可擴(kuò)展的網(wǎng)關(guān)解決方案：物聯(lián)網(wǎng)遷移變得更容易

機(jī)器和系統(tǒng)提供商需要一個(gè)靈活且可擴(kuò)展的遷移路徑來(lái)開發(fā)他們的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。如果他們能夠訪問按需擴(kuò)展的應(yīng)用就緒平臺(tái)，并且既可以集成現(xiàn)有的傳感器系統(tǒng)，又可以支持新的解決方案，這是一個(gè)優(yōu)勢(shì)?；谟?jì)算機(jī)模塊的模塊化嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)非常適合這樣的解決方案，因?yàn)樗试S高度靈活的配置以滿足應(yīng)用和性能需求，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)具有成本效益的客戶專用載板。但是，模塊和配套的載板本身并不能形成物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)解決方案，標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)用就緒，硬件抽象中間件也是需要的。那' 為什么嵌入式制造商為他們的原始設(shè)備制造商客戶提供正確的粘合邏輯，使他們能夠從沙箱到完全連接的網(wǎng)絡(luò)物理工廠實(shí)施他們的物聯(lián)網(wǎng)解決方案是合理的。這種標(biāo)準(zhǔn)化的中間件確保應(yīng)用程序可以部署在合適的硬件上，而不需要改變硬件訪問邏輯。
圖1.用于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的congatec Cloud API能夠在物聯(lián)網(wǎng)云中實(shí)現(xiàn)異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)和各種數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)的通用集成。軟件模塊可自由編程，可用于直接訪問物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)及其數(shù)據(jù)以及連接的傳感器網(wǎng)絡(luò)。
 
但是目前這些中間件已經(jīng)有了標(biāo)準(zhǔn)，這就產(chǎn)生了專有的解決方案，將機(jī)器和自動(dòng)化提供商與一家嵌入式計(jì)算供應(yīng)商緊密聯(lián)系在一起。由于必要的投資很容易達(dá)到這樣一個(gè)中間件的高五位數(shù)范圍，原始設(shè)備制造商不能輕易做出決定。更有吸引力的解決方案是那些可以通過開源項(xiàng)目或直接通過標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（如SGET，PICMG或未來(lái)的新委員會(huì)）實(shí)施的解決方案。一如既往，有人必須走向標(biāo)準(zhǔn)化的第一步。出于這個(gè)原因，康佳特開發(fā)了一個(gè)特殊的應(yīng)用程序編程接口（API），將需要靈活的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的設(shè)備，機(jī)器和系統(tǒng)連接到云端。它可以集成智能傳感器網(wǎng)絡(luò)以及現(xiàn)有的智能外設(shè)。它作為用戶在其應(yīng)用就緒邏輯的基礎(chǔ)上在其機(jī)器和系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)功能的框架。硬件抽象為應(yīng)用軟件提供了標(biāo)準(zhǔn)化，這也確保了其可移植性。
新的Cloud API具有應(yīng)用程序就緒和開放式設(shè)計(jì)。這允許集成各種各樣的無(wú)線傳感器連接，例如藍(lán)牙LE，ZigBee，LoRa和其他LPWAN，以及用于建筑和工業(yè)自動(dòng)化的有線協(xié)議。即使是異構(gòu)的協(xié)議配置和與其他網(wǎng)關(guān)的通信也是可能的。工業(yè)4.0連接的機(jī)器和系統(tǒng)以及內(nèi)部物流系統(tǒng)中都可以找到典型應(yīng)用。根據(jù)要求，OEM可以獲得C ++源代碼中所有必需的軟件模塊，這大大簡(jiǎn)化了基于此應(yīng)用就緒參考設(shè)計(jì)的Linux和Windows自身IoT應(yīng)用程序的開發(fā)。如果需要，還可以為Cloud API和云連接提供其他軟件服務(wù)。代碼的提供是congatec走向獨(dú)立于供應(yīng)商的標(biāo)準(zhǔn)化的第一步。第二步是與iesy或Technagon等合作伙伴建立聯(lián)盟，并將這些合作伙伴或與他人達(dá)成一致的概念整合到SGET等跨廠商計(jì)劃中。公司還制定了定義超越板級(jí)和模塊級(jí)別的進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)，以便于更多地使用嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)。
新的Cloud API可以集成到congatec的專用網(wǎng)關(guān)，以及基于congatec硬件的客戶特定設(shè)計(jì)和現(xiàn)有硬件平臺(tái)。為此，還支持實(shí)時(shí)硬件虛擬化?，F(xiàn)有的解決方案包括來(lái)自Technagon，iesy，EXPEMB和congatec的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。
圖2.標(biāo)準(zhǔn)化和可自由編程的物聯(lián)網(wǎng)API使OEM與特定的制造商或硬件無(wú)關(guān)。適用于IoT網(wǎng)關(guān)的新Cloud API的四個(gè)IoT網(wǎng)關(guān)來(lái)自congatec，Technagon，iesy和EXPEMB（從左至右）。
 
來(lái)自Technagon的采用全新英特爾凌動(dòng)賽揚(yáng)或奔騰處理器的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)基于最新的SMARC 2.0標(biāo)準(zhǔn)，并將新的SGET eNUC標(biāo)準(zhǔn)用于標(biāo)準(zhǔn)化盒式PC設(shè)計(jì)。盡管其占地面積僅為104 x 104毫米，但支持多達(dá)6個(gè)天線的三個(gè)無(wú)線電標(biāo)準(zhǔn)。為了滿足工業(yè)環(huán)境中的不同要求，Box PC有多種外殼型號(hào)，可用于墻壁，DIN軌道或Vesa安裝以及IP54防護(hù)等級(jí)。
iesy提供的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)也基于eNUC載板和外殼標(biāo)準(zhǔn)。在引擎蓋下，使用Qseven計(jì)算機(jī)模塊。這些來(lái)自ARM或x68技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)的所有范圍都可從具有節(jié)能特性的i.MX6 ARM處理器或圖形豐富的AMD嵌入式G系列APU到最新的英特爾凌動(dòng)處理器提供。這樣OEM廠商就可以根據(jù)最廣泛的軟件，性能和成本要求來(lái)擴(kuò)展其網(wǎng)關(guān)。該接口提供包括標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)設(shè)置，包括4個(gè)串行UART接口，RS232，2個(gè)TTL以及3個(gè)USB和2個(gè)GbE，適用于連接現(xiàn)有的大多數(shù)有線設(shè)備。
圖3.為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化基于標(biāo)準(zhǔn)化嵌入式計(jì)算構(gòu)建塊的定制特定應(yīng)用程序的開發(fā)，有必要建立超出核心標(biāo)準(zhǔn)的API和設(shè)計(jì)的額外標(biāo)準(zhǔn)化。
 
來(lái)自EXPEMB的FlexGate網(wǎng)關(guān)也基于Qseven模塊，但具有專門為低功耗廣域（LPWA）協(xié)議LoRa開發(fā)的IoT連接。它可連接62,500個(gè)智能LoRa傳感器和設(shè)備，提供1 Gbit以太網(wǎng)，WLAN，3G / 4G或藍(lán)牙與中央云進(jìn)行通信。所有這些連接都可以在網(wǎng)關(guān)上同時(shí)使用，如果連接失敗，可以使用不同的腳本定義單獨(dú)的回退。用于連接現(xiàn)場(chǎng)的各種I / O（如2個(gè)USB端口，1個(gè)串行接口，GPIO和Modbus現(xiàn)場(chǎng)總線支持）還允許根據(jù)需要連接其他本地設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)。
希望物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)更靈活的網(wǎng)關(guān)的機(jī)器和系統(tǒng)開發(fā)人員可以在congatec IoT網(wǎng)關(guān)中找到合適的專用硬件平臺(tái)。它支持多達(dá)6個(gè)模塊，從LTE到WLAN，藍(lán)牙和ZigBee到LPWA網(wǎng)絡(luò)（如Sigfox或LoRa），這使得它成為異構(gòu)應(yīng)用程序的一個(gè)特別靈活的解決方案，并能夠在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中整合多個(gè)網(wǎng)關(guān)單一平臺(tái)。如果工業(yè)4.0應(yīng)用需要服務(wù)器性能和實(shí)時(shí)通信，則可以通過10千兆以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)基于COM Express Type 7并提供實(shí)時(shí)通信的智能工業(yè)服務(wù)器。多達(dá)4個(gè)千兆以太網(wǎng)接口支持冗余，因此支持高可用性網(wǎng)關(guān)的容錯(cuò)通信，
因此，原始設(shè)備制造商已經(jīng)有了廣泛的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)選擇，可以使用新的Cloud API。如果這個(gè)選擇不夠，他們可以要求congatec嵌入式設(shè)計(jì)和制造服務(wù)部門提供應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。通過擴(kuò)大對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化舉措的支持，未來(lái)IoT網(wǎng)關(guān)的云API也將得到其他制造商的支持。由于源代碼在C ++中可用，所以即使在今天也沒有投資風(fēng)險(xiǎn)。因此，機(jī)器，系統(tǒng)和自動(dòng)化提供商應(yīng)該評(píng)估他們是否可以使用云API將他們的解決方案連接到云，從而在開發(fā)其特定解決方案時(shí)節(jié)省寶貴的時(shí)間和許多代碼。