物联网开发套件是创建原型并以此为基础进行设计的可行且实用的解决方案。然而，市面上的套件种类繁多，因此您需要仔细考虑应用需求、套件的功能和性能。
本文将探讨在为新设计选择物联网开发套件时需要考虑的一些因素。
在线连接时代
毋庸置疑，我们正处于在线连接时代。联网设备无处不在：我们佩戴它们，它们帮助我们精确控制用电量，它们会在有人来访时通知我们。在工业制造过程中，工业物联网 (IIoT) 正在革新工厂运营，并有助于提高整体设备效率。短短十年间，我们与世界互动和控制世界的方式发生了翻天覆地的变化。我们无法想象没有手机的生活，如今，我们已经习惯于即时获取生活和工作方方面面的信息。
汽车也在经历着翻天覆地的变化。例如，我们现在可以收到警报和最新的交通信息，提醒我们注意潜在的交通拥堵。在医疗保健领域，监测设备让我们能够安心待在家中，因为我们知道专业人员正在监测我们的健康状况，并在必要时提供帮助。
得益于诸如工业4.0等公共倡议，各行各业迅速采用了物联网技术，这些倡议推动了简化操作、提高自动化程度和提升流程效率的需求。目前，众多传感器监控着各个阶段的状态，生成报告，并将数据发送到自动化分析控制系统。
物联网/工业信息通信技术系统具有诸多优势，但对于电子工程师而言，大多数挑战都与开发物联网设备有关。
物联网设备需求：
物联网应用形式多样，但无论设计用于工业流程的压力传感器，还是制造用于办公室的占用检测器，它们都具有相同的基本功能。
在新物联网设备的初步研究阶段，确定主要技术规格时，应考虑以下因素，因为它们将决定设备的设计和功能架构。
检测：传感器检测外部世界发生的情况，从温度和气压到人员移动。例如，摄像头可以将数据发送到机器学习应用程序，该应用程序旨在检测物体，以确认标签是否已正确粘贴在瓶子上。一些技术决策取决于检测对象和检测频率。传感器的成本、尺寸和复杂性也必须考虑在内。用于测量温度的热敏电阻需要模拟环境的额外组件以及某种软件来处理数据，然后再将其转换为数字格式。另一个重要因素是所需的传感器数量以及查询其数据的频率。
连接性也至关重要：物联网设备将如何与主控制系统交互？无线通信系统是否适用于所有应用场景？还是有线方式更佳？传感器类型也会决定需要传输的数据量和传输频率。无线网状网络技术在大规模部署中可以提供更稳定的通信链路，但这要求所有物联网设备都以无线方式运行。对于无线通信，需要考虑的决策之一是采用独立设计还是选择经过认证的模块。
电源：物联网设备的功耗特性如何？某些应用、通信频率和无线协议会带来相当大的功率负载，电池无法满足需求。在某些情况下，可以使用电源线供电。目前物联网传感器的一个发展趋势是利用能量采集技术完全取代电池：从环境能源（例如太阳能、振动和热量）中获取能量，并用于为超级电容器充电。
用户界面：物联网设备是否需要用户交互？如果设备无法运行，在安装过程中以及连接到主系统时会发生什么情况？是否需要显示屏或某种状态指示灯？
基于云的控制和分析应用：在物联网中，设备始终连接到中央控制系统。连接方式和协议将决定传感器的软件要求以及它如何与系统交互。是否需要持续的数据链路来传输数据，还是可以按固定时间间隔分批发送数据？
物联网开发套件选择指南
：开发套件为嵌入式系统工程师提供了一种快速便捷的原型设计方法。本节将重点介绍工程师在选择合适的开发套件时应考虑的一些因素。主流微控制器供应商提供种类繁多的物联网开发和评估套件，因此最好进行充分的研究，并根据前面讨论的应用需求做出决定。以下列出了选择开发套件时需要考虑的一些功能。
电源：
• 电路板将如何供电？是通过 USB 连接主机供电？还是使用电池供电？能否使用原有的电源适配器供电？电路板上是否有可用于其他电源输入的电源管理集成电路 (PMIC)？
• 是否可以添加电流探头来实时测量功耗并生成功耗曲线？如果可以，电路板上是否包含所有必要的组件，包括任何额外的模块、传感器等？
传感器：
• 该电路板是否具备您应用所需的传感器类型？
• 是否可以通过外设连接或标准扩展接口（例如 mikroBUS Click）添加其他传感器？
• 可使用哪些外设接口（I2C、UART、SPI、GPIO）？
• 该电路板或微控制器是否带有模数转换器 (ADC)？是否需要额外的信号调理组件？
连接性：
• 该开发板有哪些连接选项（Wi-Fi、LoRa、BLE、ISM 等）？
• 如果开发板未集成连接功能，是否可以轻松添加？制造商是否提供任何无线模块的推荐或支持？是否有第三方接口（例如 MikroBUS Click）？
• 开发板的固件是否可以通过无线方式更新？
计算资源：
• 该开发板是否配备了您想要使用的微控制器？您之前使用过吗？您是否拥有必要的开发工具链？
• 开发板的计算资源是否足以运行物联网应用、核心系统协议以及其他任何连接协议栈？
• 如果微控制器集成了无线收发器，其待机模式是否可以独立控制以节省功耗？
• 该微控制器有哪些内置安全功能？这些功能是否适合您的应用？
用户控制：
• 开发板是否配备用户按钮、触摸滑块或其他用于用户控制的硬件选项？
• 是否有任何类型的显示屏？最终应用是否需要显示屏？
• 能否通过代码访问用户 LED？LED 的数量是否足够？能否根据需要快速地将更多 LED 添加到未使用的 GPIO 端口？
软件支持：
• 此开发板推荐使用的工具链是什么？是否可用？
• 是否包含全面的板级支持包 (BSP)？
• 需要哪些额外的固件、库和驱动程序？它们是否免费？
• 请咨询开发板制造商，了解固件和中间件的许可要求。
• 开发板是否预装了任何测试用例来演示其功能？是否支持与 Microsoft Azure 或 Amazon AWS 等常用服务提供商通信？
• 开发板上是否有其他示例代码或测试用例？是否存在相关的库和开发合作伙伴生态系统？
物联网开发板示例
Microchip WFI32-物联网开发板
Microchip WFI32（部件号 EV36W50A）是一款独立的、一体化的、完全集成的物联网开发板（图 1）。
图 2 显示了 WFI32-IoT 开发板的框图，可以看到一些集成的 Microchip 组件。
图 2：Micro WFI32-IoT EV36W50A 开发板框图（来源：Microchip）。
EV36W50A（来源：Microchip）。WFI32
-IoT 集成了 Microchip WFI32E01PC 802.11 Wi-Fi 无线模块，该模块采用 PIC 系列微控制器。集成的传感器包括 Microchip 数字 I2C 温度电路和数字环境光电路。开发人员可以通过 mikroBUS 输入连接其他传感器或外设。该无线微控制器还集成了一个天线。该电路板可由主机或锂聚合物电池供电。电路板上集成了一个电源管理集成电路 (PMIC)，可通过 USB 从主机为电池充电。
电路板预装了一个测试镜像，该镜像可读取集成传感器的信息并将数据发送到 Amazon AWS 云。示例代码和完整的指令集可在 GitHub 代码库中找到。
STMicroelectronics STEVAL ASTRA1B多连接资产追踪参考设计图 3 显示了参考设计和开发套件。
STEVAL ASTRA1B 专为资产追踪应用的原型设计和评估而设计。它集成了两个无线连接模块：STM32WB5MMG（一款 2.4 GHz 短距离、低功耗无线 BLE/ZigBee 微控制器模块）和 STM32WL55JC（一款用于 LPWAN 通信（例如 LoRa）的长距离 sub-GHz 无线微控制器模块）。
图 3：STEVAL-ASTRA1B 资产追踪开发套件（来源：ST）。
STEVAL ASTRA1B 包含一套全面的传感器，能够测量多种环境和运动参数。GNSS 模块提供室外定位数据。该电路板还配备 STSAFE 安全元件、480 mAh 电池，以及预配置的测试环境，其中包含用于资产跟踪的控制面板和移动应用程序。Silicon
Labs xG24-RB4188A 是一款用于 2.4 GHz 无线应用原型设计的天线分集扩展模块（图 4）。它可连接至 Silicon Labs BRD4001 无线入门板。该模块包含 Silicon Labs EFR32 无线 Gecko 系统芯片、射频开关、自适应网络和两个 SMA 天线连接器。EFR32 的射频输出为 +20 dBm。
图4：Silicon Labs xG24-RB4188A 天线分集模块安装在 Silicon Labs Wireless Kit Pro 主板上（来源：Silicon Labs）。
SEMTECH LR1120 开发套件为了创建基于 SEMTECH LR1120 无线微控制器的 LoRa LPWAN 应用原型，SEMTECH 提供了一系列 LR1120 开发套件，例如图 5 所示的套件。图 5： SEMTECH LR1120 开发套件示例（来源：SEMTECH）这些套件根据工业、科学和医疗 (ICM) 应用的频段的 sub-GHz 频谱提供区域版本。
LR1120 套件可用于多种多区域应用，例如防盗、库存管理和资产追踪。我们之前讨论过在开发板上添加其他传感器或外设的可能性。如前所述，Microchip 开发板配备了 mikroBUS 连接器。这种由 Mikroe 开发的连接器已迅速成为行业标准，许多半导体供应商已将其集成到他们的评估和开发板中。mikroBUS 输入在一个紧凑的连接器中提供 SPI、UART 和 I2C 串行连接，以及电源、模拟和 PWM 信号。Mikroe 已开发出数百款采用这种实用外形尺寸的Click开发板。例如， Mikroe Ultra-Low Press Click 开发板专为低压气动测量而设计，它配备了一个通过 I2C 接口通信的 TE Connectivity SM8436 压力传感器（图 6）。
图 6：Mikroe 超低压点击板（来源：Mikroe）
物联网开发套件助力项目进展。
借助开发板，创建物联网应用原型变得更加容易。在这篇短文中，我们提出了一些嵌入式系统工程师在选择合适的开发板时应该考虑的问题。然而，我们讨论的因素并非全部。具体的应用场景会有其自身的需求和要求，这些也必须纳入考量。
他要设计什么？
