物联网13.物联网设备体系架构

Posted 2021-10-30 CodeAllen的博客

说道体系架构，很多喜欢硬件的朋友首先想到的应该是计算机架构，也就是

经典的冯诺依曼架构，这个架构从诞生之初至今半个多实际都没大变过

冯·诺依曼体系结构_百度百科

而物联网设备的种类虽然五花八门，但其结构一般都如下图所示

排除网络和云的部分基本和计算机体系架构是一样的，而嵌入式技术就是负责定制开发不同的硬件设备及软件，是一门技术杂糅的技术（也解释了很多人不知道嵌入式到底学什么的疑惑）

其基本组成部分包括：

微控制器

微控制器是微型控制器（Micro Controller）的略称，是一块控制机器的IC（Integrated Circuit，集成电路）芯片。它能够编写程序，并根据描述的处理读取端子状态，或者向连接上的电路输出特定信号。

微控制器由内存（用于存储程序和保存临时数据）、CPU（用于执行运算处理和控制）以及外围电路（包含与外部的接口，以及计时器等必要的功能）构成。

在实际使用微控制器时，需要串行端口和USB 等各种接口以及电路等。如果想自己制作设备，那么通过使用微控制器，以及安装了以上要素、名为“微控制器主板”的电路板，就能很轻松地开发硬件了。虽说每种产品的规格各有不同，但基本上是以图所示的流程进行开发的。

现在大部分电子产品都搭载有微控制器。比如下边就是一块西门子冰箱的微控制器主板。

冰箱内部能够达到某个目标温度，是因为微控制器里写有一个程序，这个程序的作用就是监视连接在微控制器输入端子上的温度传感器的状态，并控制制冷机以达到目标温度。利用传感器测量和判别信息就叫作感测。 

输入设备

为了让设备获取周边情况和用户操作等信息，必须在机器上实现传感器和按钮等元件（电子器件）。

对于嵌入式设备而言，传感器是设备最为重要的部分，也可以说实现了设备的主要功能并在一定程度上决定着机器的性能，所以在设备开发过程中，传感器的选择是非常重要的一步。

输出设备

物联网想要实现的不只是感测状态，将状态“可视化”。对人类和环境进行干涉，控制世界令其向目标状态发展才是其真实目的。

在需要向用户反馈某些信息时，显示器、喇叭、LED 这些用于输出信息的设备就会发挥作用。

网络

这是开头说过的重点，物联网设备的名字的由来就是物体建立连接。

物联网设备通过网络与服务器进行通信，积累和分析感测到的信息，通过远程操作控制设备。因此，设备就需要有用于连接网络的接口。

网关机器和设备之间存在无线连接和有线连接两种连接形式，这两种连接形式又存在多种连接方法。

如果制造的设备是需要固定的机器，比如用来监视室内环境的传感器或是相机等，就可以采用有线连接。虽然需要考虑线路的排布问题，不过这种方法通信较为稳定。
如果制造的设备是便携式设备，比如可穿戴设备等，就需要考虑采用无线连接了。比起有线连接，采用无线连接时，设备的应用范围更广，不过使用前还需要考虑到障碍物所导致的通信故障，以及电源的装配等因素。