可擴展的網(wǎng)關解決方案：物聯(lián)網(wǎng)遷移變得更容易

機器和系統(tǒng)提供商需要一個靈活且可擴展的遷移路徑來開發(fā)他們的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。如果他們能夠訪問按需擴展的應用就緒平臺，并且既可以集成現(xiàn)有的傳感器系統(tǒng)，又可以支持新的解決方案，這是一個優(yōu)勢。基于計算機模塊的模塊化嵌入式計算機技術非常適合這樣的解決方案，因為它允許高度靈活的配置以滿足應用和性能需求，同時還可以實現(xiàn)具有成本效益的客戶專用載板。但是，模塊和配套的載板本身并不能形成物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)關解決方案，標準化，應用就緒，硬件抽象中間件也是需要的。那' 為什么嵌入式制造商為他們的原始設備制造商客戶提供正確的粘合邏輯，使他們能夠從沙箱到完全連接的網(wǎng)絡物理工廠實施他們的物聯(lián)網(wǎng)解決方案是合理的。這種標準化的中間件確保應用程序可以部署在合適的硬件上，而不需要改變硬件訪問邏輯。
圖1.用于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關的congatec Cloud API能夠在物聯(lián)網(wǎng)云中實現(xiàn)異構傳感器網(wǎng)絡和各種數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)的通用集成。軟件模塊可自由編程，可用于直接訪問物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關及其數(shù)據(jù)以及連接的傳感器網(wǎng)絡。
 
但是目前這些中間件已經(jīng)有了標準，這就產(chǎn)生了專有的解決方案，將機器和自動化提供商與一家嵌入式計算供應商緊密聯(lián)系在一起。由于必要的投資很容易達到這樣一個中間件的高五位數(shù)范圍，原始設備制造商不能輕易做出決定。更有吸引力的解決方案是那些可以通過開源項目或直接通過標準化委員會（如SGET，PICMG或未來的新委員會）實施的解決方案。一如既往，有人必須走向標準化的第一步。出于這個原因，康佳特開發(fā)了一個特殊的應用程序編程接口（API），將需要靈活的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關的設備，機器和系統(tǒng)連接到云端。它可以集成智能傳感器網(wǎng)絡以及現(xiàn)有的智能外設。它作為用戶在其應用就緒邏輯的基礎上在其機器和系統(tǒng)中實現(xiàn)網(wǎng)關功能的框架。硬件抽象為應用軟件提供了標準化，這也確保了其可移植性。
新的Cloud API具有應用程序就緒和開放式設計。這允許集成各種各樣的無線傳感器連接，例如藍牙LE，ZigBee，LoRa和其他LPWAN，以及用于建筑和工業(yè)自動化的有線協(xié)議。即使是異構的協(xié)議配置和與其他網(wǎng)關的通信也是可能的。工業(yè)4.0連接的機器和系統(tǒng)以及內(nèi)部物流系統(tǒng)中都可以找到典型應用。根據(jù)要求，OEM可以獲得C ++源代碼中所有必需的軟件模塊，這大大簡化了基于此應用就緒參考設計的Linux和Windows自身IoT應用程序的開發(fā)。如果需要，還可以為Cloud API和云連接提供其他軟件服務。代碼的提供是congatec走向獨立于供應商的標準化的第一步。第二步是與iesy或Technagon等合作伙伴建立聯(lián)盟，并將這些合作伙伴或與他人達成一致的概念整合到SGET等跨廠商計劃中。公司還制定了定義超越板級和模塊級別的進一步標準的目標，以便于更多地使用嵌入式計算機技術。
新的Cloud API可以集成到congatec的專用網(wǎng)關，以及基于congatec硬件的客戶特定設計和現(xiàn)有硬件平臺。為此，還支持實時硬件虛擬化。現(xiàn)有的解決方案包括來自Technagon，iesy，EXPEMB和congatec的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關。
圖2.標準化和可自由編程的物聯(lián)網(wǎng)API使OEM與特定的制造商或硬件無關。適用于IoT網(wǎng)關的新Cloud API的四個IoT網(wǎng)關來自congatec，Technagon，iesy和EXPEMB（從左至右）。
 
來自Technagon的采用全新英特爾凌動賽揚或奔騰處理器的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關基于最新的SMARC 2.0標準，并將新的SGET eNUC標準用于標準化盒式PC設計。盡管其占地面積僅為104 x 104毫米，但支持多達6個天線的三個無線電標準。為了滿足工業(yè)環(huán)境中的不同要求，Box PC有多種外殼型號，可用于墻壁，DIN軌道或Vesa安裝以及IP54防護等級。
iesy提供的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關也基于eNUC載板和外殼標準。在引擎蓋下，使用Qseven計算機模塊。這些來自ARM或x68技術。現(xiàn)有技術的所有范圍都可從具有節(jié)能特性的i.MX6 ARM處理器或圖形豐富的AMD嵌入式G系列APU到最新的英特爾凌動處理器提供。這樣OEM廠商就可以根據(jù)最廣泛的軟件，性能和成本要求來擴展其網(wǎng)關。該接口提供包括標準工業(yè)設置，包括4個串行UART接口，RS232，2個TTL以及3個USB和2個GbE，適用于連接現(xiàn)有的大多數(shù)有線設備。
圖3.為了進一步簡化基于標準化嵌入式計算構建塊的定制特定應用程序的開發(fā)，有必要建立超出核心標準的API和設計的額外標準化。
 
來自EXPEMB的FlexGate網(wǎng)關也基于Qseven模塊，但具有專門為低功耗廣域（LPWA）協(xié)議LoRa開發(fā)的IoT連接。它可連接62,500個智能LoRa傳感器和設備，提供1 Gbit以太網(wǎng)，WLAN，3G / 4G或藍牙與中央云進行通信。所有這些連接都可以在網(wǎng)關上同時使用，如果連接失敗，可以使用不同的腳本定義單獨的回退。用于連接現(xiàn)場的各種I / O（如2個USB端口，1個串行接口，GPIO和Modbus現(xiàn)場總線支持）還允許根據(jù)需要連接其他本地設備和網(wǎng)絡。
希望物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡更靈活的網(wǎng)關的機器和系統(tǒng)開發(fā)人員可以在congatec IoT網(wǎng)關中找到合適的專用硬件平臺。它支持多達6個模塊，從LTE到WLAN，藍牙和ZigBee到LPWA網(wǎng)絡（如Sigfox或LoRa），這使得它成為異構應用程序的一個特別靈活的解決方案，并能夠在一個網(wǎng)絡中整合多個網(wǎng)關單一平臺。如果工業(yè)4.0應用需要服務器性能和實時通信，則可以通過10千兆以太網(wǎng)實現(xiàn)基于COM Express Type 7并提供實時通信的智能工業(yè)服務器。多達4個千兆以太網(wǎng)接口支持冗余，因此支持高可用性網(wǎng)關的容錯通信，
因此，原始設備制造商已經(jīng)有了廣泛的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關選擇，可以使用新的Cloud API。如果這個選擇不夠，他們可以要求congatec嵌入式設計和制造服務部門提供應用程序設計。通過擴大對標準化舉措的支持，未來IoT網(wǎng)關的云API也將得到其他制造商的支持。由于源代碼在C ++中可用，所以即使在今天也沒有投資風險。因此，機器，系統(tǒng)和自動化提供商應該評估他們是否可以使用云API將他們的解決方案連接到云，從而在開發(fā)其特定解決方案時節(jié)省寶貴的時間和許多代碼。