感知层是什么意思?感知层主要由物联网设备组成,它又称为物联网设备端。根据应用场景的不同,感知层搭载的设备是多种多样的:温湿度监控器中采用温湿度传感器,在监控设备中使用摄像头,使用车载智能终端辅助驾驶,而与我们常打交道的电视机也在向着物联网控制中枢—智慧屏方向发展。
这些设备都工作在物联网感知层,开发者研发物联网设备需要关注MCU及其编程技术、传感器技术、电池及低功耗技术、通信模组、物联网操作系统及其生态这五大核心技术。这样才能通过多种传感器的组合实现信息采集,让搭载物联网操作系统的设备能够拓展应用服务,增强设备间的联动。
1.核心技术1:MCU及其编程技术
MCU又称单片机,是感知层设备的“大脑”,如图1所示。它的本质是带有丰富组件的处理器,一般由运算部件和控制部件两大部分组成。通常,MCU的运算部件能完成数据的算术逻辑运算与数据传送操作,控制部件可以对指令按一定时序进行分析和执行。
图1 单片机
MCU能够通过C语言、C++语言等计算机编程语言进行功能开发。MCU会把硬件上的各种寄存器映射到某一块内存地址空间上,用户可通过C语言去读写这一段内存地址空间达到操作硬件的目的。单片机及其编程技术其实是传统的电子产品开发技术,已经融入了人们生活的方方面面,为物联网实现感知能力奠定了基础。
2.核心技术2:传感器技术
传感器技术犹如人类的感官,是实现人与设备和物质世界交换信息的关键技术。传感器的种类很多,如图2所示。它的分类方法有很多,按照用途划分有压敏传感器、GPS传感器、液位传感器、功率传感器、速度传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、热敏传感器等。
图2 种类丰富的传感器
3.核心技术3:电池及低功耗技术
物联网设备的大多数应用场景需要具有小型、易部署、便携性等特点,这时就需要用到电池及低功耗技术。低功耗是物联网设备开发者关注的重点,需要开发者做到降低产品功率损耗,延长设备使用时间,这可以有效增强产品的竞争力。
4.核心技术4:通信模组
通信模组是物联网设备入网的关键,在不同的场景下有多种类型。常见的通信模组有蓝牙模组、ZigBee模组、NB-IoT模组等,它们的特点如表所示。
表 物联网通信模组
5.核心技术5:物联网操作系统及其生态
操作系统由系统内核与系统组件构成,得益于种类丰富的系统组件,搭载操作系统的设备可实现功能比传统裸机更加复杂,如模组对接、驱动管理、文件管理、协议栈管理等功能。基于操作系统内核与组件开放的应用接口,可以根据场景需求开发相应的应用软件。
我们经常听到“硬件与产品容易做,但软件和生态不容易做”这样的话,这里的软件和生态分别指的是操作系统及其周边生态。操作系统的生态越好,操作系统应用的场景就会越多,会吸引更多的开发者加入。