本文可作為初步指南，幫助那些幾乎沒有射頻或藍牙專業(yè)知識的人開始物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 設(shè)計并快速進入市場。

物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域繼續(xù)快速增長。在健身和活動追蹤器、智能手表、聯(lián)網(wǎng)汽車等之間，消費者驅(qū)動的利用設(shè)備和小工具中的各種傳感器來檢索可測量數(shù)據(jù)的愿望空前高漲。物聯(lián)網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)將是大眾市場的支持，并通過易于使用、易于部署的無線技術(shù)和可以將計算資源驅(qū)動到設(shè)備的復(fù)雜傳感器來創(chuàng)造物聯(lián)網(wǎng)的可訪問性。這種方法可以減少原本委托給云的繁重工作，從而可以創(chuàng)建更節(jié)能的解決方案，提供世界一流的性能和環(huán)境/用例準確性。

希望進入物聯(lián)網(wǎng)的原始設(shè)備制造商 （OEM） 需要考慮幾個因素，包括他們的設(shè)計理念。進入消費物聯(lián)網(wǎng)市場通常會推動設(shè)計實現(xiàn)簡單、直觀的設(shè)置和操作與延長電池壽命的平衡，同時降低功耗、成本和外形尺寸。為了滿足這些需求，應(yīng)該從一開始就選擇正確的通信技術(shù)。

低功耗藍牙（BLE 或藍牙智能對許多人來說）可以輕松使用。當藍牙 SIG 宣布正式采用藍牙核心規(guī)范 4.0 版時，它包含了藍牙智能（低能耗）功能，為開發(fā)人員提供了一種簡單有效的方法，可以通過手機和平板電腦等支持 BLE 的平臺為嵌入式設(shè)備實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)連接。一系列加速度計；磁力計；紅外溫度、霍爾效應(yīng)、位置、雷達和光傳感器；現(xiàn)在可以快速啟用數(shù)百個其他設(shè)備并將其部署為連接互聯(lián)網(wǎng)的“事物”。

盡管如此，開發(fā)人員應(yīng)該意識到，在創(chuàng)建支持物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 的產(chǎn)品時，存在幾個項目級別的挑戰(zhàn)。在開始項目之前了解挑戰(zhàn)可以節(jié)省時間、精力和金錢，并且精通設(shè)備和模塊提供商部署的新興應(yīng)用程序開發(fā)解決方案和生態(tài)系統(tǒng)也可以使開發(fā)人員受益。最重要的是，請記住“易用性”是與以前“綁定”解決方案集成的主要驅(qū)動因素，這對于成功的設(shè)備至關(guān)重要。

選擇正確的無線技術(shù)

如前所述，選擇一種技術(shù)來實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的連接是關(guān)鍵。隨著消費者物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品在便攜性、移動性和更長的電池壽命方面變得越來越小、越來越方便，直接互聯(lián)網(wǎng)連接的電路被犧牲了。但是，智能手機和平板電腦允許外部設(shè)備通過自己的連接方式充當網(wǎng)關(guān)，將數(shù)據(jù)連接到互聯(lián)網(wǎng)并將數(shù)據(jù)發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)。這使得手機和平板電腦成為尋求將基于傳感器的嵌入式設(shè)備連接到 Internet 的開發(fā)人員的理想選擇。外部設(shè)備與智能手機和平板電腦的可用無線連接選項列表可以縮小到 Wi-Fi、藍牙和近場通信 （NFC），每個選項的特性都在圖 2 中列出。

【圖2 | Wi-Fi、藍牙和近場通信 （NFC） 是設(shè)計工程師最常用的無線連接選項。這里列出了它們的一些基本特征。］

眾所周知，經(jīng)典藍牙和 Wi-Fi 在基于應(yīng)用程序和用例運行時會不斷消耗電池壽命，因此此類協(xié)議可能更適合流式傳輸和高數(shù)據(jù)速率應(yīng)用程序，而不是發(fā)送少量數(shù)據(jù)包突發(fā)。相比之下，BLE 的功耗非常低，這要歸功于其數(shù)據(jù)交換的性質(zhì)。確定您的產(chǎn)品應(yīng)使用哪種無線連接方法取決于應(yīng)用需求。在大多數(shù)情況下，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都符合相同的設(shè)計原則：在保持良好電池壽命的同時實現(xiàn)連接、體積小、重量輕、成本低。因此，BLE 發(fā)現(xiàn)自己在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中占據(jù)了一席之地，因為有幾個不同的因素可以滿足這些需求：

? 許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備是由短距離通信驅(qū)動的。BLE 在低范圍內(nèi)以盡可能低的功耗運行，這是此類通信的理想選擇。

? IoT 設(shè)備通常充當邊緣設(shè)備角色，有助于降低其功耗。處于中心角色的設(shè)備——通常是智能手機或平板電腦本身——由于其連續(xù)掃描性質(zhì)和連接到它們的設(shè)備數(shù)量而受到稍高的功耗。

? BLE 的低功耗直接歸因于設(shè)備的尺寸。支持 BLE 的設(shè)備通常只能在紐扣電池上運行。這有助于減小這種裝置的總體尺寸、重量和成本。

? BLE 保持低數(shù)據(jù)速率并在較長的時間間隔內(nèi)交換小信息包。這對于不經(jīng)常發(fā)送短數(shù)據(jù)位的設(shè)備非常有用，因為它可以最大限度地延長處于低功耗模式時的空閑時間。

? BLE 經(jīng)過優(yōu)化，可將連接和數(shù)據(jù)交換之間的時間縮短到幾毫秒內(nèi)，典型的連接和斷開周期僅持續(xù)約 6 毫秒。然后協(xié)議斷開連接并返回空閑模式。這是發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備的關(guān)鍵。

? 許多支持BLE 的設(shè)備與移動操作系統(tǒng)本機兼容。這使得它們非常適合與大多數(shù)智能手機和平板電腦一起使用

但是，每個連接選項都有其優(yōu)點，因此選擇一個而不是另一個是特定于應(yīng)用程序的。雖然藍牙不提供 Wi-Fi 的數(shù)據(jù)速率和速度，但它提供了更好的電池壽命比。NFC 設(shè)備的功耗最低，但范圍有限。此外，支持藍牙的設(shè)備可以輕松地與智能手機和平板電腦配對，以創(chuàng)建可訪問 Internet 的 ad hoc 網(wǎng)絡(luò)。

鑒于上述方法，BLE 似乎脫穎而出，成為通過使用移動設(shè)備作為網(wǎng)關(guān)為嵌入式設(shè)備實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)連接的最可行標準。

開始開發(fā)

有了對 BLE 的基本了解后，讓我們考慮一下應(yīng)用程序開發(fā)。開始該過程時有很多選擇，因為有許多開發(fā)工具可用于幫助創(chuàng)建應(yīng)用程序和定制設(shè)計。App Inventor、Appcelerator、Atmosphere、MoSync、Phonegap 等平臺允許輕松開發(fā)移動應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序可以針對嵌入式解決方案進行定制并在多個平臺上進行測試。幾乎沒有 RF 或 BLE 專業(yè)知識的用戶會發(fā)現(xiàn) Atmosphere 開發(fā)平臺特別有趣。有了它，開發(fā)人員可以使用基于 Web 的拖放工具同時創(chuàng)建嵌入式設(shè)備固件和移動應(yīng)用程序。此外，Atmosphere 提供了一個傳感器庫，無需編碼即可集成到設(shè)計中。

Atmosphere 使用各種“元素”來幫助輕松創(chuàng)建項目。元素是執(zhí)行各種功能的預(yù)制代碼塊，當添加到項目中時還可以表示傳感器，使用戶無需了解編程語言或編碼即可輕松創(chuàng)建項目。每當將元素放置在用戶界面中時，它都會自動為移動應(yīng)用程序（可以隨意設(shè)計和修改）和嵌入式系統(tǒng)創(chuàng)建代碼。元素可以以無數(shù)種方式連接，以利用各種傳感器并擴展項目的功能。

入門工具和技術(shù)

在所有無線標準中，面向小工具的藍牙已成為個人設(shè)備互連的中流砥柱，借助 BLE，我們將看到新興物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的指數(shù)級增長。開發(fā)人員可以通過選擇正確的無線技術(shù)、工具和軟件將其基于傳感器的嵌入式設(shè)備連接到 Internet，從而大大加快產(chǎn)品上市時間。

審核編輯：郭婷