安全性被認(rèn)為是大規(guī)模采用物聯(lián)網(wǎng)的主要障礙之一，Target 和 Home Depot 安全漏洞等案例助長了爭論。

另一方面，大數(shù)據(jù)被認(rèn)為是物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)貨幣化的關(guān)鍵。物聯(lián)網(wǎng)解決方案的強大之處在于它可以提供給物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商的有關(guān)客戶端/用戶的數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)人員正在花費大部分資源尋找收集和分析數(shù)據(jù)的方法，而且他們收集的越多，效果就越好。扭曲和陷阱在于，通過系統(tǒng)移動的數(shù)據(jù)量可能會淹沒系統(tǒng)的服務(wù)器和集線器，并使數(shù)據(jù)庫不堪重負(fù)。

這不僅是一個規(guī)模問題，而且是數(shù)據(jù)的質(zhì)量和相關(guān)性問題。當(dāng)今有大量新的和復(fù)雜的傳感器可以輕松連接到控制器并通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，熱心的工程師和產(chǎn)品經(jīng)理樂于接受這項技術(shù)并采用他們可以獲得的所有傳感器。數(shù)據(jù)也是如此——越大越好。

這種任何數(shù)據(jù)都是好數(shù)據(jù)，我們將在服務(wù)器端進(jìn)行管理的方法，可能是產(chǎn)品經(jīng)理需要控制的最大問題之一。新的傳感器技術(shù)使新系統(tǒng)能夠以低成本監(jiān)控大量參數(shù)，并通過寬帶通信將所有數(shù)據(jù)發(fā)送到大型分布式硬盤驅(qū)動器組。這對每個工程和產(chǎn)品經(jīng)理來說聽起來都很棒，但這也可能是一個陷阱。

在過去的幾個月里，我與很多物聯(lián)網(wǎng)供應(yīng)商合作過，在我看來，他們都過于癡迷于收集數(shù)據(jù)。在一個案例中，它是對汽車輪胎氣壓的連續(xù)監(jiān)測——每分鐘監(jiān)測幾次。該數(shù)據(jù)與 GPS 位置一起發(fā)送到服務(wù)器。這是一個改裝系統(tǒng)，并未集成到車內(nèi)的其他監(jiān)控系統(tǒng)中。

我們真的需要通過這個決議了解這些信息嗎？僅發(fā)送更改或當(dāng)壓力低于或高于臨界水平然后發(fā)送 GPS 位置不是更有效嗎？另一家公司正在以 10 赫茲的速率和 10 位分辨率監(jiān)測多個位置的體溫。我們的體溫變化那么快嗎？我們真的需要 10 位分辨率來進(jìn)行這種測量嗎？

這個問題的含義不僅僅是數(shù)據(jù)。在這兩種情況下，電池功耗都是一個關(guān)鍵的設(shè)計方面。降低功耗實際上是采用這些產(chǎn)品的關(guān)鍵。降低采樣率可以讓系統(tǒng)在睡眠模式下花費更多時間，從而減少功耗。減少通過無線接口發(fā)送的數(shù)據(jù)大?。ù蠖鄶?shù)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的主要耗電量）也可以顯著降低功耗。

減小數(shù)據(jù)大小的另一個選擇是從 10 位 A/D 部分轉(zhuǎn)移到 8 位部分。這樣可以減少50%的功耗。

這種更多數(shù)據(jù)方法背后的一個概念是處理服務(wù)器中所有數(shù)據(jù)的能力。這種“讓我們獲取所有數(shù)據(jù)并在以后弄清楚需要什么”的方法在某些情況下可能很有用，但找到在物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備上進(jìn)行更多處理的方法可以減少發(fā)送的數(shù)據(jù)量。這可以使系統(tǒng)能夠使用更小帶寬、更低功率的通信和整體更低的功耗。實現(xiàn)這種方法的一個限制是在設(shè)備端增加了復(fù)雜性，并且需要在將數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器之前運行一些后臺處理以在本地分析數(shù)據(jù)。

1. 通用嵌入式控制系統(tǒng)的時序。

圖 1 展示了一個典型的嵌入式控制系統(tǒng)，它可以是 IoT、M2M 或工業(yè)控制系統(tǒng)的一部分。系統(tǒng)以定時器輸入定義的定時周期連續(xù)運行（在無限循環(huán)中運行）。這個例子展示了一個從兩個傳感器讀取數(shù)據(jù)的系統(tǒng)；一個是通過系統(tǒng)寄存器訪問的 ADC，另一個通過 I2C 串行總線連接。該信息和其他一些數(shù)字輸入數(shù)據(jù)在每個周期都發(fā)送到主處理器。示例系統(tǒng)還顯示了一個通用系統(tǒng)中斷服務(wù)程序 （ISR） 和一些外部執(zhí)行器的激活。在這個示例系統(tǒng)中，每個周期都會收集數(shù)據(jù)并發(fā)送到主機；您可以看到大量時間用于空閑和等待外部響應(yīng)。

此示例中的 CPU 利用率約為 60%，這意味著在 40% 的時間里，CPS 正在運行并消耗電力而沒有任何有意義的好處。在這種情況下提高系統(tǒng)性能的一種方法是使用硬件睡眠模式。將 CPU 和相關(guān)設(shè)備置于睡眠模式將顯著降低空閑時間的功耗，在許多情況下可降低 90% 以上。開發(fā)人員面臨的問題是管理系統(tǒng)及時進(jìn)入和退出睡眠模式。

2.并行數(shù)據(jù)處理的時序。

在圖 1 所示的系統(tǒng)中，空閑模式所花費的時間約為總處理時間的 40%。圖 2 顯示了相同的系統(tǒng)，但具有并行處理架構(gòu)。該系統(tǒng)使用空閑模式所花費的時間在本地處理收集的數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)還可以收集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，并將其整合到一個傳輸周期中。這可以減少發(fā)送到主機的數(shù)據(jù)量，或者使系統(tǒng)能夠在某種程度上獨立于主機工作。

為了實現(xiàn)這種方法，許多開發(fā)人員正在使用 RTOS 來管理系統(tǒng)的不同進(jìn)程。這些開發(fā)人員面臨的問題是運行 RTOS 所需的額外資源，包括更強大的處理器。這不是一種有效的方法，甚至在涉及具有較小控制器的舊設(shè)備時也可能無法實現(xiàn)。這就是 SynthOS（一種特定于應(yīng)用程序的操作系統(tǒng)生成工具）可以介入的地方，因為它將需要在控制器上運行的不同任務(wù)的源代碼作為輸入，并構(gòu)建一個完整的系統(tǒng)來管理這些任務(wù)的執(zhí)行在一個簡單的配置文件上。

使用 SynthOS，用戶可以定義負(fù)責(zé)從系統(tǒng)傳感器收集數(shù)據(jù)的主要任務(wù)。它還可以生成其他任務(wù)來監(jiān)控這些傳感器或使用基于中斷的監(jiān)控。用戶可以定義任務(wù)以在將數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器之前對其進(jìn)行處理。這些任務(wù)可以定義為在后臺以較低的優(yōu)先級運行。用戶可以在后臺運行過濾、平均或最小/最大檢測并最小化發(fā)送的數(shù)據(jù)。SynthOS 還可以管理睡眠模式操作——它將系統(tǒng)置于可以在中斷時喚醒的睡眠模式。由于需要傳輸?shù)椒?wù)器、保存在服務(wù)器上和由服務(wù)器處理的數(shù)據(jù)更少，這種方法還可以降低設(shè)備端的功耗。

審核編輯：郭婷