3、树莓派、物联网通信协议与接口技术解析

树莓派、物联网通信协议与接口技术解析

树莓派在工业中的应用

树莓派凭借其特性以及基于它构建的众多项目和产品，远不止是一个原型设备，已广泛集成于商业和工业机器中。不过，它仍缺乏工业系统所需的一些关键特性，因此需要外部软硬件使其适应工业环境。

工业系统的一个基本特性是需对特定触发进行实时响应，这意味着机器对环境参数变化或事件的反应时间有明确的最大值限制。实时系统对指令执行时间有严格约束，例如在装配线上，每个机器人需与同伴完美同步，并在规定时间内完成动作，系统反应时间需低于规定值（通常以毫秒计）才有用。为满足这些要求，实时系统通常只运行一个软件，以确保代码执行时间的确定性。

工业设备还需具备坚固耐用的特点，能在恶劣条件（强振动、高温、高湿度和高浓度有害化学物质）下长时间（数年）不间断工作。当设备出现故障时，物联网设备需能自动重置和恢复，或在发生灾难性故障时向主系统发送诊断信息。这就是大多数工业系统围绕可编程逻辑控制器（PLC）构建的原因。

PLC 是专为集成到制造或装配线、机器人设备等系统而设计的坚固工业计算机，专门用于控制特定工业流程。其处理单元通常是运行固件的微控制器，可进行实时操作，还配备了抗干扰和短路的坚固连接器。PLC 通常采用模块化设计，可轻松集成到现有基础设施中，并提供简单的控制和监控界面，一般包括显示屏、状态 LED、开关和按钮。

如今，存在与树莓派兼容的 PLC，使树莓派能够集成到工业产品中。这些设备有坚固的外壳，完全包裹树莓派，连接到其引脚并提供工业级连接器和外设，如 LED 或开关。此外，树莓派的电源供应也不适合直接用于工业机器，它需要连接 5V 直流电，而工业系统通常使用更高电压。因此，硬件扩展会提供支持高达 30 - 4