選擇從頭開始設計無線物聯網應用的工程師很快就會認識到這項任務很困難。首先，從頭開始構建物聯網網絡系統需要了解許多不同的技術，包括無線協議，嵌入式代碼開發和設備驅動程序開發。雖然許多經驗豐富的工程師可能已經熟悉這些技術，但是編寫移動設備應用程序和云代碼開發以及確保足夠的安全性等其他功能是相對較新的技能。

情況惡化的是，物聯網新手可能沒有很多基于MCU平臺的硬件開發背景。 API，編程，硬件和軟件兼容性以及監管許可和其他障礙的學習曲線可以轉化為數周或數月的工程工作，只是為了創建功能原型。

因此，附近大多數物聯網開發人員的愿望清單中最重要的是找到一種簡單，快速的方式來指定硬件并生成必要的代碼，以便他們能夠盡快將他們的想法推向市場，這在快速變化的物聯網領域尤為重要。

幸運的是，模塊可用于幾乎所有無線協議，包括ZigBee，Z-Wave，藍牙和Wi-Fi。這些模塊可用于縮短無線系統所需的上市時間和認證/認證時間。更重要的是，今天的模塊已經發展到包含強大的處理器，可以通過Linux，C，C ++，Python和Java等常用語言進行編程，以管理整個應用程序。它們進一步有助于簡化代碼開發工作，因為開發人員可以依賴供應商提供的封裝RF堆棧。

評估套件是一種流行的開發選項，因為它們提供了預制元件和功能齊全的示例應用程序將如何運行。開發套件還已經將模塊的芯片正確連接，用于電源，接地以及輸入和輸出信號傳輸。一些更集成的套件選擇還包括開箱即用的云連接，安全保護和FCC批準，以試圖將無線物聯網連接作為插件類型的練習。

在此文章我們將詳細研究兩個流行的物聯網開發套件，并展示一個常見的典型功能 - 看門狗應用程序 - 在每種情況下都能輕松處理。

將ZigBee連接到Internet

無線連接是物聯網應用的關鍵，通常是混合藍牙和ZigBee等本地網關與傳統的Wi-Fi網絡。 ZigBee提供最大的無線250 kbps數據速率和高達100米的范圍，已成為工業系統和傳感器網絡的流行解決方案。但是，ZigBee對許多應用程序缺乏關鍵要求：連接到Internet所需的本機IP連接。作為回應，Digi International等供應商提供Xbee ZigBee網關，這是一種無線方式，可以讓數十個ZigBee設備透明地連接到互聯網。

設計工程師可以快速啟動他們的開發工作，為ZigBee帶來無線互聯網連接網絡使用Digi International的Xbee ZigBee Cloud Kit（圖1）。 Xbee ZigBee云套件的指定部件號為XKA2C-Z7T-U，旨在幫助工程師使用基于云的數據集構建快速原型。該套件包括：用于ZigBee到以太網/Wi-Fi的Xbee網關; Xbee-PRO ZigBee 2.4-GHz模塊;帶面包板的開發板;電纜和電源;示例Web應用程序;可配置的小部件和與Digi Device Cloud的集成 - 該公司的公共平臺，用于連接任何設備并從任何地方向兩個方向進行通信。

該套件還可通過可自定義的開源儀表板應用程序遠程控制設備和數據。基本原型組件包括：LED儀表; 10KΩ電阻;溫度傳感器;電位器;振動電機;和音頻蜂鳴器。

圖1：Digi的Xbee ZigBee Cloud Kit擁有創建云連接無線原型所需的一切。該套件包括原型組件，如電線，LED，繼電器電阻和溫度傳感器。 （圖片由Digi International提供）

該套件以Digi的Xbee ZigBee網關應用程序為基礎，允許通過Python腳本語言定制嵌入式邏輯。 XBee Gateway具有標準的Python 2.7發行版，允許獨立于設備開發和測試不依賴于Digi專有接口模塊的應用程序。為了滿足不同級別的Python專業知識和應用程序復雜性的客戶需求，我們支持許多開發策略，可以根據開發人員的需要進行混合和匹配。 Xbee網關還具有Linux shell界面。雖然Digi ESP for Python旨在作為主編程接口，但此接口可用于某些編程和設備管理任務。

現在讓我們來看看Xbee ZigBee Cloud Kit中的示例應用程序。通過Xbee看門狗模塊提供的看門狗功能作為安全措施存在。如果存在“必須”定期發生的關鍵操作，否則系統將無法挽回地破壞，應用程序可以請求建立“監視器”。如果應用程序線程未在承諾的時間間隔內為其監視程序提供服務，則整個系統將重新啟動。如有必要，這些軟件看門狗可以更改其間隔，并可以刪除。顯然，使用這種軟件監視器是最后的手段。

以下示例程序演示了看門狗功能:(來源：Digi International）

import watchdog（1）

導入時間

w = watchdog.Watchdog（'test'，20）（2）

for x in xrange（1,6）:( 3）

print“Step”，x（4）

time.sleep（10.0）（5）

w.heartbeat（）（6）

print“在結束前的步驟...”（7）

time.sleep（60.0）（8）

print“結束后的步驟。”（9）

課程筆記（1-9）：

監視程序模塊包含程序所需的監視程序類。

創建一個名為“test”的監視程序對象，該對象將在20秒后過期。

循環五次（1-5）。

表示我們的迭代......

...每次迭代的睡眠時間少于超時，但總時間超過超時時間。

每次迭代將看門狗定時器重置為20秒，允許完成所有循環。

指示小循環已完成。

睡眠的時間間隔比超時長得多。

不應執行此print語句，因為系統應該由于看門狗超時到期而重新啟動。

CC3200MCU LaunchPad?

Texas儀器的SimpleLink?Wi-Fi CC3200MCU LaunchPad（部件CC3200-LAUNCHXL，圖2）是供應商CC3200無線微控制器的評估套件。它包括一個溫度傳感器和一個加速度計，通過附加的BoosterPack插件板，它可以集成其他傳感器，幫助開發人員對其物聯網應用進行原型設計。 LaunchPad具有驅動程序支持和軟件開發工具包（SDK），其中包含40多種Wi-Fi協議，Internet應用程序和MCU外設示例應用程序。

圖2：CC3200 LaunchPad是基于ARM?Cortex?M4F的微控制器的低成本評估平臺。它具有可編程用戶按鈕，用于自定義應用程序的RGB LED以及用于調試的板載仿真。 （圖片來自Texas Instruments）

該板可以直接連接到PC，用于開發工具，如Code Composer Studio（CCS）云集成開發環境（IDE）和IAR（v.7.20） ）嵌入式工作臺。 SDK中的所有示例應用程序都支持在帶有CCS IDE且無RTOS的集成Cortex-M4處理器上。此外，一些應用程序支持Free RTOS和TI RTOS。

免版稅的CC3200嵌入式Wi-Fi Foundation SDK包括兩個主要構建模塊：

SimpleLink Library - 托管提供連接功能的API。

< li>外設驅動程序庫 - 托管訪問MCU外圍設備的API。

圖3說明了CC3200 Foundation SDK中的各種軟件組件及其形式。

圖3：CC3200 Foundation SDK提供了一個易于使用的框架，該芯片托管在片上微控制器上，以使用WLAN網絡服務，以及與外圍設備接口的驅動程序的全面列表。微控制器。 （圖片來自Texas Instruments）

3200 LaunchPad開發套件中的應用示例包括：

電子郵件：只需按一下按鈕，或通過CLI通過用戶配置的電子郵件，即可通過SMTP發送電子郵件。

UART演示應用程序：展示UART DriverLib API的用法。該應用程序演示了用戶在終端上輸入的任何內容的簡單回顯。

I 2 C演示：展示I2CDriverLibAPI的用法。提供用戶界面，用于讀取或寫入LaunchPad上的I 2 C設備。

MCU睡眠：練習MCU的睡眠功能。

PWM演示應用：演示通用定時器（GPT）支持的一般16位脈沖寬度調制（PWM）模式功能。

攝像頭應用：演示CC3200上的攝像頭功能（此應用需要相機BoosterPack。

天線選擇：提供選擇具有更多信號功能的天線的選項。

功率測量：允許用戶測量各種低功耗的電流消耗-power模式。

看門狗系統演示應用程序

讓我們來看看TI開發工具包如何處理看門狗演示應用程序，該應用程序探討了看門狗定時器的使用情況（ WDT）DriverLib API。正如預期的那樣，當達到超時值時，WDT演示應用程序會生成中斷或重置。與我們之前討論過的Digi International套件一樣，看門狗定時器用于在系統因軟件錯誤或外部設備無法以預期方式響應而發生故障時重新獲得控制權。

該看門狗系統演示應用程序在一個帶有MCU和網絡子系統的完整系統中展示了WDT。同樣，目標是在系統出現故障時恢復整個系統，包括網絡子系統。退出看門狗復位后，系統會立即請求休眠一小段時間，并且只有在從休眠狀態返回后才能恢復其全部功能。這可確保從任何涉及網絡子系統的復雜固定方案中恢復。

解釋應用程序源文件

main - 顯示監視程序功能的主文件LED閃爍10次然后保持在ON狀態。

pinmux - 應用程序要求的Pinmux配置。

uart_if - 通用UART接口API

udma_if - 通用uDMA接口API

wdt_if - 通用看門狗接口API

用法

在使用中，您首先要設置一個串行通信應用程序（HyperTerminal/TeraTerm，請參見下面的圖4）并在主機PC上打開一個超級終端，具有以下內容設置：

端口：枚舉COM端口

波特率：115200

<代碼>數據：8位

奇偶校驗：無

停止：1位

< li> 流程控制：無

接下來，運行t他參考應用程序（Flash bin）并觀察UART終端以了解應用程序執行的操作順序。您將看到以下顯示（圖4）：

圖4：CC3200看門狗系統演示（圖片由德州儀器提供）

總結

從頭開始構建物聯網網絡系統需要了解許多不同的技術。為了幫助工程師完成他們的項目，現成的評估工具包提供了一種通過構建基本系統來試驗各種配置和測試應用程序的好方法。通過提供逐步指導，無線模塊供應商使工程師能夠快速熟悉無線連接可為其物聯網解決方案帶來的所有價值，以及這些完整的硬件組件和集成工具包如何讓設計人員避開漫長的發展周期的時間和頭痛。