超低功率、超小边缘传感器之美
物联网（IoT）的迅速发展为医疗、智能家居、智能建筑和其他应用实现商业级和工业级 IoT 解决方案所需各种传感器的采购、连接和保护带来了挑战。Machina Research预测，设备连接将从2014年的50亿台急剧增长到2024年的270亿台。该公司估计，到2024年，69%的设备连接将是短距离无线通讯——楼内Wi-Fi*、低功耗蓝牙*（BLE）、ZigBee*、Thread和其他连接。
所有这些连接和无线技术极大地挑战了开发人员的连通性、硬件和固件专业知识，并对网络调试、安全、维护和设备管理的复杂性提出了巨大的挑战。 另外，为延长电池寿命，传感器和IoT网关制造始终面临的压力是需要将传感器更迷你化以消耗更少的功率。
总部位于都柏林的Firmwave公司（图 1）采用英特尔®Quark™微控制器（MCU）技术生产了创新型边缘传感器平台，以正面应对这一挑战。Firmwave*Edge*传感器平台是一套可定制、预验证的硬件和固件模块，用于加速下一代微型智能无线传感器的设计、开发和部署。
图 1：Firmwave Edge是一款基于英特尔Quark™微处理器D2000的创新型边缘传感器平台。
模块化Firmware Edge套装
Firmware Edge传感器平台套装包括支持如Zigbee、Thread、RFID、NFC、Wi-Fi、蓝牙、LoRa*、SIGFOX*和蜂窝等这类无线技术低功率、小型硬件和固件模块（图 2）。这些模块能简单可靠安全地在极低功率节点的网络边缘采集数据。它们便于调试、安装、管理和维持IoT网关上的大型传感器网络。
图 2: Firmwave Edge套装包括支持各种IoT无线技术的低功率、小型硬件和固件模块。
Firmwave Edge硬件参考设计以创新型模块、可堆叠传感器系统为特征，堪比传感器中的乐高*积木。 这些模块从根本上降低了硬件和固件定制的需求。该套装包括：
- 为开放式标准通讯协议提供本地支持的连接模块
- 采用降低安全启动技术和可信平台模块（TPMs）减少表面攻击区的安全模块
- 基于支持各种传感器类别和连接类型的内部、可完全扩展传感器中枢的传感器模块（图3）
- 让边缘可更新安全设备有额外处理能力及功能的信号处理模块
- 为智能建筑、智能办公室、资产追踪和物流提供定位解决方案的室内和户外定位模块
图 3：基于支持各种传感器类别和连接类型的内部、可完全扩展传感器中枢的传感器模块。
Firmwave Edge传感器在实时应用中支持微型操作系统，包括Zephyr* – 一种微型开放源码、可扩展实时操作系统。 Firmwave Edge信号处理库可靠地获取、集合、过滤并提供实时有意义的事件以避免频繁开启无线电线路，从而省电。
就功率而言，Firmwave Edge传感器平台在微型纽扣电池或可使用寿命长达数年的再充电电池供电的节点上运作。 这一优点让这种模块化解决方案非常适用于于零售店、火车或公交车站的电子报或调度显示、不易进入地区的传感器以及许多其他需要长期解决方案的场景中。
Firmwave提供的软件工具和固件平台，通过单个仪表板，将多个无线传感器网络技术的集成简化为单一部署。 其远程管理功能明显降低了设备的维护成本。
Firmwave还为需要更多帮助的客户提供设计服务。 公司有一支技术娴熟的嵌入系统工程师和软件设计师团队，他们能在硬件和RF设计和布局、可行性和原型测试以及产品交付上帮助开发人员实现原型到商业级IoT产品的过程。 公司最近与HealthBeacon合作，开发了一种家用智能连接医疗依从性设备。
灵活、低功耗MCU保证了x86结构兼容性
英特尔® Quark™ 微控制器D2000是一种低功率、电池操作、32位MCU，与其他初级MCU 相比，它的指令集更稳健。 英特尔® Quark™ 微控制器D2000 体积虽小，但包括了一个以32MHz 运行的超低功率内核和32k集成闪卡、8KB OTP内存以及8KB SRAM。
英特尔® Quark™ 微控制器D2000将边缘智能带入了现实应用。 它能与其他基于英特尔的系统共同操作—将边缘产品的集成简化为端对端的IoT结构（图 4）。人们可以在设备级上进行更多操作，从而降低了各种应用场合中对不同网关的需求，而这些网关不但价格更高而且也可能不是人们真正需要的。
图 4：与其他基于英特尔的系统共同操作英特尔® Quark™ 微控制器D2000—将边缘产品的集成简化为端对端的IoT结构
与其他初级MCU相比，英特尔® Quark™ 微控制器D2000的输入/输出（I/O）选项充足，像Firmwave这类，选择它的公司能保证为客户提供真正灵活多样化的解决方案。 英特尔® Quark™ 微控制器D2000是用于智能标签、智能阅读器、传感器和设备控制器、显示控制器、电机控制器等的理想之选。
这一款MCU的工业温度范围（-40°C到+85°C）以及IoT设备10年的可靠性是其用于各种解决方案的可靠保证。 就安全性而言，英特尔®Quark™ 微控制器D2000的基于软件和硬件的特性，将英特尔的安全性延伸到设备级，有利于每一个端点的数据保护。
微型、超低功率的边缘传感器带来了巨大的影响
Firmwave Edge传感器平台展现了将英特尔技术智能运用于IoT边缘的可行性。 如需了解更多使用英特尔Quark微处理器和SOC的低功率、微型传感器和网关，请参考聯盟的解决方案目录。
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Firmwave是Intel®物联网解决方案联盟的General级会员。
Mark Scantlebury
流动记者（英特尔合约记者），英特尔®物联网解决方案联盟