設備與系統供應商需要具彈性且可擴充的移轉路徑,以發展物聯網(IoT)系列產品。若廠商能夠存取可隨需求擴充,同時還能整合既有感測器系統,並支援新解決方案的應用程式就緒平台,將會是一大優勢。

採用嵌入式電腦模組的模組化嵌入式電腦技術是此類解決方案的理想選擇,因為它能夠提供高度靈活的配置,滿足應用程式和效能需求,同時也能夠以經濟實惠的方式,實作自訂的特殊載板。

然而,光有模組和相應的載板並無法建立IoT閘道器(Gateway)解決方案,還需要有經過標準化且支援應用程式的硬體抽象層中介軟體。這就是嵌入式裝置製造商要為原始設備製造商(OEM)提供正確「膠合邏輯(glue logic)」的原因,如此才能夠使顧客將其IoT解決方案,從測試的「沙盒」環境,實作為完全連線的網路-實體工廠。此類標準化中介軟體可確保應用程式能在合適的硬體上部署,而不需變更硬體的存取邏輯。

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中介軟體標準化

但目前此類中介軟體有一套既定標準,導致設備與自動化廠商受限於單一嵌入式電腦供應商,只能選擇專有解決方案。由於此類中介軟體的必要投資輕易上看五位數,因此OEM必須審慎看待這項決定。更理想的解決方案是能夠透過開放來源專案,或直接採用如SGET、PICMG或未來其他新成立協會等標準化協會實作的解決方案。

一如往常,總要有人踏出標準化的第一步。基於此一原因,德國康佳特(congatec)開發出一款特殊的應用程式介面(API),使裝置、機器和系統能夠透過彈性的IoT閘道器與雲端連線。此API可整合智慧感測器網路和既有的智慧周邊連接裝置。此外,還可作為框架結構,讓使用者根據支援應用程式的邏輯,在設備與系統上實作閘道器功能性。硬體抽象層則提供應用程式軟體的標準化,同時也可確保軟體的可移植性。

以API統一存取

新的雲端API採用支援應用程式的開放式設計。如此一來,將可整合藍牙低功耗(BLE)、ZigBee、LoRa和其他低功耗廣域網路(LPWAN)等無線感測器連線,以及樓宇和工業自動化專用的有線通訊協定,甚至是支援異質性通訊協定配置,以及與其他閘道器的通訊連線。標準應用包括工業4.0(Industry 4.0)連線設備與系統,以及智慧型內部物流(intralogistics)系統。

若提出要求,OEM可取得所有使用C++來源碼編寫的必要軟體模組,如此一來,在依據這項支援應用程式的參照設計自行開發Linux和Windows系統的IoT應用程式時,便可大幅節省時間。如有需要,亦可提供雲端API和雲端連線專用的其他軟體服務。

20171221NT02P2 有必要建立超越主要標準的其他API和初期設計標準化,以便進一步簡化採用標準化嵌入式運算建置區塊的自訂特殊應用程式開發過程。

全新雲端API可整合至congatec專屬閘道器、顧客端的特殊設計,以及以congatec硬體為基礎的既有硬體平台,為實現此類整合,此API也支援即時硬體虛擬化。

Technagon的IoT閘道器搭載Intel Atom Celeron或Pentium處理器。儘管體積輕巧,僅104×104mm²,但最多可利用多達六支天線支援三種無線電標準。iesy的IoT閘道器的載板與機殼同樣採用eNUC標準,機罩內使用Qseven嵌入式電腦模組。這些模組可採用ARM或x86技術。EXPEMB的FlexGate閘道器同樣採用Qseven模組,但搭載針對LPWA通訊協定LoRa開發的IoT連線能力,最多可連接62,500部智慧型LoRa感測器與裝置,並可發揮1Gbit乙太網路、WLAN、3G/4G或藍牙連線能力,以便與中央雲端進行連線通訊。

所有連線均可同時於閘道器上進行,若連線失敗,也可使用各種指令碼定義個別的後援連線。以廣泛的I/O支援現場的介面連線,如2個USB埠、1個序列介面、GPIO和Modbus現場總線,此外也允許各項需求的其他區域裝置和網路連線。

為IoT感測器網路尋找更靈活彈性閘道器的設備與系統開發人員,發現IoT閘道器適合作為專用的硬體平台。因為它最多可支援涵蓋各類無線介面的六個模組,從LTE到WLAN、從藍牙和ZigBee到Sigfox或LoRa的LPWA網路,只要單一平台,即可整合多個閘道器。

若工業4.0應用程式要求伺服器效能與即時通訊,則可透過10Gigabit乙太網路,因此,OEM有多種搭配全新雲端API使用的各式IoT閘道器可選擇。

透過從標準化行動方案延伸支援,適用IoT閘道器的雲端API將在日後獲得其他製造商的支援。由於來源碼是以C++語言編寫,因此即便是現在也不會產生投資風險。因此,設備、系統與自動化供應商應評估自己是否能夠使用雲端API,以將自家解決方案與雲端連線,從而在特定解決方案開發期間節省寶貴時間與軟體開發成本。