物聯網（IoT）的普遍連接有望改善生活和工作的各個方面，從家庭的舒適性和安全性到工作中的安全和生產力，以及環境管理。我們可以想象的任何“事物”都可能連接到互聯網，提交數據以便在云中進行處理，從網絡上的任何位置啟用遠程控制，允許通過網絡應用更新，或者三者的組合。

即將發生重大變化。以前通過簡單的有線接口連接到本地控制器的傳統傳感器將轉變為物聯網網絡，為諸如工業4.0之類的“大數據”應用提供支持，這些應用將圍繞密集的基于云的分析，以加強對機器的控制和管理。流程。將大量傳感器（包括傳統傳感器）經濟高效地連接到云計算將取決于使用工業領域中常用的協議橋接現有網絡，例如CAN，現場總線協議，ZigBee ?或其他通過網關設備作為協議轉換器進入互聯網。

另一方面，圍繞物聯網的大部分宣傳都涉及智能連接設備，它們能夠處理來自一個或多個傳感器的數據并執行各種獨立運行，以及將處理過的信息傳遞給云以進行分析或存儲。傳感器融合等本地處理結合了運動傳感器的原始數據，可以創建有用的位置和航向信息，可以有效降低主應用處理器和網絡的負載，從而節省總體功耗和成本。

傳感器融合以卸載主機

可穿戴電子設備和其他移動物聯網應用的主要要求是從一組運動傳感器（如加速度計，磁力計和陀螺儀）收集數據，這些傳感器可能與其他傳感器，如氣壓傳感器和GPS傳感器。典型的要求是監視諸如智能手表或健身帶之類的可穿戴設備的方向和移動，以計算諸如傾斜，搖晃，旋轉或擺動之類的信息，并使用短程無線技術傳輸數據，例如藍牙?，智能手機。智能手機通常使用數據來驅動本地應用程序，并且還將通過Wi-Fi或蜂窩連接（如3G或LTE）將數據發送到云端。在體育或健身場景中，用戶可以選擇將個人表現數據同步到其他設備或與朋友或競爭者共享。其他類型的可穿戴設備（例如健康監視器或個人工業安全監視器）可以在本地使用傳感器數據來為佩戴者生成警告，而在云中運行的應用程序負責維護記錄并向護理協調員或監督者生成警報。

傳感器融合，結合多個傳感器的輸出，產生一組連貫的數據，并通過利用不同傳感器類型的各自優勢來提高應用性能，從而最大限度地提高準確性和響應能力。傳感器集線器通常用于處理來自傳感器的原始數據并生成應用就緒信息，而無需增加主應用處理器上的負載。該集線器采用小型低功耗微控制器實現。傳感器可以是分立器件，多個共同封裝的MEMS傳感器，也可以是完全集成的傳感器融合器件，還包括充當集線器的微控制器。

用于SAMD21J微控制器的Atmel SAMD21 Xplained-Pro開發板演示如何從傳感器融合設備讀取數據，例如安裝在Atmel ATBNO055-XPRO擴展板上的Bosch Sensortech BNO055智能運動傳感器。此擴展板插入主Xplained-Pro板的EXT1端口。板載傳感器將MEMS加速度計，陀螺儀和磁力計元件與ARM ? Cortex ? -M0微控制器相結合，處理原始傳感器數據并使融合數據可用作四元數歐拉角，旋轉矢量，線性加速度，重力或航向。

歐拉角是完全描述三維空間中剛體方向所需的三個角度。圖1顯示了描述如何通過I 2 C連接從傳感器讀取Euler數據的示例代碼。

/*************讀取原始Euler數據************/ 147 /*用于讀取euler的變量h data */ 148 s16 euler_data_h = BNO055_ZERO_U8X; 149 /*用于讀取euler r數據的變量*/ 150 s16 euler_data_r = BNO055_ZERO_U8X; 151 /*用于讀取euler p數據的變量*/ 152 s16 euler_data_p = BNO055_ZERO_U8X; 153 /*用于讀取euler hrp數據的結構*/ 154 struct bno055_euler_t euler_hrp;

從簡單有線傳感器到物聯網設備

在工業中，物聯網提供了一種工具，用于彌合工廠車間事件之間的鴻溝，知識管理者需要實時做出日常決策，并計劃長期維護和投資。提高生產力和質量。各種方法將制造設備與后端系統聯系起來：物聯網是工業4.0的推動者，現在可以獲得云電力和互聯網規模經濟。利用云中可用的大量資源，更密集的數據處理可以識別以前無形的趨勢或低效率，并且可以擴展應用程序以支持其他數據流，從而在整個企業的多個位置提供更豐富的信息源。

經過幾代人的努力，制造機械，輸送機和工廠環境的其他方面已經結合了越來越多的傳感器，這些傳感器使用各種標準連接到本地控制器或PLC，例如簡單的雙線接口，CAN，現場總線或無線網狀網絡，如ZigBee ?。現在，需要網關將這些傳感器，機器和PLC轉變為物聯網設備。通常，網關是物聯網基礎設施的關鍵方面，對于向家庭和企業提供服務至關重要。

飛思卡爾基于其QorIQ Layerscape架構通信處理器（如雙核LS1021或LS1024）開發了物聯網網關參考設計。該參考設計利用豐富的連接資源，包括串行接口，GPIO和千兆以太網端口，以及內置安全功能。如圖2所示，該設計還可以快速，輕松地集成傳感器等設備，充分利用廣泛的Arduino生態系統。

圖2：基于QorIQ處理器的飛思卡爾物聯網網關參考設計。 （點擊此處查看完整大小的圖片）

網關網關

網關支持廣泛的連接，使物聯網能夠普及。但是，如果需要連接大量傳感器或開關檢測輸入，超過中央處理器的GPIO資源，飛思卡爾MC34798等多開關檢測接口允許最多22個開關觸點連接到一個由飛思卡爾LS1024雙核QorIQ處理器提供的兩個串行外設接口（SPI）端口。圖3顯示了開關檢測器如何連接在開關和主機SPI端口之間。

圖3：通過多個開關連接到主機SPI端口飛思卡爾的MC34978。

結論

物聯網需要連接各種使用非IP協議進行通信的設備，其原因包括便利性，成本或功耗，包括已有的舊設備地點。各種非IP連接可以構成物聯網的“手指”，將末端的傳感器連接到網關設備，為通向云端的基于IP的基礎設施提供橋梁?？梢允褂酶鞣N技術創建這些連接，例如集線器中的傳感器融合或協議轉換以及連接到Internet的網關設備。