根據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)國際數(shù)據(jù)公司（IDC）的報告，嵌入式系統(tǒng)從具有固定功能與非連接式的系統(tǒng)演變?yōu)?ldquo;智能系統(tǒng)”（Intelligent System），持續(xù)的獲得了成長動能，并使智能系統(tǒng)發(fā)展更上軌道，以進(jìn)一步實現(xiàn)“物聯(lián)網(wǎng)”（Internet of things）。該報告指出，隨著硬件、軟件與服務(wù)供應(yīng)商生態(tài)系統(tǒng)通過具備高性能、可編程的、形式多樣化的連接方式，傳感器的普遍使用，以及云端應(yīng)用與數(shù)據(jù)的成長，為系統(tǒng)注入了更多智能化因素，智能系統(tǒng)市場將在2015年后進(jìn)一步加速其成長動能。
而物聯(lián)網(wǎng)（IOT）作為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，被譽(yù)為“繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信之后新一輪信息技術(shù)革命”。它將負(fù)責(zé)人與人之間通信的蜂窩網(wǎng)擴(kuò)展到了物與物、人與物、物與人之間的實時連接。本文從眾多商業(yè)化物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中選擇兩例加以深度剖析，為讀者生動呈現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)為整個電子產(chǎn)業(yè)帶來的無窮想象空間和全新商業(yè)機(jī)遇。
讓每個燈泡擁有自己的IP地址
如果每個燈泡都有自己獨(dú)一無二的互聯(lián)網(wǎng)IP地址，那將會怎樣？恩智浦半導(dǎo)體（NXP）日前將物聯(lián)網(wǎng)概念帶進(jìn)照明領(lǐng)域，推出了GreenChip智能照明解決方案。其理念是讓每一個緊湊型熒光燈（CFL）、LED燈泡或燈管都具有一個IP地址，并允許任何人不管身在全球哪個角落，都可以利用移動互聯(lián)設(shè)備（如手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、PDA等）遠(yuǎn)程控制家里或辦公室里的任何一個燈泡或燈管，實現(xiàn)單獨(dú)監(jiān)控、管理和控制等功能。
不過，對于這種設(shè)想的最大挑戰(zhàn)則來自于目前IPv4的地址資源不足，全球每年出貨120億只燈炮，僅是10%的燈泡擁有IP地址，都將是一個巨大的消耗。“所以，針對這種應(yīng)用的方案必須支持IPv6，我們提出這種設(shè)想時，已考慮到這個趨勢，這也正是我們NXP的JenNet -IP網(wǎng)絡(luò)不同于現(xiàn)有的ZigBee網(wǎng)絡(luò)的根本原因。”NXP大中華區(qū)照明產(chǎn)品市場資深經(jīng)理陳嶸表示。
據(jù)稱，北美領(lǐng)先的CFL/LED燈具制造商TCP以及照明應(yīng)用服務(wù)廠商GreenWave公司是率先采用該智能照明技術(shù)的企業(yè)。陳嶸認(rèn)為，與目前TRIAC可調(diào)光方式的相比，這是一種純數(shù)字方式的調(diào)光，可以實現(xiàn)超過90%的能效，而前者僅能實現(xiàn)30%多的能效。至于成本，以LED燈泡為例，每個燈泡可能會增加30%的成本。“但是，這為LED燈泡帶來了非常大的賣點(diǎn)”。例如，這種無線調(diào)光控制在房屋裝修時不用布線，或者可以在裝修后增加此功能，非常方便，也節(jié)省了成本。
智能照明解決方案的核心
GreenChip智能照明解決方案有兩種版本可供選擇：針對緊湊型熒光燈的GreenChip iCFL和針對LED燈的GreenChip iSSL。
全套方案由以下幾個部分組成：1. GreenChip iCFL和GreenChip iSSL芯片組，是針對智能燈泡的能效比極高的調(diào)光驅(qū)動器。2. 超低功耗待機(jī)電源控制器，空載功耗為10mW；在智能照明應(yīng)用中，由于燈泡需要隨時聽候來自用戶和/或網(wǎng)絡(luò)的指令，所以待機(jī)功耗顯得尤為重要。3. 兼容2.4GHz的IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的集成式RF收發(fā)器和無線微控制器，Tx/Rx電流小于17mA。4. 基于JenNet-IP網(wǎng)絡(luò)層軟件的低功耗IP無線連接功能。
GreenChip智能照明解決方案的核心是NXP自己開發(fā)的JenNet-IP超低功耗IEEE 802.15.4無線連接網(wǎng)絡(luò)層軟件，這是一種增強(qiáng)型6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)層，專門針對基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的超低功耗網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計，適用于住宅和工業(yè)應(yīng)用。JenNet-IP具有很多引人注目的功能，包括超低功耗、射頻距離長、存儲器占位空間小且整體成本低，并可隨意擴(kuò)充，支持最多500臺設(shè)備的大型網(wǎng)絡(luò)。今年5月，NXP曾宣布其有意以開源許可方式提供JenNet-IP，預(yù)計首款開源JenNet-IP軟件計劃于2011年四季度發(fā)布。
在IPSO（IP for Smart Objects，智能對象IP）聯(lián)盟“物聯(lián)網(wǎng)”大會上，NXP展示了如何使用JenNet-IP實現(xiàn)智能住宅控制，包括如何通過移動應(yīng)用管理分組燈具和設(shè)備，以及如何實時監(jiān)視住宅的能源使用情況。演示人員使用iPad和Android平板電腦作為安全網(wǎng)絡(luò)，對住宅內(nèi)的CFL、LED燈泡、智能插座和顯示面板進(jìn)行遠(yuǎn)程無線監(jiān)視和控制。
新型JenNet-IP住宅控制在年初發(fā)布的GreenChip智能照明演示基礎(chǔ)上進(jìn)行了增強(qiáng)和優(yōu)化。這套系統(tǒng)采用了帶USB加密狗（內(nèi)核采用NXP JN5148超低功耗無線微控制器和模塊）的Wi-Fi網(wǎng)關(guān)，作為6LoWPAN IPv6家庭無線網(wǎng)絡(luò)和本地IPv4無線網(wǎng)絡(luò)之間的橋接器，并同時作為DHCP服務(wù)器為本地6LoWPAN設(shè)備提供IP地址。
陳嶸表示，智能照明作為一種概念產(chǎn)品，已經(jīng)點(diǎn)燃了全世界產(chǎn)業(yè)觀察家們想象的火花，從客戶和合作伙伴收到的有關(guān)JenNet-IP的反饋充分顯示了這一產(chǎn)品的光明前景。未來，還會有更多新設(shè)備（如智能插座）和新功能被添加到SNAP（簡單網(wǎng)絡(luò)訪問協(xié)議）中，以涵蓋典型樓宇和住宅的所有自動化設(shè)備，如暖氣和空調(diào)等環(huán)境控制系統(tǒng)以及安全和警報系統(tǒng)。
JenNet-IP協(xié)議的最新更新包括：1. 增強(qiáng)型無網(wǎng)關(guān)操作，客戶無需網(wǎng)絡(luò)連接，使用遙控器和開關(guān)就可以操作家里的設(shè)備；2. 更快的傳輸速率確保信息通過網(wǎng)絡(luò)及時傳送，從而讓用戶即時獲得操作反應(yīng)，這一點(diǎn)對于照明尤其重要，因為其網(wǎng)絡(luò)延遲是顯而易見的；3. 無線下載能力使得JenNet-IP/6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備可一邊工作一邊將固件升級到最新版本；4. JN514x系列無線微控制器內(nèi)置AES-128安全引擎，其安全程序可拒絕未授權(quán)設(shè)備非法訪問網(wǎng)絡(luò)，確保網(wǎng)絡(luò)中的控制和狀態(tài)信息受到保護(hù)；5. 支持新設(shè)備，如智能插座和SNAP應(yīng)用層的電容式觸摸遙控器
陳嶸認(rèn)為，以上幾點(diǎn)極其重要，因為客戶通常一開始只會使用較少的IP燈具和單個遙控，隨著他們對此技術(shù)的掌握，會增加更多的燈具、設(shè)備和遙控器，最終升級成含有互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的智能控制系統(tǒng)。讓網(wǎng)絡(luò)脫離網(wǎng)關(guān)獨(dú)自運(yùn)行可以在網(wǎng)關(guān)出錯時保證網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)運(yùn)行，從而克服了其他無線控制方案的缺陷。
物聯(lián)網(wǎng)+云計算=智能地球
據(jù)IHS iSuppli公司無線系統(tǒng)服務(wù)的研究，能夠利用“云”這種新興的熱門計算與存儲技術(shù)的無線服務(wù)提供商，尤其是其中能夠利用其重要的網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)的公司，將迎來巨大商機(jī)。
云計算是一種便利的按需提供的服務(wù)，通過互聯(lián)網(wǎng)提供。用戶通過云計算，可以購買第三方提供的各種應(yīng)用或存儲空間的費(fèi)用，只根據(jù)使用數(shù)量付費(fèi)。用戶使用云網(wǎng)絡(luò)可以自如掌握和調(diào)整，不需要什么管理，用戶不必花費(fèi)大筆前期投放購置新硬件和能力，就能應(yīng)對需求的增長。另外，也可以隨處訪問存儲在云中的數(shù)據(jù)，并隨時在多種設(shè)備上與其它合格用戶無縫共享數(shù)據(jù)。
作為嵌入式電腦、應(yīng)用平板電腦、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)電腦以及自動化領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)廠商，研華科技（Advantech）于今年3月在臺北舉辦的“2011研華嵌入式全球合作伙伴大會”上就確立了擔(dān)當(dāng)“智能地球推手”（Enabling an Intelligent Planet）的使命。研華科技總經(jīng)理何春盛對記者表示，“未來十五年的產(chǎn)業(yè)將會是在物聯(lián)網(wǎng)和云計算產(chǎn)業(yè)的趨勢之下，以及半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步中，催生一個巨大的嵌入式電腦計算平臺。一個智能地球即將來臨，研華將從各個方面整合扮演一個智能地球的推手，立志成為全球嵌入式服務(wù)的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)。”
顯而易見，研華對智能地球的定義是物聯(lián)網(wǎng)+云計算。物聯(lián)網(wǎng)指的是物與物、人與物、以及物與人之間實現(xiàn)即時互通，云計算指在局端或云端（又可分為私有云、公有云和商業(yè)云）完成多媒體信息流計算、分析和處理，再將處理結(jié)果通過無線或有線技術(shù)推送到終端聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上。未來終端聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都是一臺瘦客戶機(jī)，不需要具備很強(qiáng)計算或處理功能，從而既可變得很輕，又可實現(xiàn)超低功耗以提供超長使用壽命。
研華方面稱，在物聯(lián)網(wǎng)市場中，從感知層到網(wǎng)絡(luò)層，再到應(yīng)用層，研華將提供無線感知網(wǎng)絡(luò)I/O，通過標(biāo)準(zhǔn)接口與內(nèi)建智能功能的設(shè)備、應(yīng)用軟件等，包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）產(chǎn)品、無線通信模塊、以及最終應(yīng)用市場開發(fā)等部分。涉及領(lǐng)域涵蓋危險源監(jiān)管、數(shù)字水務(wù)、數(shù)字礦山、數(shù)字油田、建筑節(jié)能等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
自2009年開始，研華嵌入式系統(tǒng)的板卡設(shè)計方式發(fā)生了很大改變。“以往嵌入式廠商都是根據(jù)芯片廠商，如Intel的發(fā)展路線來進(jìn)行開發(fā)，這樣的結(jié)果是各家廠商設(shè)計的嵌入式產(chǎn)品都比較雷同。”研華科技嵌入式運(yùn)算核心事業(yè)群副總經(jīng)理張家豪說，“我們從2009年起在設(shè)計中加入了許多附加值，而非簡單地根據(jù)參考設(shè)計來開發(fā)。其中一個很典型的例證就是導(dǎo)入了云端運(yùn)算的概念。”
張家豪在日前舉辦的“2011研華嵌入式設(shè)計論壇（ADF）研討會”上，從整個物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)角度闡述了嵌入式在中國發(fā)展的契機(jī)。著重介紹了研華通過引入云端服務(wù)，使系統(tǒng)開發(fā)人員和用戶對于嵌入式設(shè)備的管理和維護(hù)得到極大簡化，從而給嵌入式產(chǎn)業(yè)帶來的巨大變革。
他強(qiáng)調(diào)說，云計算在嵌入式領(lǐng)域的解決方案將會越來越多。研華第一階段的目標(biāo)是在標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品中提供云端服務(wù)；而在第二階段，將幫助行業(yè)客戶建立起屬于自己的私有云架構(gòu)。在這朵“云”中，研華所提供的云端服務(wù)是與所有的客戶建立產(chǎn)業(yè)鏈，包括提供為數(shù)眾多的軟件服務(wù)和技術(shù)更新服務(wù)。比如，研華將其嵌入式板卡、嵌入式系統(tǒng)或者IPC賣給客戶用于系統(tǒng)集成的同時，還要培訓(xùn)客戶如何通過云端來獲取應(yīng)用技術(shù)，如何把研華的產(chǎn)品、應(yīng)用融入到屬于客戶的特定系統(tǒng)（自動化系統(tǒng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)、電子標(biāo)牌）中去。
他進(jìn)一步解釋稱，嵌入式設(shè)備具有軟件更新需求（如BIOS、Windows OS、驅(qū)動程序的更新），傳統(tǒng)的做法是通過FTP或服務(wù)器將這些最新的更新放在網(wǎng)絡(luò)上，供客戶自己查找是否需要更新，這些更新是被動的。而研華的做法則是將相關(guān)軟件和需更新的內(nèi)容放在構(gòu)建的嵌入式網(wǎng)上商城（Embedded Store）上，由系統(tǒng)自動檢測是否需要更新?？蛻糁恍鑼⑶度胧皆O(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)就會自動偵測接入的機(jī)器型號，并顯示可供其自動更新的軟件列表，客戶需要做的只是按一下按鍵就可以實現(xiàn)自動下載、更新，免除了搜索、查找等繁瑣的操作。
此外，為了實現(xiàn)創(chuàng)新理念，研華開發(fā)的嵌入式板卡還能夠自動偵測系統(tǒng)上的電壓、溫度、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等狀態(tài)，并自動記錄和回報這些狀態(tài)信息。通過新開發(fā)的遠(yuǎn)程管理軟件SusiAccess將信息從遠(yuǎn)端自動回報，從而輕松監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)上所有連接的嵌入式計算機(jī)的狀態(tài)；另一個典型案例則是由于嵌入式計算機(jī)并不能保證一次成功開機(jī)，而在某些領(lǐng)域（如醫(yī)療、軍事應(yīng)用）卻不允許出現(xiàn)這種情況，研華為此專門設(shè)計了一款嵌入式計算機(jī)，其專利技術(shù)可確保無論在任何苛刻環(huán)境下都能一次開機(jī)。
2012有望變身為“個人云端年”
云可以面向企業(yè)，專注于商務(wù)運(yùn)營。也可以成為個人化服務(wù)并面向消費(fèi)者，比如蘋果、谷歌和亞馬遜所提供的服務(wù)。在這種情況下，用戶可以利用云來存儲和管理自己的數(shù)據(jù)。來自拓墣產(chǎn)業(yè)研究所的報告則顯示，2012將有望變身為“個人云端年”。其研究員卞宗瑩表示，受惠于智能終端快速發(fā)展、移動寬帶與無線技術(shù)成熟、儲存設(shè)備成本下降，以及國際大廠紛紛推出個人云端服務(wù)（如Apple的iCould）等，2012年個人云可望在全球云端運(yùn)算市場竄起，未來個人云市場規(guī)模也將遠(yuǎn)大于企業(yè)云！
蘋果在8月1日宣布了萬眾期待的iCloud服務(wù)，允許客戶在iPad、iPhone和Mac電腦等蘋果設(shè)備上同步及共享音樂、照片和圖書。九天后，亞馬遜宣布了其Kindle云閱讀器，該產(chǎn)品允許用戶閱讀超過95萬部Kindle電子書。其實國內(nèi)廠商也沒閑著。9月25日，華為在北京舉辦了云手機(jī)賞鑒會，其第一款云手機(jī)“遠(yuǎn)見”（Vision）登臺露面，與此同時，華為終端云服務(wù)Cloud也正式上線。使用該款手機(jī)能夠從“云”中將圖片、視頻、音樂和應(yīng)用實現(xiàn)無線推送。此外，酷派、阿里巴巴、小米科技等公司也都紛紛主打云概念，引來爭議一片。