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深度分析:物联网背后强大驱动力五大技巧

2016-12-13 [责任编辑:sherry]
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【导读】传感器在物联网发展中正扮演者越来越重要的角色,目前传感器产品需求大幅增加,并且重心逐渐转向技术含量较高的MEMS传感器领域,MEMS传感器的精确度决定了所收集信息的品质。

  首先简单介绍一下MEMS传感器,这种全称为“微型电子机械系统”(Micro-Electro Mechanical System)的技术,在上世纪八十年代,已被学者预言“会给人类社会带来另一次技术革命”,与传统的传感器相比,它具有体积小、重量轻、成本低、功耗 低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。同时,在微米量级的特征尺寸使得它可以完成某些传统机械传感器所不能实现的功能。目前 MEMS 技术已经被广泛应用于航空航天、电子、生物、医药等高新技术领域,俨然成为了一项关系到国防安全、科技发展、经济繁荣的关键技术。

  2015年对全球MEMS产业来说是不寻常的一年,排名前30位的MEMS企业在这一年里命运迥异。有5家MEMS企业在2015年增长速度超过了 20%:安华高(Avago Technologies) 为41%;应美盛 (InvenSense)为33%;台积电(TSMC)为29%;Qorvo为28%;瑞声科技(AAC)为22%。2015年全球MEMS企业30强名单唯一的变化就是台积电取代了红外成像产品制造商ULIS,ULIS因2015年与台积电有数百万美元的营收差距,从而失去2014年榜单第30名的位置。

物联网

  传感器的数量在整个地球表面和人们生活周遭空间激增,提供世界各种数据讯息。这些价格亲民的传感器是物联网(IoT)发展和我们的社会正面临数字化革命,背后的驱动力,然而,连接和获取来自传感器的数据并不总是直线前进或那么容易,以下有5个技巧以协助缓解工程师与传输接口到传感器的第一次战争。

  技巧1—先从总线工具开始

  第一步,工程师应当采取首次介接到传感器时,是透过一个总线工具的方式以限制未知。一个总线工具连接一台个人计算机(PC),然后到传感器的I2C、 SPI或其他可让传感器可以“说话”的协议。与总线工具相关的PC应用程序,提供了一个已知与工作来源用以发送和接收数据,且不是未知、未经认证的嵌入式微控制器(MCU)驱动程序。在总线工具的工作环境下,开发人员可以传送和接收讯息以得到该部分如何运作的理解,在试图于嵌入式等级操作之前。

  技巧2—在Python编写传输接口码

  一 旦开发者已尝试使用总线工具的传感器,下一步就是为传感器编写应用程序代码。并非直接跳到微控制器的代码,而是在Python编写应用程序代码。许多总线 工具在编写脚本(wriTIng scripts)配置了插件(plug-in)和范例码,Python通常是随着.NET中可用的语言之一。在Python编写应用程序是快速且容易的, 其并提供一个方法已在应用程序中测试传感器,这个方式并未如同在嵌入式环境测试的复杂。拥有高层级的代码,将使非嵌入式工程师易于挖掘传感器的脚本及测 试,而不需要一个嵌入式软件工程师的照看。

  技巧3—以Micro Python测试传感器

  在 Python写下第一段应用程序代码的其中一个优势是,透过调用Micro Python,应用程序调用到总线工具应用程序编程接口(API)可易于进行更换。Micro Python运作在实时嵌入式软件内,其中有许多传感器可供工程师来了解其价值,Micro Python运作在一个Cortex-M4处理器,且其是一个很好的环境,以从中为应用程序代码除错。不仅是简单的,这里也不需要去写I2C 或SPI驱动程序,因为它们已被涵盖在Micro Python的函式库中。(可在EDN网站阅读Using Micro Python for real-TIme software development或5 Advantages of using Micro Python for Embedded Software Programming两篇文章,以获得更多相关细节。)

  技巧4—利用传感器供货商代码

  任何可以从传感器制造商“搜括”到的范例码,工程师需要走一段很长的路才能了解传感器如何工作的原理。不幸的是,许多传感器供货商并非嵌入式软件设计的专家,因此不要期待可以发现一个可投入生产的漂亮架构和优雅的例子。就使用供货商代码,学习这部分如何运作,之后重构的挫折感将出现,直到它可以被干净利索地整合到嵌入式软件。它可能如“意大利面条般(spaghetTI)”开始,但利用制造商对其传感器如何运作的理解,在产品推出之前,将有助于减少许多得 被毁掉的周末时间。

  技巧5—使用一个传感器融合函式库

  机 会是,传感器的传输接口并不是太新,且先前没有人这么做过。已知的所有函式库,如由许多芯片制造商提供的“传感器融合函式库”,以协助开发人员快速掌握、 甚至更好,更可避免他们陷入重新开发或大幅修改产品架构的轮回。许多传感器可以被整合至一般类型或类别,而这些类型或类别将使驱动程序顺利被开发,若处理得当,几乎是普遍或是少可重复使用。寻找这些传感器融合函式库,并学习它们的优点和短处。

  最后的想法

  感测器被整合至嵌入式系统时,有许多方式可以帮助提高设计时程和易用性。开发者在开始设计时,透过一个高层次抽象概念,以及在把传感器整合进一个较低等级的 系统之前,学习传感器如何运作,就绝对不会“走错路”。今天存在的众多资源将可协助开发人员“旗开得胜”,而无须从头开始。

关键字:物联网 传感器 
本文链接:http://www.cntronics.com/gptech-art/80031857
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