物联网配件（150921）

闵应骅

   物联网这个项目，自从中国政府公开表态支持以后，世界各国也开始注意。不过，人家的做法可能与我们有所不同。我们是在政府支持下，选定城市和机构，投入大量人力、物力、财力，进行物联网的研发。而人家可能不是走这个路子。我们知道，物联网的研发主要是两个问题：一个是网络；一个是传感器。传感器要把世间的声、光、电、热、力等各种物理量转换为数字信号，要做到精确、灵敏、可靠，是非常困难的。我所知道的一位权威专家在一个顶尖的单位里做检测糖尿病的传感器，做了好多年都没有达到完全商业化的水平。现在要做物联网，你不可能要求做传感器的人去研究网络；你也不可能要求搞网络的人去研究传感器。即使是学习也很困难，而且隔行学习是浪费专家们宝贵的时间。正因为是我们无视这些，我们的许多单位失去了他们原来的特长，什么都搞，搞什么的人也都有，样样通，样样都不精。从总体来说，这是很不合算的。怎么填充这个缺口呢？IEEE Spectrum 2015/9上介绍一个物联网配件，搞IT的人做一个很简单的配件，操作比较简单，给搞传感器的人用。对他们来说，这既是一个连到物联网的接口，又是一个传感器自身的系统测试设备。不需要搞网络的人参与，自己就可以把自己研发的传感器接入物联网。

   美国迈克公司做物联网配件已经有一段时间了。为了尝试这水深，IBM和ARM已经联合建造1.2亿美元的物联网入门套件实验床，特别是对嵌入式系统和WEB开发没有经验的开发者更加适合。在硬件方面（见下图），入门套件包括FRDM-K64F微处理器和一个保护套。FRDM-K64F，与单片机插脚兼容，有内置的以太网接口，带有ARM Cortex-M4核，它可以运行到120M（单板机的主频只有16M）。保护套包含一个温度传感器，三轴加速器RGBLED，5位操纵杆，两个电位器。一个喇叭，和很小的128X32像素LCD。软件是用IBM物联网基础及其Bluemix服务，它可以让你建造和开发物联网装置的APP。初始设置非常简单。把FRDM-K64F和开发工具连在一起，插上以太网电缆，把微USB连到计算机以提供电源。当配件启动以后，进入IBM的快速入门网页，配件通过其显示器说明已经连接，看到配件显示器上的识别号，输入到快速入门页，就能得到你的传感器可视图像及配件其他输入数据。整个过程只须3分钟。

   这个配件对付的传感器只限于用以太网和USB连接，以太网电缆的长度是有限制的。如果想走无线，配件有ZigBee和WiFi子板。IBM的Bluemix服务可以让你用你传感器所获得的数据做更多的事情。譬如读出传感器的温度，记录温度超出阈值，还可以打印出图像，标明不同的输入、函数和输出节点。这让你能建造一个复杂的应用，活在云中，可以和物联网的设备和智能手机APP、在线数据库通信。但是，再往前走就复杂了。如果要从基于云的程序送一个命令给配件，就要求有一个团体ID和认证令牌，这就需要在物联网基础里注册。有了这些，你还需要到IBM代码库中取程序装到你的配件上。

   当然，对于大型的传感器系统，譬如军事系统、工商、农林牧副渔，这些大型应用，在传感器验证完成以后，这些接口设备可能需要集成到传感器芯片里面。这样，经过了配件的试验，传感器芯片的投片就更有把握了。如果是业余爱好者想把某一个东西上网，也可以直接使用这个配件。我们的科研，列一个题目做配件好像太小；公司做又怕销量不大。所以安排这种题目也比较困难。但是，都列大题目，离实际就比较远。从低层做起，明确实际应用，就能更有针对性地发展物联网。