物聯(lián)網(wǎng)終端應用開發(fā)導入開源硬件基礎 縮短開發(fā)時間
物聯(lián)網(wǎng)(iot)應用熱門,但基于物聯(lián)網(wǎng)應用,開發(fā)平臺必須達到極低功耗、高擴展性、小尺寸等要求,使用訂制化的嵌入式平臺固然可以快速達到需求,但開發(fā)資源、成本與耗時等問題將限制物聯(lián)網(wǎng)服務擴展,使用現(xiàn)成的開源硬件平臺先做前期開發(fā)準備,完成IoT系統(tǒng)低需求后再導入終端系統(tǒng)硬件設計...
針對物聯(lián)網(wǎng)應用需求,第一個要解決的問題即終端感測平臺、嵌入式系統(tǒng)整合等工作,一般會使用具體而微的嵌入式系統(tǒng)、嵌入式運算平臺整合達到物聯(lián)網(wǎng)前端所需的感測或智能處理應用,有些個人或社群的物聯(lián)網(wǎng)前端嵌入式平臺,會選擇如Arduino之類的開放性嵌入式運算平臺,進行初步感測終端的硬件與系統(tǒng)開發(fā),即便Arduino有號稱電子界的快速打樣系統(tǒng)稱號,但實際上在導入物聯(lián)網(wǎng)應用仍有相當多關鍵問題需要克服。
選用開源硬件進行開發(fā) 需注意量產(chǎn)的成本與優(yōu)化需求
尤其是在開發(fā)商業(yè)用途應用方面,Arduino硬件與嵌入式平臺整合,可能在小型項目中可以達到快速滿足開發(fā)需求的目的,但若在大型項目整合需求上,在嵌入式系統(tǒng)與對應硬件的量產(chǎn)、成本管控、平臺穩(wěn)定性與可支持量產(chǎn)的整合性方面,可能就會受到極大的限制,或許在開放硬件社群或是部分個人開發(fā)的項目中Arduino仍可相當稱職的完成開發(fā)硬件要求,但若轉(zhuǎn)換至大型系統(tǒng)的開發(fā)方向?qū)嵭蠥rduino之類的開源硬件平臺在量產(chǎn)評估后或許就需重新思考應用方向。
一般來說,目前熱門的群眾募資硬件產(chǎn)品或是智能應用產(chǎn)品,大部分從募資走到生產(chǎn)階段都會耗上一年左右,多達七成的群眾募資項目會遭遇延遲出貨或是延遲生產(chǎn)問題,其實多數(shù)的狀況都是開發(fā)者對于可量產(chǎn)的硬件產(chǎn)品設計經(jīng)驗不夠所導致,或是在募資階段忽略了量產(chǎn)電子產(chǎn)品的開發(fā)難度,錯估可能產(chǎn)生的開發(fā)成本、硬件料件成本結(jié)構(gòu)等,經(jīng)驗不足導致拖延上市計劃,甚至可能讓整個群眾募資項目出現(xiàn)問題。
開源軟/硬件資源 成為群眾募資產(chǎn)品項目實踐設計首選
加速群眾募資項目可執(zhí)行性,最簡單快速的方式或許直接運用如Arduino之類的開源硬件平臺,是可以讓嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)前期直接有高穩(wěn)定度、低成本、豐沛開發(fā)資源的系統(tǒng)硬件基礎,但實際上Arduino這類開源硬件平臺大多是針對社群或是個人開發(fā)需求所設計的通用嵌入式開發(fā)硬件架構(gòu),對于所需的物聯(lián)網(wǎng)應用設計仍有相當多未用的設計功能,這些未用硬件、線路等不僅讓硬件尺寸無法更進一步優(yōu)化、縮小,會導致無法壓低系統(tǒng)功耗問題,即便后期準備量產(chǎn)預留將開源硬件優(yōu)化的成本費用,需要針對硬件優(yōu)化的工作也會相對較多,增加項目支出與可能風險。
相較于Arduino這類開源硬件,亦有手機或是嵌入式運算芯片業(yè)者推出更彈性的開源硬件平臺,例如MediaTek的LinkIt系列嵌入式開源硬件平臺,值得思考整合開發(fā)商業(yè)化物聯(lián)網(wǎng)應用。
以LinkIt開源硬件平臺為例,不僅以開源硬件為核心,即開放相關硬件設計資源,同時在確認參考設計后,芯片業(yè)者已有針對產(chǎn)品開發(fā)需求提供對應硬件、線路參考設計、擴展料件整合等資源,在物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)者確認量產(chǎn)需求后可以采較整合應用參考設計更進階、優(yōu)化的設計方向整合嵌入式運算硬件架構(gòu),在料件組合做最優(yōu)化的架構(gòu)設計,不僅能在成本與量產(chǎn)條件下更有效呼應物聯(lián)網(wǎng)應用終端部署需求,極度精簡設計可以在產(chǎn)品功耗上獲得最實質(zhì)的節(jié)能效益。
物聯(lián)網(wǎng)應用多元 使用開源硬件平臺加速服務雛形建構(gòu)
以物聯(lián)網(wǎng)應用的關鍵三個核心檢視,物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)核心元素包含終端連接能力(Connectivity)、裝置(Device)設計與云端服務(Cloud)等,而業(yè)者欲開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)裝置,除必須強化終端裝置的連網(wǎng)能力外,針對裝置本身的功耗必須在長時間運作(Always-on)方面深入優(yōu)化設計。
反觀,Arduino或是其他開源硬件開發(fā)板硬件平臺,其實會發(fā)現(xiàn)多數(shù)開源硬件在性能與擴充規(guī)格上僅能算是堪用,屬于較為入門的開發(fā)平臺,應付個人或社群開發(fā)項目或許綽綽有余,但應對商業(yè)用途使用,就必須考慮聯(lián)網(wǎng)能力與穩(wěn)定性,而在后期產(chǎn)品部署需求需針對終端設置要求,進一步優(yōu)化硬件架構(gòu),如果一開始便選擇功能有限的開源硬件平臺,為了擴展終端應用還需要追加接口擴充板、功能版追加感測組件,都會讓物聯(lián)網(wǎng)終端的硬件部署成本與體積增加,影響終端效用。
檢視LinkIt開源硬件平臺,其參考設計(reference board)本身即具備極高的整合性,加上MediaTek亦是智能手機嵌入式SoC芯片龍頭業(yè)者,對于開源硬件所需的聯(lián)網(wǎng)、嵌入式運算硬件性能與質(zhì)量均有一定水平表現(xiàn),除參考設計開發(fā)板外,在物聯(lián)網(wǎng)終端設計導入量產(chǎn)前的硬件優(yōu)化,可善用MediaTek相關SoC與感測模塊組件組構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)應用硬件平臺,建構(gòu)的彈性與性能表現(xiàn)均可優(yōu)于其他自社群與個人應用出發(fā)的開源硬件開發(fā)板、提供更大的擴展彈性與整合可能性。
以參考設計為基礎 建構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)應用硬件架構(gòu)
其實以參考設計(reference board)的實行概念,蠻大程度與開源硬件概念不謀而合,因為參考設計硬件平臺提供完整線路數(shù)據(jù)、甚至是布線與零組件布局,透過芯片供貨商優(yōu)化的參考設計資源,加速產(chǎn)品開發(fā)者投入研發(fā)的速度,進而提高導入芯片解決方案的市場機會。
相同地,在開源硬件平臺也是透過社群或個人的硬件線路、料件布局、PCB線路圖公開釋出,提供開發(fā)者無痛擴展硬件平臺設計領域的策略一致,只是芯片商的參考設計可能會有不同的授權(quán)范圍、方案,與開源硬件的授權(quán)方式略有差異。
尤其在現(xiàn)今多樣、少量生產(chǎn)的電子產(chǎn)品設計趨勢下,使用開源硬件平臺或是芯片商的參考設計為基礎,自然可以快速應對多元化的項目需求,未來物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)方向,會跟多樣化設計需求相同,加上部署物聯(lián)網(wǎng)終端所需的感測終端數(shù)量更龐大,使用開源硬件平臺或芯片商參考設計基礎,不僅可以欸壓縮開發(fā)與驗證時程,能有效減省開發(fā)成本,推動物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)投放市場應用更大的可能性。
有趣的是,為了推展物聯(lián)應用導入,芯片業(yè)者亦擷取開源硬件平臺的成功經(jīng)驗,卯足全力備足物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)所用需的軟/硬件資源,而不是如以前僅需要提供reference board這么單純,除需要給上reference board參考設計外,還需要提供嵌入式系統(tǒng)、開發(fā)原始碼、軟件資源、整合云端服務資源等,加速SoC或物聯(lián)網(wǎng)嵌入式芯片的市場需求用量。
以MediaTek LinkIt Smart 7688平臺為例,開發(fā)板僅人民幣不到110元便可購得,超低的定價策略可吸引等多社群或個人開發(fā)者參與投入LinkIt硬件平臺開發(fā)資源擴展,加速越來越多電子應用原型設計推出,甚至成為量產(chǎn)應用設計。
小型、新創(chuàng)公司 透過開源硬件推出產(chǎn)品驗證市場
這對小型或是新創(chuàng)公司更是一大利多,透過選擇低成本的開發(fā)硬件設計進行功能規(guī)劃與部署,在內(nèi)/外部商務條件達到應用市場需求時、同時開發(fā)服務的資源齊備,便可將原有原型設計以最短時間轉(zhuǎn)換至量產(chǎn)設計,對于資源不夠多、開發(fā)能力不足的業(yè)者,可以在有限資源下擴展事業(yè)版圖,將產(chǎn)品構(gòu)思快速產(chǎn)出規(guī)?;瘧铆h(huán)境,減少不斷試誤與浪費開發(fā)資源的研發(fā)過程。
以MediaTek LinkIt系列硬件開發(fā)平臺為例,來檢視應用原型設計轉(zhuǎn)至量產(chǎn)可能經(jīng)過的程序,以產(chǎn)品或服務概念階段,可使用LinkIt硬件開發(fā)平臺的reference board先進行功能開發(fā),先將產(chǎn)品或服務概念先以實作于reference board的應用實踐Prototype設計原型,而基于Prototype反復驗證服務或是產(chǎn)品的實用性,透過驗證概念(Proof of concept)過程不斷優(yōu)化Prototype原型設計,直至優(yōu)化至一定程度再將Prototype轉(zhuǎn)至產(chǎn)品化(Production)階段。
在Prototype原型設計所需的硬件平臺需高度擴展性、豐沛與靈活的軟件開發(fā)工具包(Software Development Kit;SDK),而在跨至產(chǎn)品化過程中,又可自豐富的SDK快速汲取開發(fā)所需資源,加速產(chǎn)品上市過程,在轉(zhuǎn)商品化設計目標中,可使用芯片商提供的模塊化功能芯片組構(gòu)商品化所需硬件平臺,透過模塊化硬件或線路功能組構(gòu)平臺、縮減載板面積同時達到降低開發(fā)成本目的。