作為一個全新的科技概念,智能硬件標志著電子制造業進入一個新的時代。智能硬件的涉足領域何其多,3D打印機、智能腕表、路由器、智能電視、智能眼鏡、智能虛擬設備等,都可以列入它的范疇。隨著近年來持續不斷的物聯網熱潮,智能硬件的每一個細分市場都吸引了眾多創業公司和巨頭,各大芯片廠商紛紛摩拳擦掌,針對智慧家庭、可穿戴設備、智能醫療和智能汽車等熱門領域推出獨具特色的設計方案。
為促成行業的進一步交流,電子發燒友網站策劃了“2014中國創客與智能硬件論壇”,邀請知名芯片商、投資機構、硬件系統集成商等業界的精英,對智能硬件產品設計開發和市場發展大勢提出見解,為工程師和技術人員提供最佳的設計方案。
電子發燒友網執行主編莫延芬在本次論壇發表致辭表示,2014年已然成為智能硬件發展元年。智能硬件細分應用遍地開花,為芯片商、設備制造商、服務提供商和消費者帶來巨大的前景的同時,也給工程師帶來諸如連接性、易用性、功耗管理和微型化等智能硬件設計上的技術挑戰。為使加速并簡化了產品開發,開發人員可以更專注于開發與眾不同的產品,設計人員和ODM廠商能夠在市場出現變化時以最快的速度將產品概念轉為產品原型,作為智能產業最基礎的芯片廠商們自然是個個摩拳擦掌,紛紛針對智能家居、可穿戴設備、智能醫療和智能汽車等智能設備推出功能各異的參考設計方案。
電子發燒友網執行主編莫延芬在“2014智能硬件論壇”上發表致辭。
多款控制方案,為智能硬件的開發充足馬力
可供智能硬件選擇的控制方案有很多,以ARM為核心的控制方案是其中最為典型的一種。ARM的優勢主要體現在具有較強的事務管理功能,低功耗與低成本的特性十分符合當前智能硬件的設計需求,縱觀整個智能硬件的市場,ARM公司不僅在移動設備領域占據著主導位置,同時也在可穿戴市場占得了先機。
來自ARM公司的移動業務市場經理王駿超先生指出,當前的可穿戴市場細分領域很多,總體來說可以分為低端,中端與高端三個領域,ARM的Cotex-M系列主要應用在中低端領域。
意法半導體與ARM公司的合作由來已久。意法半導體推出的STM32系列,正是以ARM CortexM為核心的MCU,它包含一系列的32位產品,具有集成度高和易于開發的特點。
來自意法半導體的曹錦東為我們重點介紹了STM32中針對物聯網領域推出的STM32 F0系列 ,以及適合F0系列的開放式開發平臺—Nucleo.
STM32 F0系列單片機
基于ARM Cortex-M0的STM32 F0系列得益于實時性能、低功耗特性、高端架構、外設配備及STM32生態系統等組合優勢,在競爭火熱的MCU市場上廣受好評,已然成為了 STM32 系列的一柄標桿。
Nucleo開發板集成了ST-Link調試器/編程器,能和各種開發環境如IAR EWARM, Keil MDK, mbed, 基于GCC的IDEs (Atollic TrueStudio)一起使用,很容易開發出STM32 MCU的新原型。
與ARM公司同樣有著緊密合作關系的飛思卡爾,在MCU市場也是頗有建樹,其推出的基于ARM Cortex-M0和M4內核的 Kinetis系列MCU,具備出類拔萃的低功耗性能和擴展性,為智能硬件的開發提供豐富多樣的MCU解決方案。
來自飛思卡爾的李秀麗,詳細介紹了 Kinetis系列MCU的特性以及相關的開發套件
Kinetis共分為八大系列,廣泛應用在汽車電子,電機控制,與無線連接領域
為了幫助工程師們更好地了解與使用Kinetis系列MCU,飛思卡爾開發出一款基于ARM內核的開源硬件平臺——Netduino(以Visual Studio作為IDE,編程語言采用C#)。
Netduino開發板帶有XBee模塊的接口,可讓用戶直接使用目前流行的XBee無線模塊
Netduino應用程序使用的是.NETMicro Framework。此編程框架很容易可以學會使用,對初學者來說,寫C#代碼非常簡單,就像寫一個javascript代碼或者創建一個網頁一樣的簡單。.NET MicroFramework提供強大的在線調試能力,你將不用再通過串口輸出調試信息或者采用其他的不能夠所見所得的方式進行調試。在.NET Micro Framework中,你可以像調試網頁一樣,單步執行,并隨時可以看到你的代碼所產生的變量的結果,這是一種非常讓人欣喜的功能,這種做法加快了人們開發硬件的速度,讓程序變得更加穩定可靠。
FPGA可以說是和ARM截然不同的另一種處理器架構,由于采用的是并行技術,在實時處理能力上要比ARM更勝一籌。近年來盡管FPGA在某些領域上與ARM有所交集,但就目前的市場狀況而言,兩者間的競爭仍然十分激烈。
FPGA在通信、軍事、工業等領域應用得游刃有余,完全可以勝任功能要求更加簡單的智能硬件領域,只是在功耗方面,有待進一步的考驗。在眾多FPGA廠商紛紛為搶占智能硬件市場而打的熱火朝天之際,偏安一隅的萊迪思(Lattice)沒有盲目加入這場工藝升級戰,而是專心服務消費類移動電子設備制造商,用超低功耗、小尺寸、客制化FPGA解決方案切實滿足客戶的需求,為紅海市場中的手機帶來差異化微創新,未來更有望在智能硬件浪潮中發揮更大價值。
萊迪思的黃曉鵬經理強調,Lattice產出的FPGA芯片具有三低(功耗低,尺寸小,價格低)的特點,能夠幫助客戶實現產品的快速上市,而且無需任何NRE費用
硬件是基礎,軟件是靈魂
對于智能硬件的設計來說,單一的控制芯片必然少不了軟件系統的支持。上海慶科信息技術有限公司是一家專注于嵌入式無線模塊和產品的互聯網企業,其推出的一系列嵌入式Wi-Fi、ZigBee、BTLE、NFC等產品,為物聯網應用提供完備的短距離無線網絡接入解決方案。近日,上海慶科發布了中國第一款物聯網操作系統——MICO,使得智能硬件開發廠商可以極大地降低底層投入資本,真正實現產品的網絡化和智能化。
MICO系統的結構圖
MICO是基于MCU的全實時物聯網操作系統,包括了底層的芯片、無線網絡、射頻技術、安全、應用框架等在內,是一款面向智能硬件設計、運行在微控制器上的高度可移植的操作系統和中間件開發平臺 。此外,MICO也提供阿里物聯平臺、移動APP的支持、以及生產測試等一系列解決方案和SDK。
“軟硬兼施”,方是王道
除了這些專注于芯片或者軟件系統的廠商之外,也有部分廠商致力于開發軟硬件結合的全套設計工具。英蓓特作為一家全球性的嵌入式軟硬件服務供應商,其產品與服務包括嵌入式開發工具、參考設計平臺、ARM教學平臺、嵌入式控制單板機、開發軟件、定制設計和生產、各種終端產品解決方案,應用領域相當廣泛。
來自英蓓特的CooCox市場經理張巧為我們介紹了“Coocox”這款支持多種調試器,并且具有強大編輯,編譯功能的開發平臺,另外還展示了由英蓓特提供的靈活多變的可定制業務。
由英蓓特設計的Coocox開發工具,是基于Cortex-M系列,開源且免費的開發平臺,包含CoSmart, CoIDE, CoOs, CoLinkEx, CoFlash , CoAssistant等組件,能夠很大程度地簡化開發進程,讓嵌入式開發如同“搭積木”一般簡單 。CooCox意在打造一個匯聚全球行業專家、業余愛好者和半導體廠商的平臺,不僅可供自由交流分享,還將集中豐富的可復用源碼及文檔資源。
智能硬件開發工具CooCox :Embedded Pi
爭議尚存,標準化是“良方”
智能硬件才剛剛起步,市面上出現的產品大部分處于“初生”階段,許多技術尚未成熟。
以智能手表為例,目前存在著諸多爭議。為何市場上出現的智能手表外觀都如此不討喜?智能手表的模型,最終會朝著手環的形態發展還是手表?移動醫療會是智能手表的最好出路嗎?諸如此類的疑問在用戶與廠商之間接連出現。
來自歐孚通的CEO俞文杰,為我們指出目前智能手表已完成以及正在開發和完善的功能
目前市面上的出現以及未出現的智能手表功能
作為智能硬件的重要應用領域,如今備受關注的智能家居,同樣缺乏統一的市場標準。站在廠商的角度,產品是否賣的出去,是他們最為關心的問題,而智能家居的產品協議和入口之爭,應該等用戶用起來之后方才考慮,正是這種急于求成的心態,導致智能家居產品的各種使用標準遲遲未見統一。
歐瑞博是全球首家倡導“智能家居平民化”的企業,在智能家居的開發與建設上有著自己獨特的見解和解決方案。對于智能硬件,來自歐瑞博的COO陶軍寶也有屬于自己的看法,他認為,智能硬件是一個全新的硬件時代,或者說是一種新的硬件生產方式。連接只是其中的基礎,設備,系統,應用和服務的進一步整合才是智能硬件的關鍵,只有在具備了連接與整合的前提下,才能實現智能化這一終極目標。
陶軍寶為我們介紹了歐瑞博針對廚房安全推出的智能燃氣警報器,可實現遠程控制,移動檢測等功能,顏色多樣,相當絢麗。
可續航性急需提高,電池技術是關鍵
在智能硬件的普及過程中,用戶對于智能硬件的可續航性期待值向來偏高。如今的智能硬件,常常會遇到“一日一充”的尷尬情況,因此如何快速地提高電池的容量和可靠性,是智能硬件未來的一大挑戰。立锜科技是一家國際級的電源管理IC設計公司,自成立以來,立锜不斷致力于研發新一代兼具成本與效率的電源管理IC,同時也提供客戶最完整的客製化系統設計支援及服務。
立锜科技的專案經理鄭剛,結合自己在電池領域積累的多年經驗,深入講解了如何更好地進行電池設計
鄭剛為我們講述了溫度對于電池容量和電壓的影響,并列舉了一系列鋰離子電池在電池保護,路徑管理,容量測量等方面的解決方案。
智能硬件的發展與產品的標準化,需要產業鏈的上中下游業者相互配合。無論是意欲統一行業的互聯網巨頭,還是堅持“不將就”理念的傳統硬件廠商,亦或者是具備靈動性的草根派創客們,都將是未來組成智能硬件的“中堅力量”。
抽獎合照,現場工程師幸運兒滿載而歸。
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