10、物联网嵌入式设备原型设计与Arduino平台应用

物联网嵌入式设备原型设计与Arduino平台应用

在物联网设备的设计中，选择合适的平台至关重要。从基础的嵌入式计算概念，到各类平台的特点，再到Arduino平台的详细介绍，都为我们构建物联网设备提供了丰富的选择和思路。

嵌入式计算基础

物联网设备的发展依赖于更紧密集成和小型化的解决方案，从最基础的微控制器到更强大的片上系统（SoC）模块。

微控制器

微控制器是无数传感器和自动化工厂机械的核心。尽管如今世界已进入32位及更高计算时代，但8位微控制器仍在使用。这是因为它们能力有限，价格相对较低，通常提供以千字节计量的RAM和几十千字节的存储。不过，现代的微控制器芯片相比上世纪80年代的产品，体积更小、功耗更低且运行速度快约五倍。

微控制器市场有众多制造商，如Atmel、Microchip、NXP、Texas Instruments等，类似于汽车市场有多个品牌和不同型号的汽车。其中，无处不在的Arduino平台基于Atmel的AVR ATmega系列微控制器芯片。其板载的GPIO引脚和ADC电路，使得微控制器易于连接各种传感器、灯光和电机。而且，由于使用它们的设备专注于执行单一任务，因此可以省去大部分操作系统，代码占用空间比SoC或PC解决方案更简单、更精简。在一些系统中，需要更高资源水平的功能通常由额外的专用芯片提供，这些芯片有时比控制它们的微控制器更强大，例如Arduino Ethernet使用的WizNet以太网芯片的RAM是Arduino本身的八倍。

片上系统（SoC）

SoC介于低端微控制器和成熟的PC之间，如BeagleBone或Raspberry Pi。与微控制器类似，SoC将处理器和