图解物联网---物联网设备
三、物联网设备
1、连通性带来的变化
表示的是机器和系统间的相互连接性和结合性。物联网设备试图经由网络来“连接”外部系统，并通过以下技术革新让以往人们无法想象的一些设备都具备了连通性（图3.1）。
2、基本结构
物联网设备跟普通的机械产品一样，都包含用于检测用户操作和设备周边环境变化的输入设备，提示某些信息或者直接作用于环境的输出设备，以及作为设备的大脑来负责控制机器的微控制器等。另外，物联网服务还有一个不可或缺的条件，那就是连接网络
- 微控制器
微控制器是微型控制器（Micro Controller）的略称，是一块控制机器的IC（Integrated Circuit，集成电路）芯片。
微控制器由内存（用于存储程序和保存临时数据）、CPU（用于执行运算处理和控制）以及外围电路（包含与外部的接口，以及计时器等必要的功能）构成。（图3.4）
在实际使用微控制器时，需要串行端口和USB 等各种接口以及电路等。如果想自己制作设备，那么通过使用微控制器，以及安装了以上要素、名为“微控制器主板”的电路板，就能很轻松地开发硬件了。虽说每种产品的规格各有不同，但基本上是以图3.5 所示的流程进行开发的。
- 输入设备
为了让设备获取周边情况和用户操作等信息，必须在机器上实现传感器和按钮等元件（电子器件）。
举个例子，假设有台智能手机，那么这台手机都搭载了什么样的传感器呢？各位读者应该注意到了，实际上它搭载了触摸屏、按钮、相机、加速度传感器、照度传感器等相当多的感测设备（图3.7）。这些传感设备能帮助我们更详细且精细地掌握周边的情况。
- 输出设备
物联网想要实现的不只是感测状态，将状态“可视化”。对人类和环境进行干涉，控制世界令其向目标状态发展才是其真实目的。
- 与网络相连接
物联网设备通过网络与服务器进行通信，积累和分析感测到的信息，通过远程操作控制设备。因此，设备就需要有用于连接网络的接口。
网关机器和设备之间存在无线连接和有线连接两种连接形式，这两种连接形式又存在多种连接方法。
3、微控制器主板的类型和选择方法
- H8 型微控制器主板
H8 型微控制器主板是一种单片机主板，它上面安装了瑞萨科技公司制造的H8 型微控制器系列产品
4、与全球网络相连接
有两种让设备连接到网络的方式，一种是由设备本身直接连接全球网络，另一种是在本地区域内使用网关来连接全球网络（图3.21）。
与物联网设备相比，网关设备的硬件结构大多比较丰富，有的还支持再次发送数据和保存部分数据等功能。另外，网关设备还支持高级加密及数据压缩，在需要保证数据传输的安全性时，采用网关无疑是一个明智之选。
另一方面，直接连接网络时，则需要在物联网设备端实现再次发送等错误处理程序。虽然这点还需斟酌，不过如果采用直接连接方式，构建系统时就不用在意是否存在网关了。这样一来就能单纯地建立设备和服务器之间的连接了
5、与网关设备的通信方式
物联网设备和网关设备进行通信的方式有很多种，既有有线的也有无线的。
6、有线连接
- 以太网
- 串行通信
- USB
7、无线连接
Wi-Fi、3G/LTE、5G、蓝牙、IEEE 802.15.4/ZigBee、易能森
8、传感器是什么
传感器是一种装置，它的用途在于检测周边环境的物理变化，将感受到的信息转换成电子信号的形式输出。人类用五种感官来感知环境的变化，设备则用传感器来感知。
如表3.4 所示，传感器有很多种类。
9、传感器的机制
下面将为大家介绍两种感测方法。
①利用物理特性的传感器
②利用几何变异的传感器
- 利用物理特性的传感器
- 利用几何变异的传感器
10、传感器的利用过程
所有的传感器都普遍具有以下特性。
● 毫伏级的微弱信号
● 输出的是含有一定噪声的模拟信号
11、放大传感器的信号
为了利用传感器的微弱信号，需要将其放大到微控制器等设备可以读取的强度，这就需要用到放大电路了。
12、把模拟信号转换成数字信号
把传感器获取的测量值用连续的电子信号表示出来，就是模拟信号。想用PC 处理模拟信号，就需要进行模拟/ 数字（A/D）转换，把模拟信号转换成离散值，即数字信号。A/D 转换操作分成以下3 个步骤。
● 采样（sampling） 用某个频率来区分模拟输入信号，获取值
● 量化把采样后的值近似表现为离散值
● 编码（coding） 把量化后的数值编码成二进制代码
13、传感器的校准
14、驱动的作用
