物联网IoT开发设备及应用技术人人可用

如今，技术领域的变化比以往任何时候都要快，无线应用对新技术的吸收步伐也时刻没有放缓。随着传输标准的改变，新标准已经能够适应物联网 (IoT) 设备，对于无线爱好者来说，尝试设计新的物联网开发调制方案也非常容易，并且很多新的传感器都可以与无线链路配对使用。这些技术也比以往任何时候都更容易为人所用。现在我们来谈谈这些发展，以及我们怎样才能掌握这种经济实惠且普遍可用的物联网应用技术。

低功率广域网 (LPWAN) 无线电技术可用于蜂窝基础设施，并且从出现到现在已有几年的历史了。窄带物联网 (NB-IoT)、长期演进机器类型连接 (LTE-M 和 LTE-MTC) 以及增强型机器类型通信 (eMTC) 是目前流行的技术。这些技术的优势在于，它们利用现有用于语音和高带宽通信量的蜂窝发射塔。然而，只需要不定期报告和控制的设备并不需要高带宽，而且由于许多设备都采用电池驱动，因此需要这些技术标准支持更低的功耗和更低的带宽标准。

其它未利用现有蜂窝网络且必须重建基础设施的技术包括 Sigfox、LoRa/LoRaWAN 以及 NB-Fi 等。这样的缺点是需要将上行链路连接到覆盖范围更广的互联网。虽然网络运营商提供这种上行链路服务，但这又是另一种需要协商的计算机网络系统。

然而，蜂窝网络运营商都是大公司，要与他们有效竞争并不现实。最好的办法是采用符合他们标准的调制解调器，在他们的网络上买“时间”，然后按月为使用方案支付费用。

非蜂窝网络只需适当的资金便可建立起来，但限制是覆盖的地域范围不大。除非连接到一台能桥接至互联网的服务器，否则肯定无法实现全球连接。

不过好消息是：蜂窝网络接入服务以及自己构建低功耗网络所需的芯片和模块，都能通过 DigiKey 购买获得。DigiKey 也出售移动网络流量套餐，每月 3.00 美元即可获得 300 KB 数据和国际服务（见图 1）。只需要蜂窝运营商认证的调制解调器，您的设备便可全球“在线”。此外，调制解调器以及相应的芯片也有出售。

图 1：DigiKey 移动流量套餐。

模块化的电子解决方案继续快速发展。您可以获取预构建好的且通过认证的无线电，无需芯片级的专业设计知识。这不但降低了所需的射频技术敏锐度，还加快了物联网设备产品上市速度 。最近，我在调查模块所用芯片之后做了抽查，看看是什么类型的客户在购买各种产品。令人惊讶的是：具备所需敏锐度的企业不仅购买了模块的同种芯片，还购买了模块，而且数量都达到了数千件。这正好支持以下观点：为了测试新产品的市场，提前推出成本优化程度没那么高的产品可能会更好。如果市场足够大，那么就可以将产品成本一直优化到芯片级。而且还可以优化到更深入的级别，我称它为波形级。

通过软件定义无线电 (SDR) 技术，开发人员可以试验全新的调制方案。如果您在需求和专业技术上有独特的要求，便可以开发自己的无线电标准。即使不具备专业技术，利用 SDR 进行试验也能学到很多知识。

这种 SDR 的一个例子就是 Analog Devices 的 Analog Devices 高级学习模块 PLUTO (ADALM-PLUTO)，并且在 DigiKey 有现货出售（见图 2）。截至 2019 年 8 月，这些设备的成本不到 150 美元。这些设备通过 USB 链路与个人计算机连接，设有易于重新配置的 FPGA，广泛支持编程语言 Python，并且能在 325 MHz 至 3.8 GHz 范围内收发信号。如果您真的想了解和使用射频，可以从这个层级开始。

图 2：DigiKey 提供的 ADALM-PLUTO SDR。（图片来源：Analog Devices, Inc.）

回到具体产品层面，采用芯片和模块形式的传感器成百上千，数量激增。以下是 DigiKey 现货供应的传感器种数 (SKU) （数据截止本博文发帖之日），从中可见一斑：

• 接近传感器（10150 种）
• 传感器，变送器 - 温度传感器 - 模拟和数字输出（4256 种）
• 传感器，变送器 - 专用传感器（914 种）
• 传感器，变送器 - 气体传感器（371 种）
• 传感器，变送器 - 位置传感器 - 角度、线性位置测量（2961 种）
• 传感器，变送器 - 压力传感器，变送器（30778 种）
• 传感器，变送器 - 湿度、湿敏传感器（570 种）
• 传感器，变送器 - 电流传感器（2033 种）
• 传感器，变送器 - 光学传感器 - 环境光、红外线、紫外线传感器（1240 种）
• 传感器，变送器 - 光学传感器 - 测距（137 种）
• 传感器，变送器 - 评估板 - 传感器（2589 种）
• 开发板、套件、编程器 - 磁传感器 - 位置、接近、速度（模块）（4266 种）
• 传感器，变送器 - 光学传感器 - 光电、工业（9979 种）
• 传感器，变送器 - 运动传感器 - 加速计（1730 种）
• 传感器，变送器 - 图像传感器、摄像头（1551 种）

DigiKey 总共提供超过 210,000 种不同的传感器。

其中任何一个传感器或者它们的任意组合都能整合到产品中，可通过各种无线选件连接到互联网。

另一个支持无线产品开发的物联网 (IoT) 资源中心（见图 3）。这是 DigiKey 免费提供的资源中心，致力于帮助客户进行有针对性的选择，并为其应用或用例找到最佳解决方案。IoT 产品涵盖许多不同的种类，包括硬件、软件、云与连接服务。我们努力整合这些产品和服务，并以有意义的方式将其搭配成套，形成更完整的解决方案。例如，在 maker.io 上可以找到显示“百叶窗控制器”连接到互联网的在线项目。如需代码来修改 DK IoT Studio 以添加自己功能，可单击此处在 DigiKey 工程百科网站上找到。

图 3：DigiKey 的物联网解决方案

祝您开发顺利，愿物联网能帮助您打造出自己的物联网应用技术设备。