(cè)接近程度并能夠立即關(guān)閉。

另一方面，對(duì)于許多其他智能設(shè)備來(lái)說(shuō)，立即響應(yīng)并不重要。您的應(yīng)用程序和智能恒溫器告訴恒溫器加熱房間之間的兩秒延遲可能不是一個(gè)大問(wèn)題，因?yàn)榧訜嵩O(shè)備需要一些時(shí)間才能將房間加熱到正確的溫度。

由于物聯(lián)網(wǎng)如此多樣化，因此在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備開(kāi)發(fā)方面不存在“一刀切”的情況。您需要針對(duì)不同的物聯(lián)網(wǎng)用例使用不同的物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件。以下指南介紹了如何準(zhǔn)確找到實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)目標(biāo)所需的內(nèi)容。

只需幾分鐘即可在您的 PC 上設(shè)置模擬物聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控設(shè)備。

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使用您的物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件

開(kāi)發(fā)新的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)施并對(duì)其進(jìn)行原型設(shè)計(jì)是一個(gè)微妙的過(guò)程。設(shè)備可能需要極其復(fù)雜或相對(duì)簡(jiǎn)單，具體取決于多種因素，包括設(shè)備需要收集或處理多少數(shù)據(jù)、是否需要實(shí)時(shí)響應(yīng)、是否優(yōu)先考慮低功耗等。

IoT 開(kāi)發(fā)套件提供硬件和固件，可讓您創(chuàng)建原型甚至最小可行產(chǎn)品 (MVP)。最小可行產(chǎn)品本質(zhì)上是產(chǎn)品的基本原型版本，開(kāi)發(fā)人員可以將其商業(yè)推廣到小型客戶群以進(jìn)行測(cè)試。

當(dāng)您推出 MVP 并嘗試根據(jù)測(cè)試用戶反饋更改產(chǎn)品時(shí)，新迭代的事情可能會(huì)變得復(fù)雜且昂貴，除非您有一種簡(jiǎn)單的方法來(lái)訪問(wèn)和更改固件。固件本質(zhì)上是內(nèi)置基本軟件的硬件。無(wú)需下載額外的軟件即可執(zhí)行基本功能，因?yàn)檫@些功能已經(jīng)是設(shè)備的一部分。

固件的問(wèn)題在于它并不總是那么容易改變。例如，您的計(jì)算機(jī)具有某些功能，您作為用戶無(wú)法通過(guò)典型的操作系統(tǒng)界面進(jìn)行更改，例如計(jì)算機(jī)開(kāi)機(jī)和關(guān)機(jī)的方式。這些功能是內(nèi)置的。為了更改這些功能，您必須更改固件本身。

這就是物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)人員使用開(kāi)發(fā)板的原因。開(kāi)發(fā)板公開(kāi)了固件和基本硬件，可以輕松訪問(wèn)輸入/輸出 (I/O) 引腳以進(jìn)行定制。I/O 引腳是小硬件，是許多電路板和微控制器單元 (MCU) 的一部分。這些引腳還允許硬件發(fā)送和接收信號(hào)并實(shí)現(xiàn)用戶交互。您可以使用它們構(gòu)建自定義電路，并根據(jù)您所考慮的產(chǎn)品規(guī)格開(kāi)發(fā)或更改固件。

在物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)板上尋找什么

雖然您可能會(huì)發(fā)現(xiàn)為您的項(xiàng)目找到合適的物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)板是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，但在開(kāi)源硬件（OSHW）領(lǐng)域有一些不錯(cuò)的選擇。您可能已經(jīng)非常熟悉開(kāi)源軟件的概念，開(kāi)源軟件是公開(kāi)源代碼的軟件，以便任何人都可以在個(gè)人項(xiàng)目中使用或修改該代碼。同樣，開(kāi)源硬件是指任何人都可以使用和修改的公共硬件設(shè)計(jì)。Arduino 平臺(tái)就是一個(gè)例子，它提供開(kāi)源電路板設(shè)計(jì)。

無(wú)論物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)板是否開(kāi)源，它都需要具備一定的能力來(lái)對(duì)不同的功能或產(chǎn)品進(jìn)行原型設(shè)計(jì)。首先，任何此類板都需要支持不同類型連接的硬件。例如，某些開(kāi)發(fā)板僅支持 Wi-Fi 或藍(lán)牙連接，需要輔助硬件來(lái)支持蜂窩連接，而其他開(kāi)發(fā)板則內(nèi)置蜂窩連接。

不同的板卡還可能支持不同的通信協(xié)議，就像允許物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中相互通信的不同語(yǔ)言一樣。IoT 的一種常見(jiàn)通信協(xié)議是集成電路間 (I2C) 協(xié)議，該協(xié)議以數(shù)據(jù)包的形式短距離發(fā)送數(shù)據(jù)。另一種是串行外設(shè)接口（SPI）協(xié)議，它也用于短距離通信，但連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)流而不是發(fā)送數(shù)據(jù)包。其他需要考慮的功能是特定設(shè)備可能有多少個(gè) USB 或 HDMI 端口用于視頻流。

不同的主板也可能有不同的功率規(guī)格。有些板允許脈寬調(diào)制 (PWM)，而另一些則不允許。PWM 意味著快速打開(kāi)和關(guān)閉電源，而不是提供連續(xù)的電源流?？烧{(diào)光 LED 燈使用 PWM，因?yàn)?LED 燈實(shí)際上會(huì)以很高的速度閃爍，在打開(kāi)位置花費(fèi)更多時(shí)間以保持強(qiáng)照明，并在關(guān)閉位置花費(fèi)更多時(shí)間以保持較暗的照明。因此，使用 PWM 的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的一個(gè)例子是智能可調(diào)光燈，您可以通過(guò)智能手機(jī)或智能手表進(jìn)行控制。

最后，您需要知道是否需要微控制器 (MCU) 還是微處理器 (MPU)，因?yàn)閮烧呔哂胁煌墓δ芎陀美?/p>

微控制器 (MCU) 與微處理器 (MPU)

值得花一些時(shí)間來(lái)了解物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)新手可能經(jīng)常混淆的概念，即微控制器單元 (MCU) 與微處理器（也稱為微處理單元 (MPU)）之間的區(qū)別。

微處理器板將包括一個(gè)完整的操作系統(tǒng)，通常是Linux，在到達(dá)時(shí)嵌入。MPU 比 MCU 需要更多的功率。另外，大多數(shù)人使用 MPU 來(lái)執(zhí)行多個(gè)同時(shí)執(zhí)行的任務(wù)，或者更確切地說(shuō)，任務(wù)切換發(fā)生得如此之快，以至于看起來(lái)像是多個(gè)任務(wù)同時(shí)運(yùn)行。MPU 有很多功能，因此它們并不總是適合實(shí)時(shí)任務(wù)，因?yàn)橛刑嘧兞繜o(wú)法確保每次的準(zhǔn)確性和可靠性。它們的成本也比 MCU 更高。

MCU 通常運(yùn)行實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) (RTOS)，這是一種非常輕量級(jí)、簡(jiǎn)化的操作系統(tǒng)版本，一次只能執(zhí)行一項(xiàng)任務(wù)或進(jìn)程。優(yōu)點(diǎn)是專注于一項(xiàng)任務(wù)可以讓 MCU 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)響應(yīng)。這在制造業(yè)中可能是必要的，例如，如果機(jī)器發(fā)生火災(zāi)并且機(jī)器需要故障保護(hù)裝置在檢測(cè)到火災(zāi)后幾毫秒內(nèi)關(guān)閉。用戶可以為 RTOS 任務(wù)分配不同的優(yōu)先級(jí)，以便最重要的故障保護(hù)始終優(yōu)先于更普通的通信。MCU 內(nèi)的調(diào)度程序?qū)⒘⒓辞袚Q到該任務(wù)并放棄 MCU 當(dāng)前正在執(zhí)行的任何任務(wù)，以實(shí)現(xiàn)更快的響應(yīng)。

一些帶有 MCU 的最小開(kāi)發(fā)板（尤其是 Arduino 的開(kāi)發(fā)板）根本沒(méi)有操作系統(tǒng)。相反，他們運(yùn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的滴答調(diào)度程序，可以重復(fù)執(zhí)行簡(jiǎn)單的任務(wù)。

由于 MCU 成本較低，因此通常用于資源有限的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境和應(yīng)用程序。換句話說(shuō)，如果您需要在一個(gè)大型工廠內(nèi)使用 1000 個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來(lái)進(jìn)行監(jiān)控和安全，那么您不需要昂貴、耗能的設(shè)備。您需要相對(duì)便宜、節(jié)能的 MCU。

拋開(kāi)這種區(qū)別，讓我們來(lái)看看今年流通的優(yōu)秀物聯(lián)網(wǎng)板。

2024 年排名前 10 的 IoT 主板有哪些？

在選擇最適合物聯(lián)網(wǎng)的微控制器或最好的微處理器板時(shí)，有很多選擇。我們將了解一些最重要的規(guī)格，包括處理器類型、內(nèi)存、多媒體和連接功能、電源規(guī)格、輸入和低級(jí) I/O，即可用于輸入和輸出的通信系統(tǒng)和協(xié)議傳入和傳出設(shè)備的信息。

1. Giant 板

Giant 板是一款單板計(jì)算機(jī) (SBC)，這意味著它擁有計(jì)算機(jī)在單個(gè)類似電路板的布置上運(yùn)行所需的一切，包括 MPU。另外，該設(shè)計(jì)是開(kāi)源的，這意味著您可以進(jìn)行任何所需的修改。詳細(xì)信息如下：

• Microchip SAMA5D2 ARM Cortex-A5 處理器
• 微型SD卡
• 128MB內(nèi)存
• USB支持
• SPI、UART 和 I2C 通信支持
• 電池和 USB 電源
• 6 個(gè) 12 位 ADC 通道
• 嵌入式Linux操作系統(tǒng)

2.Arduino MKR GSM

Arduino MKR GSM 1400 非常適合原型設(shè)計(jì)設(shè)備，因?yàn)?Arduino 具有開(kāi)箱即用的 2G 和 3G 蜂窩連接。

• 低功耗 ARM Cortex-M0 SAMD21 處理器
• 嵌入式 C 和 C++
• 2G 和 3G 連接
• 兼容SIM卡
• 電池或 USB 供電
• Tick 調(diào)度程序而不是操作系統(tǒng)

3.樹(shù)莓派Raspberry Pi 4 Model B

Raspberry Pi 4 Model B 是愛(ài)好者、程序員甚至游戲玩家熟知的 SBC。該模型還擁有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)原型可能需要的一切。

• 博通 BCM2711 處理器
• 高達(dá) 8GB SDRAM
• 無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)、藍(lán)牙、低功耗藍(lán)牙 (BLE) 和以太網(wǎng)連接
• USB連接
• HDMI 和顯示端口
• 音視頻端口
• 以太網(wǎng)供電功能
• 樹(shù)莓派操作系統(tǒng)

4.Arduino Uno REV3

Arduino Uno REV3 是一款帶有 MCU 的輕量級(jí)開(kāi)發(fā)板。還有一個(gè)更小、更基本的版本，稱為 Arduino Uno Mini Limited，盡管兩者的大多數(shù)功能保持相同。

• ATmega328P微控制器
• 32KB閃存
• 2KB靜態(tài)存儲(chǔ)器
• 14 個(gè)數(shù)字 I/O 引腳
• 脈寬調(diào)制功能
• USB-C 連接
• 滴答調(diào)度程序或 RTOS 兼容

5.BeagleBone Green網(wǎng)關(guān)

BeagleBone 是另一個(gè)相對(duì)知名的 IoT 開(kāi)發(fā)板資源。Green Gateway 擁有穩(wěn)定的 RAM、閃存和 1GHz 處理器，因此就能耗和處理而言，該主板更偏重。

• AM3358 1GHz ARM Cortex-A8 處理器
• 512MB內(nèi)存
• 4GB閃存
• 支持微型 USB
• UB 2.0 支持
• 以太網(wǎng)連接
• 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接
• DC插孔電源輸入
• Linux操作系統(tǒng)

6.ESP32-網(wǎng)關(guān)

Olimex 的 ESP32 網(wǎng)關(guān)開(kāi)發(fā)板具有一系列不同的 IoT 連接選項(xiàng)。它也非常適合工業(yè)環(huán)境和可穿戴設(shè)備，因?yàn)樵摪寰哂休^寬的安全工作溫度范圍和非常低的功耗要求。

• Xtensa 雙核 32 位 LX6 MPU
• BLE、以太網(wǎng)和 WiFi 連接
• 超低功耗
• 34 個(gè) I/O 引腳
• 10 個(gè)觸摸傳感器
• 脈寬調(diào)制功能
• 加密硬件加速
• 與各種 RTOS 選項(xiàng)兼容

7. Jetson Nano

Jetson Nano 的能耗和處理能力較高。該板可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序。開(kāi)發(fā)人員經(jīng)常將其用于機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能項(xiàng)目。

• 四核ARM A57 CPU
• 2GB內(nèi)存
• MicroSD 存儲(chǔ)
• 以太網(wǎng)和無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)連接
• 相機(jī)連接器
• 40 個(gè) I/O 引腳
• HDMI連接
• USB連接
• I2C、I2S、SPI 和 UART 連接
• Linux操作系統(tǒng)

8.Udoo Bolt V8

Bolt V8是Udoo開(kāi)發(fā)的SBC，但其處理能力約為典型PC的水平。該開(kāi)發(fā)板具有足夠的通用性，幾乎可以滿足您可能想到的任何物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，除了那些資源特別有限的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

• AMD 銳龍 V165B 處理器
• Microchip ATmega32U4 協(xié)處理器
• 高達(dá) 32GB 的 RAM
• AMD Radeon Vega 8 GPU
• 兩個(gè) M.2 插槽
• 以太網(wǎng)連接
• 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接
• USB連接
• HDMI 和 DisplayPort 連接
• Linux 或 Windows 操作系統(tǒng)

9. Particle Boron

即使按照典型物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)板的標(biāo)準(zhǔn)，硼顆粒也很小。盡管如此，它仍然具有許多使其非常適合原型設(shè)計(jì)的功能。

• STM32 ARM Cortex M3 微控制器
• 1MB閃存
• 128KB內(nèi)存
• 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接
• 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)
• 18 個(gè) I/O 引腳
• 職業(yè)安全衛(wèi)生工作
• 使用Device OS，一種特定于Particle的低級(jí)基本操作系統(tǒng)

10.BeagleBone Black 

BeagleBone Black 有點(diǎn)不尋常，因?yàn)樗|摸屏。除此之外，Black board 是標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)源開(kāi)發(fā)板設(shè)計(jì)。

• AM3358 ARM Cortex-A8 處理器
• 微型SD卡
• SDIO、I2C、SPI、UART 和 PWM 功能
• HDMI 和 LCD 以及音頻功能
• 以太網(wǎng)、Wi-Fi、BLE 和 USB 連接
• MicroUSB電源
• Linux操作系統(tǒng)

Nabto 的物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)板演示解決方案

物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)并不容易，但有了這些開(kāi)發(fā)板，從業(yè)余愛(ài)好者到專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)人員的任何人都可以開(kāi)始測(cè)試不同的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序并制作原型。無(wú)論您選擇哪種開(kāi)發(fā)板，您都需要一種方法來(lái)測(cè)試不同用例的原型的連接性。Nabto Edge Embedded SDK提供遠(yuǎn)程連接并且是開(kāi)源的。該 SDK 與基于 Linux 的設(shè)備兼容，因此它非常適合上述許多選項(xiàng)。

此外，使用 Nabto Cloud Console，您可以開(kāi)始使用計(jì)算機(jī)和智能手機(jī)測(cè)試物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序和概念。Nabto 為此提供了演示應(yīng)用程序，包括物聯(lián)網(wǎng)視頻和恒溫器應(yīng)用程序。

總而言之，Nabto 非常適合與任何物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或原型建立直接且安全的遠(yuǎn)程連接。