开源硬件与物联网开发新模式

开源硬件与物联网开发新模式一、物联网及开源硬件简介当下，物联网技术已经逐渐成为与我们生活息息相关的新型互联网技术，在信息交流、数据传输、传感器、智能化等方面发挥着至关重要的技术。物联网将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”，是继通信网之后的另一个万亿级市场。首先，我们应当理解所谓物联网的含义。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。如今，物联网技术正迎来前所未有的发展机遇。在产业层面上，物联网产业加速发展，物联网环节部分实现突破。从产业链环节来看，许多厂商推出了针对物联网的专用芯片，或者对物联网的专用芯片，或者针对物联网的特定的应用场景进行优化。另外，物联网终端不断演化，支持物联能力的终端越来越多，在终端层面，速度是发展最快的。工信部物联网白皮书2014中指出：“开源硬件和开放平台催生物联网设备开发新模式。”开源硬件平台已经对整个硬件层面的设计产生了比较深远的影响，通过开源硬件的平台，极大的缩短了物联网产品的研发周期，以前的开发非常难，现在通过开放的电路板和原理图就可以开发出新的终端。另外，开放的这种平台，还有开源硬件的配合也简化了整体的部署。可以看到，整个开源的理念，加速塑造了C2B的硬件的生产模式。开源硬件(OpenSourceHardware)指与自由及开源软件相同方式设计的计算机和电子硬件。开源硬件也是开源文化的一部分，并且将这一概念延伸到更多样的领域中。通常开源硬件会公布详细的硬件设计信息(包括机械图、电路图、BOM清单、PCB版图、HDL源码和IC版图)以及与开源软件相关的驱动软件。开源硬件(OSHW)是一个实体创造物的术语一机器，设备，或者其他的物理事物。它们的设计已经对公众发布。发布允许任何人制造，修改，分发或使用该硬件设计。此定义目的在于为开源硬件许可的开发和评估提供准则。最近几年开源硬件取得了令人惊喜的成就，这得益于电子技术的不断进步，比如移动技术、FPGA工艺和嵌入式设计的普及等等。更多的厂商投入到开源硬件设计中来，而大厂商也看到了开源硬件中的机会，毕竟越多的人使用市场越广。从超大系统级设计到芯片SoC设计，从移动平台到单片机平台，从具体的应用产品到模块化产品都能够看到开源硬件的项目。其中，Arduino的诞生可谓开源硬件发展史上的一个新的里程碑。二、开源硬件项目实例Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，包含硬件（各种型号的arduino板）和软件（arduinoIDE），是一个基于开放原始码的软硬体平台，构建于开放原始码simpleI/O介面版，并且具有使用类似Java，C语言的Processing/Wiring开发环境。你只要在IDE中编写程序代码，将程序上传到Arduino电路板后，程序便会告诉Arduino电路板要做些什么了。作为世界上最受欢迎的开源硬件，Arduino具备以下特点：1、 开放源代码的电路图设计，程序开发接口免费下载，也可依个人需求自己修改。2、 使用低价格的微处理控制器（AVR系列控制器），可以采用USB接口供电，不需外接电源，也可以使用外部9VDC输入。3、 Arduino支持ISP在线烧，可以将新的“bootloader”固件烧入AVR芯片。有了bootloader之后，可以通过串口或者USBtoRS232线更新固件。4、 可依据官方提供的Eagle格式PCB和SCH电路图简化Arduino模组，完成独立运作的微处理控制；可简单地与传感器，各式各样的电子元件连接例如：红外线，超音波，热敏电阻，光敏电阻，伺服马达,…等）5、 支持多种互动程序，如：Flash、Max/Msp、vvvv、PD、C、Processing等。6、 应用方面，利用Arduino,突破以往只能使用鼠标、键盘、CCD等输入的装置的互动内容，可以更简单地达成单人或多人游戏互动。

□zDIGITAL;P；OO<UN0)iRxtiuARDUXNO□zDIGITALMUI：•■I.ARDUIND.CC-HADEINITALY>*■rArduino能通过各种各样的传感器来感知环境，通过控制灯光、马达和其他的装置来反馈、影响环境。板子上的微控制器可以通过Arduino的编程语言来编写程序，编译成二进制文件，烧录进微控制器。对Arduino的编程是利用Arduino编程语言（基于Wiring）和Arduino开发环境（basedonProcessing来实现的。基于Arduino的项目，可以只包含Arduino，也可以包含Arduino和其他一些在PC上运行的软件，他们之间进行通信（比如Flash,Processing,MaxMSP）来实现。MUI：•■I.ARDUIND.CC-HADEINITALY>*■r因为Arduino的种种优势，越来越多的专业硬件开发者已经或开始使用Arduino来开发他们的项目、产品；越来越多的软件开发者使用Arduino进入硬件、物联网等开发领域。Arduino开源硬件平台通过开放设计图、原理图、材料清单和集成开发环境，满足个性化需求的传感器节点、网关等原型产品开发，极大地缩短了物联网产品研发周期，采用传统模式需要5个月以上的开发周期通过开源平台可以缩短至2周~1个月。仅2013年Arduino即发布了数十个改进版本，拥有数百万开发者和成千上万的应用。由此看出，开源硬件平台已经对整个硬件层面的设计产生了比较深远的影响，通过开源硬件的平台，极大的缩短了物联网产品的研发周期，以前的开发非常难，现在通过开放的电路板和原理图就可以开发出新的终端。另外，开放的这种平台，还有开源硬件的配合也简化了整体的部署。还有一个不得不提的开源硬件的实例一aspberryPi（树莓派）。树莓派（raspberrypi）,是一款基于linux系统的、只有一张信用卡大小的卡片式计算机。研发树莓派的最初目的是通过低价硬件及自由软件来推动在学校的基础的计算机学科教育，但很快树莓派就得到计算机和硬件爱好者青睐；他们用它学习编程，并创造出各种各样新奇的、风靡一时的软硬件应用。在接口方面，RaspberryPi提供了可供键鼠使用的USB接口，此外还有快速以太网接口、SD卡扩展接口以及1个HDMI高清视频输出接口，可与显示器或者TV相连。它被广泛应用于检测、计算机、GPS、智能机器人、远程监控、自动化系统等方面，与物联网技术良好的结合，通过开源平台实现了物联网开发模式的优化，实现了计算机学科教育的智能化，降低了计算机及编程学习的门槛。不过树莓派本身并不是特别开放，你无法得到所有的设计电路并自由复制一块树莓派，树莓派所搭载的ARMBroadcom微处理器需要昂贵的自动化工具来构建，无法通过零售渠道获得，并且需要一系列的闭源二进制代码。不过这样的现状也许会在Broadcom开放显卡驱动后得到改变，并且树莓派项目的目标之一就是走向完全开放。相关的实例还有SeeeduinoCloud。SeeeduinoCloud是一款基于DraginoWiFi物联网模块HE和ATmega32u4的微控制器板。HE是一个高性能、低成本的150M，2.4GWiFi模块，在汉语中意味着核心，并且它内置开源的OpenWrt系统。SeeeduinoCloud完全兼容Arduino，Grove，扩展板和IDE（版本高于1.5.3）。除了Arduino常规接口，SeeeduinoCloud还支持内置的以太网和WiFi，USB-A端口使得需要网络连接和大量存储的原型设计非常容易。将SeeeduinoCloud用作一个物联网网关也不失为一个好主意。可以实现感知网络与通信网络，以及不同类型感知网络之间的协议转换.既可以实现广域互联.也可以实现局域互联。三、综述开放源码硬件从诞生到现在将近十多年了，很多人为它的发展付出了大量的努力，但是并没有像开放源码软件那样深入人心，很多项目也以失败告终。究其原因，开源硬件面临挑战主要有：1）免费的EDA工具2）许可证3）成本4）质量5）产品6）厂商支持7）商业模式。开源硬件和开放平台对物联网开发模式的发展有着极其重要的作用，因此克服开源硬件所面临的挑战是大力发展物联网技术不可避免的话题。尽管目前开源硬件还面临各种各样的困难，但是随着技术的进步以及无数爱好者的努力，相信开源硬件一定会一直发展下去，毕竟开源是大