如今，物聯網 (IoT) 中的設備具有各種不同的形狀和尺寸。它們可以是智能手表、智能電視、制造中的智能機器人以及用于天氣監測的智能傳感器。這些設備中的每一個都有不同的要求。例如，出于安全原因，制造中的許多設備需要實時響應。如果一個人距離活動機器太近，該機器應該配備物聯網傳感器來檢測接近程度并能夠立即關閉。

另一方面，對于許多其他智能設備來說，立即響應并不重要。您的應用程序和智能恒溫器告訴恒溫器加熱房間之間的兩秒延遲可能不是一個大問題，因為加熱設備需要一些時間才能將房間加熱到正確的溫度。

由于物聯網如此多樣化，因此在物聯網設備開發方面不存在“一刀切”的情況。您需要針對不同的物聯網用例使用不同的物聯網開發套件。以下指南介紹了如何準確找到實現物聯網開發目標所需的內容。

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使用您的物聯網開發套件

開發新的物聯網實施并對其進行原型設計是一個微妙的過程。設備可能需要極其復雜或相對簡單，具體取決于多種因素，包括設備需要收集或處理多少數據、是否需要實時響應、是否優先考慮低功耗等。

IoT 開發套件提供硬件和固件，可讓您創建原型甚至最小可行產品 (MVP)。最小可行產品本質上是產品的基本原型版本，開發人員可以將其商業推廣到小型客戶群以進行測試。

當您推出 MVP 并嘗試根據測試用戶反饋更改產品時，新迭代的事情可能會變得復雜且昂貴，除非您有一種簡單的方法來訪問和更改固件。固件本質上是內置基本軟件的硬件。無需下載額外的軟件即可執行基本功能，因為這些功能已經是設備的一部分。

固件的問題在于它并不總是那么容易改變。例如，您的計算機具有某些功能，您作為用戶無法通過典型的操作系統界面進行更改，例如計算機開機和關機的方式。這些功能是內置的。為了更改這些功能，您必須更改固件本身。

這就是物聯網開發人員使用開發板的原因。開發板公開了固件和基本硬件，可以輕松訪問輸入/輸出 (I/O) 引腳以進行定制。I/O 引腳是小硬件，是許多電路板和微控制器單元 (MCU) 的一部分。這些引腳還允許硬件發送和接收信號并實現用戶交互。您可以使用它們構建自定義電路，并根據您所考慮的產品規格開發或更改固件。

在物聯網開發板上尋找什么

雖然您可能會發現為您的項目找到合適的物聯網開發板是一項艱巨的任務，但在開源硬件（OSHW）領域有一些不錯的選擇。您可能已經非常熟悉開源軟件的概念，開源軟件是公開源代碼的軟件，以便任何人都可以在個人項目中使用或修改該代碼。同樣，開源硬件是指任何人都可以使用和修改的公共硬件設計。Arduino 平臺就是一個例子，它提供開源電路板設計。

無論物聯網開發板是否開源，它都需要具備一定的能力來對不同的功能或產品進行原型設計。首先，任何此類板都需要支持不同類型連接的硬件。例如，某些開發板僅支持 Wi-Fi 或藍牙連接，需要輔助硬件來支持蜂窩連接，而其他開發板則內置蜂窩連接。

不同的板卡還可能支持不同的通信協議，就像允許物聯網設備在物聯網系統中相互通信的不同語言一樣。IoT 的一種常見通信協議是集成電路間 (I2C) 協議，該協議以數據包的形式短距離發送數據。另一種是串行外設接口（SPI）協議，它也用于短距離通信，但連續發送數據流而不是發送數據包。其他需要考慮的功能是特定設備可能有多少個 USB 或 HDMI 端口用于視頻流。

不同的主板也可能有不同的功率規格。有些板允許脈寬調制 (PWM)，而另一些則不允許。PWM 意味著快速打開和關閉電源，而不是提供連續的電源流。可調光 LED 燈使用 PWM，因為 LED 燈實際上會以很高的速度閃爍，在打開位置花費更多時間以保持強照明，并在關閉位置花費更多時間以保持較暗的照明。因此，使用 PWM 的物聯網設備的一個例子是智能可調光燈，您可以通過智能手機或智能手表進行控制。

最后，您需要知道是否需要微控制器 (MCU) 還是微處理器 (MPU)，因為兩者具有不同的功能和用例。

微控制器 (MCU) 與微處理器 (MPU)

值得花一些時間來了解物聯網開發新手可能經常混淆的概念，即微控制器單元 (MCU) 與微處理器（也稱為微處理單元 (MPU)）之間的區別。

微處理器板將包括一個完整的操作系統，通常是Linux，在到達時嵌入。MPU 比 MCU 需要更多的功率。另外，大多數人使用 MPU 來執行多個同時執行的任務，或者更確切地說，任務切換發生得如此之快，以至于看起來像是多個任務同時運行。MPU 有很多功能，因此它們并不總是適合實時任務，因為有太多變量無法確保每次的準確性和可靠性。它們的成本也比 MCU 更高。

MCU 通常運行實時操作系統 (RTOS)，這是一種非常輕量級、簡化的操作系統版本，一次只能執行一項任務或進程。優點是專注于一項任務可以讓 MCU 實現實時響應。這在制造業中可能是必要的，例如，如果機器發生火災并且機器需要故障保護裝置在檢測到火災后幾毫秒內關閉。用戶可以為 RTOS 任務分配不同的優先級，以便最重要的故障保護始終優先于更普通的通信。MCU 內的調度程序將立即切換到該任務并放棄 MCU 當前正在執行的任何任務，以實現更快的響應。

一些帶有 MCU 的最小開發板（尤其是 Arduino 的開發板）根本沒有操作系統。相反，他們運行一個簡單的滴答調度程序，可以重復執行簡單的任務。

由于 MCU 成本較低，因此通常用于資源有限的物聯網環境和應用程序。換句話說，如果您需要在一個大型工廠內使用 1000 個物聯網設備來進行監控和安全，那么您不需要昂貴、耗能的設備。您需要相對便宜、節能的 MCU。

拋開這種區別，讓我們來看看今年流通的優秀物聯網板。

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在選擇最適合物聯網的微控制器或最好的微處理器板時，有很多選擇。我們將了解一些最重要的規格，包括處理器類型、內存、多媒體和連接功能、電源規格、輸入和低級 I/O，即可用于輸入和輸出的通信系統和協議傳入和傳出設備的信息。

1. Giant 板

Giant 板是一款單板計算機 (SBC)，這意味著它擁有計算機在單個類似電路板的布置上運行所需的一切，包括 MPU。另外，該設計是開源的，這意味著您可以進行任何所需的修改。詳細信息如下：

• Microchip SAMA5D2 ARM Cortex-A5 處理器
• 微型SD卡
• 128MB內存
• USB支持
• SPI、UART 和 I2C 通信支持
• 電池和 USB 電源
• 6 個 12 位 ADC 通道
• 嵌入式Linux操作系統

2.Arduino MKR GSM

Arduino MKR GSM 1400 非常適合原型設計設備，因為 Arduino 具有開箱即用的 2G 和 3G 蜂窩連接。

• 低功耗 ARM Cortex-M0 SAMD21 處理器
• 嵌入式 C 和 C++
• 2G 和 3G 連接
• 兼容SIM卡
• 電池或 USB 供電
• Tick 調度程序而不是操作系統

3.樹莓派Raspberry Pi 4 Model B

Raspberry Pi 4 Model B 是愛好者、程序員甚至游戲玩家熟知的 SBC。該模型還擁有物聯網設計原型可能需要的一切。

• 博通 BCM2711 處理器
• 高達 8GB SDRAM
• 無線互聯網、藍牙、低功耗藍牙 (BLE) 和以太網連接
• USB連接
• HDMI 和顯示端口
• 音視頻端口
• 以太網供電功能
• 樹莓派操作系統

4.Arduino Uno REV3

Arduino Uno REV3 是一款帶有 MCU 的輕量級開發板。還有一個更小、更基本的版本，稱為 Arduino Uno Mini Limited，盡管兩者的大多數功能保持相同。

• ATmega328P微控制器
• 32KB閃存
• 2KB靜態存儲器
• 14 個數字 I/O 引腳
• 脈寬調制功能
• USB-C 連接
• 滴答調度程序或 RTOS 兼容

5.BeagleBone Green網關

BeagleBone 是另一個相對知名的 IoT 開發板資源。Green Gateway 擁有穩定的 RAM、閃存和 1GHz 處理器，因此就能耗和處理而言，該主板更偏重。

• AM3358 1GHz ARM Cortex-A8 處理器
• 512MB內存
• 4GB閃存
• 支持微型 USB
• UB 2.0 支持
• 以太網連接
• 無線網絡連接
• DC插孔電源輸入
• Linux操作系統

6.ESP32-網關

Olimex 的 ESP32 網關開發板具有一系列不同的 IoT 連接選項。它也非常適合工業環境和可穿戴設備，因為該板具有較寬的安全工作溫度范圍和非常低的功耗要求。

• Xtensa 雙核 32 位 LX6 MPU
• BLE、以太網和 WiFi 連接
• 超低功耗
• 34 個 I/O 引腳
• 10 個觸摸傳感器
• 脈寬調制功能
• 加密硬件加速
• 與各種 RTOS 選項兼容

7. Jetson Nano

Jetson Nano 的能耗和處理能力較高。該板可以同時運行多個應用程序。開發人員經常將其用于機器學習和人工智能項目。

• 四核ARM A57 CPU
• 2GB內存
• MicroSD 存儲
• 以太網和無線互聯網連接
• 相機連接器
• 40 個 I/O 引腳
• HDMI連接
• USB連接
• I2C、I2S、SPI 和 UART 連接
• Linux操作系統

8.Udoo Bolt V8

Bolt V8是Udoo開發的SBC，但其處理能力約為典型PC的水平。該開發板具有足夠的通用性，幾乎可以滿足您可能想到的任何物聯網項目，除了那些資源特別有限的物聯網設備。

• AMD 銳龍 V165B 處理器
• Microchip ATmega32U4 協處理器
• 高達 32GB 的 RAM
• AMD Radeon Vega 8 GPU
• 兩個 M.2 插槽
• 以太網連接
• 無線網絡連接
• USB連接
• HDMI 和 DisplayPort 連接
• Linux 或 Windows 操作系統

9. Particle Boron

即使按照典型物聯網開發板的標準，硼顆粒也很小。盡管如此，它仍然具有許多使其非常適合原型設計的功能。

• STM32 ARM Cortex M3 微控制器
• 1MB閃存
• 128KB內存
• 無線網絡連接
• 實時操作系統
• 18 個 I/O 引腳
• 職業安全衛生工作
• 使用Device OS，一種特定于Particle的低級基本操作系統

10.BeagleBone Black 

BeagleBone Black 有點不尋常，因為它包含觸摸屏。除此之外，Black board 是標準的開源開發板設計。

• AM3358 ARM Cortex-A8 處理器
• 微型SD卡
• SDIO、I2C、SPI、UART 和 PWM 功能
• HDMI 和 LCD 以及音頻功能
• 以太網、Wi-Fi、BLE 和 USB 連接
• MicroUSB電源
• Linux操作系統

Nabto 的物聯網開發板演示解決方案

物聯網開發并不容易，但有了這些開發板，從業余愛好者到專業物聯網開發人員的任何人都可以開始測試不同的物聯網應用程序并制作原型。無論您選擇哪種開發板，您都需要一種方法來測試不同用例的原型的連接性。Nabto Edge Embedded SDK提供遠程連接并且是開源的。該 SDK 與基于 Linux 的設備兼容，因此它非常適合上述許多選項。

此外，使用 Nabto Cloud Console，您可以開始使用計算機和智能手機測試物聯網應用程序和概念。Nabto 為此提供了演示應用程序，包括物聯網視頻和恒溫器應用程序。

總而言之，Nabto 非常適合與任何物聯網設備或原型建立直接且安全的遠程連接。