智能路由器已经吹响了进军物联网的冲锋号

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路由器进化的步伐已经来到了物联网的门槛上,给工业和智能家居市场带来了让人期待的前景
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路由器给人留下的印象往往是粗大和笨重的,但是在物联网舞台上这种形象将会一去不复返了,因为在这个日益发展的舞台上各个节点必须有能力处理从传感器、设备和其他“物”上所获取的海量数据。物联网路由器标志着网络智能开始了一个新的时代- 但是又是什么可以让路由器变得如此智能化呢?

首先一点,就在于物联网路由器采用了嵌入式的硬件平台,在为使用者提供 DIY能力的同时,很好地在对性能和功耗的要求之间实现了平衡。其次,物联网路由器在对来自不同接口的数据展开处理的同时,还通过 LCD将工作状态显示出来。如此一来,在像人机界面(HMI)这样的应用中,智能路由器就能够通过扩展 I/O 提供 LCD和触控屏界面。

以DAB-OWRT-53智能路由器 为例。该产品由一家比利时设计工作室 DAB-Embedded 推出。这款产品以Atmel 的 SAMA5D36 处理器和 OpenWRT路由器硬件平台为基础,售价低于100欧元,主要针对的是智能家居和工业物联网应用。
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物联网路由器支持目前极为普遍的无线连接方式如Wi-Fi、ZigBee 和Z-Wave,也支持各种不同的有线连接方式如以太网、USB、CAN 2.0A/B、KNX 以及RS-232。来自这些接口的所有数据都可以储存在 microSD 卡或 NAND 闪存中。

对智能路由器的深度剖析

智能路由器设计的核心是 Atmel | SMART SAMA5D36。首先,这款产品能够优化依靠电池驱动的路由器功耗,可使用3.7伏锂聚合物电池,并可通过一个microUSB 接口进行充电。在 Wi-Fi 通讯模式下且全开状态时,路由器的电池工作时间可以达到8小时。

其次,ARM Cortex-A5 处理器具有强大的数据通讯能力。例如,SAMA5D36 在执行路由功能将数据从一个以太网端口传递到另外一个端口时,路由器的设计者甚至都不需要使用外部硬件集线器或者开关。此外,Atmel的 MPU 具有更大的灵活性,可以运行各种嵌入式软件包,如 OpenZWave 和 LinuxMCE 等。

第三,基于 SAMA5D36 的物联网路由器能够让使用者对防火墙的设置进行调整、禁用 PING、Telnet、SSH 和UPnP 等功能。此外,SAMA5D3 处理器中的硬件安全模块可以使用 CryptoDev Linux 驱动程序加快对 OpenSSL的执行速度。而 Wi-Fi 模块(由 Atmel 的WILC3000 单芯片解决驱动)同样可为 IEEE 802.11WEP、WPA 和 WPA2 安全机制提供支持。

DAB-Embedded 设计的智能路由器采用 Active-Semi 公司的 ACT8945AQJ305-T电源管理集成电路,但是真正让人感到惊奇的是 Altera 公司的 MAX 10 FPGA带有一个集成的模-数转换器(ADC)。这就让主要的 CPU: Atmel’s SAMA5D36 具备了更多的灵活性。

FPGA(现场可编程门阵列)与16位外部总线接口(EBI)相连接,物联网开发人员可以将任何一种 IP 核放入 FPGA当中,用来与外部传感器进行通讯。所有数据在 FPGA 内部就可以借助于 FPGA 内的 NIOS II 软 CPU转换为某种特殊格式。随后 SAMA5D36 处理器就可以通过位于高速中间接口(HSMC)总线上的 DMA通道对数据进行读取。

FPGA 中有足够的单元,甚至可以启动两个软核用于数据预处理。一个很好的例子就是气象站中的8通道外部ADC,用来管理光照传感器、温度传感器、压力传感器等设备。该 ADC 连同来自 GPS 中的 PPS(秒脉冲)信号都与 FPGA连接在一起,用于为每次测量提供正确的时间同步。
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OpenWRT framework

SAMA5D36嵌入式处理器可以让DAB的智能路由器设计根据具体的物联网应用需求而对免费的 OpenWRT Linux 固件进行定制。OpenWRT framework能够提供一种简便的方法,对配置了诸如双端口以太网和 Wi-Fi 连接这样通讯接口的路由器设备进行设置。

另外,物联网开发人员通过使用OpenWRT framework还可以开发出自己的应用程序(C/C++)用来实现与 KNX 或Z-Wave 收发器之间的数据交换。OpenWRT甚至可以为 Lua 嵌入式语言解释器提供支持。

还有一点,尽管 DAB-Embedded已经借助于 OpenWRTframework设计出了使用嵌入式 Linux 的智能路由器,这家比利时设计事务所同样也可以在 WindowsEmbedded Compact 2013 的基础上提供板级支持包(BSP)。其所针对的人群是那些在 Windows应用程序中投入开发精力,并想要将成果用于自己硬件上的开发人员:DAB-OWRT-53 smart router。

最后,这家嵌入式系统设计公司计划在 Windows 10 物联网软件以及AtmelSAMA5D嵌入式处理器产品系列的基础上推出智能路由器硬件产品。这家位于比利时的物联网产品设计公司已经宣布要在 Atmel SAMA5D4嵌入式处理器 和 WILC3000芯片集的基础上推出其第二版路由器,与功率放大器、LNA、开关和电源管理预先整合在一起。Atmel的 WILC3000 单芯片解决方案具备 IEEE 802.11 b/g/n RF/基带/MAC 连接控制器和 Bluetooth4.0 连接。

 

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