嵌入式物联网之SPI接口原理与配置

本实验采用W25Q64芯片

W25Q64是华邦公司推出的大容量SPI

FLASH产品，其容量为64Mb。该25Q系列的器件在灵活性和性能方面远远超过普通的串行闪存器件。W25Q64将8M字节的容量分为128个块，每个块大小为64K字节，每个块又分为16个扇区，每个扇区4K个字节。W25Q64的最小擦除单位为一个扇区，也就是每次必须擦除4K个字节。所以，这需要给W25Q64开辟一个至少4K的缓存区，这样必须要求芯片有4K以上的SRAM才能有很好的 *** 作。

W25Q64的擦写周期多达10W次，可将数据保存达20年之久，支持27~36V的电压，支持标准的SPI，还支持双输出/四输出的SPI，最大SPI时钟可达80Mhz。

一。SPI接口原理

(一)概述
高速，全双工，同步的通信总线。

全双工：可以同时发送和接收，需要2条引脚

同步： 需要时钟引脚

片选引脚：方便一个SPI接口上可以挂多个设备。

总共四根引脚。

(二)SPI内部结构简明图
MISO： 做主机的时候输入，做从机的时候输出

MOSI：做主机的时候输出，做从机的时候输入

主机和从机都有一个移位寄存器，在同一个时钟的控制下主机的最高位移到从机的最高位，同时从机的最高位往前移一位，移到主机的最低位。在一个时钟的控制下主机和从机进行了一个位的交换，那么在8个时钟的控制下就交换了8位，最后的结果就是两个移位寄存器的数据完全交换。

在8个时钟的控制下，主机和从机的两个字节进行了交换，也就是说主机给从机发送一个字节8个位的同时，从机也给主机传回来了8个位，也就是一个字节。

(三)SPI接口框图
上面左边部分就是在时钟控制下怎么传输数据，右边是控制单元，还包括左下的波特率发生器。

(四)SPI工作原理总结
(五)SPI的特征
(六)从选择(NSS)脚管理
两个SPI通信首先有2个数据线，一个时钟线，还有一个片选线，只有把片选拉低，SPI芯片才工作，片选引脚可以是SPI规定的片选引脚，还可以通过软件的方式选择任意一个IO口作为片选引脚，这样做的好处是：比如一个SPI接口上挂多个设备，比如挂了4个设备，第二个用PA2，第三个用PA3，第四个用PA4作为片选，我们

跟第二个设备进行通信的时候，只需要把第二个片选选中，比如拉低，其他设备的片选都拉高，这样就实现了一个SPI接口可以连接个SPI设备，战舰开发板上就是通过这种方法来实现的。

(七)时钟信号的相位和极性
时钟信号的相位和极性是通过CR寄存器的 CPOL 和 CPHA两个位确定的。

CPOL：时钟极性，设置在没有数据传输时时钟的空闲状态电平。CPOL置0，SCK引脚在空闲时为低电平，CPOL置1，SCK引脚在空闲时保持高电平。

CPHA：时钟相位 设置时钟信号在第几个边沿数据被采集

CPHA=1时：在时钟信号的第二个边沿
CPOL=1，CPHA=1，

CPOL=1表示时钟信号在没有数据传输时即空闲时的状态为高电平。如果CPHA=1，那么数据就在时钟信号的第二个边沿即上升沿的时候被采集。

CPOL= 0，CPHA=1， CPOL=0表示时钟信号在没有数据传输时即空闲时的状态为低电平。

如果CPHA=1，那么数据就在时钟信号的第二个边沿即下降沿的时候被采集。

CPHA=0时：在时钟信号的第一个边沿
CPOL=1，CPHA=0，

CPOL=1表示时钟信号在没有数据传输时即空闲时的状态为高电平。如果CPHA=1，那么数据就在时钟信号的第一个边沿即下降沿的时候被采集。

CPOL= 0，CPHA=0， CPOL=0表示时钟信号在没有数据传输时即空闲时的状态为低电平。

如果CPHA=1，那么数据就在时钟信号的第一个边沿即上升沿的时候被采集。

为什么要配置这两个参数

因为SPI外设的从机的时钟相位和极性都是有严格要求的。所以我们要根据选择的外设的时钟相位和极性来配置主机的相位和极性。必须要与从机匹配。

(八)数据帧的格式和状态标志
数据帧格式：根据CR1寄存器的LSBFIRST位的设置，数据可以MSB在前也可以LSB在前。

根据CR1寄存器的DEF位，每个数据帧可以是8位或16位。

(九)SPI中断
(十)SPI引脚配置 (3个SPI)
引脚的工作模式设置
引脚必须要按照这个表格配置。

二。SPI寄存器库函数配置

(一)常用寄存器
(二)SPI相关库函数
STM32的SPI接口可以配置为支持SPI协议或者支持I2S音频协议。默认是SPI模式，可以通过软件切换到I2S方式。

常用的函数：

1 void SPI_Init(SPI_TypeDef SPIx, SPI_InitTypeDef

SPI_InitStruct);//SPI的初始化

2 void SPI_Cmd(SPI_TypeDef SPIx, FunctionalState NewState); //SPI使能

3 void SPI_I2S_ITConfig(SPI_TypeDef SPIx, uint8_t SPI_I2S_IT,

FunctionalState NewState); //开启中断

4 void SPI_I2S_DMACmd(SPI_TypeDef SPIx, uint16_t SPI_I2S_DMAReq,

FunctionalState NewState);//通 过DMA传输数据

5 void SPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef SPIx, uint16_t Data); //发送数据

6 uint16_t SPI_I2S_ReceiveData(SPI_TypeDef SPIx); //接收数据

7 void SPI_DataSizeConfig(SPI_TypeDef SPIx, uint16_t SPI_DataSize);

//设置数据是8位还是16位

8 其他几个状态函数

void SPI_Init(SPI_TypeDef SPIx, SPI_InitTypeDef

SPI_InitStruct);//SPI的初始化
结构体成员变量比较多，这里我们挑取几个重要的成员变量讲解一下：

第一个参数 SPI_Direction 是用来设置 SPI 的通信方式，可以选择为半双工，全双工，以及串行发和串行收方式，这里我们选择全双工模式

SPI_Direction_2Lines_FullDuplex。

第二个参数 SPI_Mode 用来设置 SPI 的主从模式，这里我们设置为主机模式 SPI_Mode_Master，当然有需要你也可以选择为从机模式

SPI_Mode_Slave。

第三个参数 SPI_DataSiz 为 8 位还是 16 位帧格式选择项，这里我们是 8 位传输，选择SPI_DataSize_8b。

第四个参数 SPI_CPOL 用来设置时钟极性，我们设置串行同步时钟的空闲状态为高电平所以我们选择 SPI_CPOL_High。

第五个参数 SPI_CPHA

用来设置时钟相位，也就是选择在串行同步时钟的第几个跳变沿(上升或下降)数据被采样，可以为第一个或者第二个条边沿采集，这里我们选择第二个跳变沿，所以选择

SPI_CPHA_2Edge

第六个参数 SPI_NSS 设置 NSS 信号由硬件(NSS 管脚)还是软件控制，这里我们通过软件控

制 NSS 关键，而不是硬件自动控制，所以选择 SPI_NSS_Soft。

第七个参数 SPI_BaudRatePrescaler 很关键，就是设置 SPI 波特率预分频值也就是决定 SPI 的时

钟的参数 ， 从不分频道 256 分频 8 个可选值，初始化的时候我们选择 256 分频值

SPI_BaudRatePrescaler_256, 传输速度为 36M/256=140625KHz。

第八个参数 SPI_FirstBit 设置数据传输顺序是 MSB 位在前还是 LSB 位在前， ，这里我们选择

SPI_FirstBit_MSB 高位在前。

第九个参数 SPI_CRCPolynomial 是用来设置 CRC 校验多项式，提高通信可靠性，大于 1 即可。

设置好上面 9 个参数，我们就可以初始化 SPI 外设了。

初始化的范例格式为：

SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;

SPI_InitStructureSPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;

//双线双向全双工

SPI_InitStructureSPI_Mode = SPI_Mode_Master; //主 SPI

SPI_InitStructureSPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; // SPI 发送接收 8 位帧结构

SPI_InitStructureSPI_CPOL = SPI_CPOL_High;//串行同步时钟的空闲状态为高电平

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SPI_InitStructureSPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;//第二个跳变沿数据被采样

SPI_InitStructureSPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //NSS 信号由软件控制

SPI_InitStructureSPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; //预分频

256

SPI_InitStructureSPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //数据传输从 MSB 位开始

SPI_InitStructureSPI_CRCPolynomial = 7; //CRC 值计算的多项式

SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure); //根据指定的参数初始化外设 SPIx 寄存器

(三)程序配置步骤
三。W25Qxx配置讲解

(一)电路图
片选用的PB12

W25Q64 是华邦公司推出的大容量SPI FLASH 产品，W25Q64 的容量为 64Mb，该系列还有 W25Q80/16/32

等。ALIENTEK 所选择的 W25Q64 容量为 64Mb，也就是 8M 字节。(1M=1024K)

W25Q64 将 8M 的容量分为 128 个块(Block)，每个块大小为 64K 字节，每个块又分为 16个扇区(Sector)，每个扇区 4K

个字节。W25Q64 的最少擦除单位为一个扇区，也就是每次必须擦除 4K 个字节。这样我们需要给 W25Q64 开辟一个至少 4K 的缓存区，这样对 SRAM

要求比较高，要求芯片必须有 4K 以上 SRAM 才能很好的 *** 作。

W25Q64 的擦写周期多达 10W 次，具有 20 年的数据保存期限，支持电压为 27~36V，W25Q64 支持标准的

SPI，还支持双输出/四输出的 SPI，最大 SPI 时钟可以到 80Mhz(双输出时相当于 160Mhz，四输出时相当于 320M)，更多的 W25Q64

的介绍，请参考 W25Q64 的DATASHEET。

在往一个地址写数据之前，要先把这个扇区的数据全部读出来保存在缓存里，然后再把这个扇区擦除，然后在缓存中修改要写的数据，然后再把整个缓存中的数据再重新写入刚才擦除的扇区中。

便于学习和参考再给大家分享些spi 的资料

stm32之SPI通信

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行业主要企业：大富科技(300134)、梦网集团(002123)、共进股份(603118)、胜宏科技(300476)、润和软件(300339)、立昂技术(300603)

本文核心数据：中国物联网市场规模、中国物联网区域竞争情况

行业概况

1、定义

所谓“物联网”(Internet of
Things，IOT)，又称传感网，指的是将各种信息传感设备，如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网连接起来并形成一个可以实现智能化识别和可管理的网络。

早期的物联网是指依托射频识别技术的物流网络，随着技术和应用的发展，物联网的内涵已经发生了较大的变化。现阶段，物联网是指在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的各种信息传感设备，通过网络设施实现信息传输、协同和处理，从而实现广域或大范围的人与物、物与物之间信息交换需求的互联。物联网依托多种信息获取技术，包括传感器、射频识别(RFID)、二维码、多媒体采集技术等。物联网的几个关键环节可以归纳为“感知、传输、处理”。

2、产业链剖析：共有四大层面

所谓产业链，是以生产相同或相近产品的企业集合所在产业为单位形成的价值链，是承担着不同的价值创造职能的相互联系的产业围绕核心产业，通过对信息流、物流、资金流的控制，在采购原材料、制成中间产品以及最终产品、通过销售网络把产品送到消费者手中的过程中形成的由供应商、制造商、分销商、零售商、最终用户构成的一个功能链结构模式。

从产业链条来看，物联网的产业链条由上而下可以分为感知层、传输层、平台层和应用层四个层级。

自2018年中美贸易摩擦以来，美国加大了对中国高新技术出口的限制，不断扩大实体清单，影响了中国一些科技主导型企业的发展，这从侧面警示了中国在全球供应链中地位的脆弱性。物联网通过传感器把物理世界与数字世界联系起来，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。其中传感器作为数据采集的源头，已经成为各种应用能力所需的数据来源所在。目前中国国内也涌现出了一些传感器芯片重点生产企业，如：高德红外、西人马、士兰微、敏芯微电子、博通、全志科技、大唐微电子、复旦微电子等。

行业发展历程：处于市场验证期

物联网是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等 信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与因特网连接起来，进行信息交换
和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网发 展历史悠久，可分为三个阶段：

行业政策背景：政策大力推进

“十三五”以来，国家重视物联网产业建设及物联网成果应用，出台多度政策意见来推动物联网产业发展。在“十三五”以来发布的行业政策中，以推动物联网成果应用为主，利用物联网技术加强信息交换、提高监督管理水平等。

根据最新发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》，在“十四五”期间，明确新基建，还要让5G用户普及率提高到56%。并且5次提到关于物联网的规划发展，除了划定数字经济的7大重点产业外，其余4次提到的场合均体现出对物联网发展重点的表述。

十四五规划中划定了7大数字经济重点产业，包括云计算、大数据、物联网、工业互联网、区块链、人工智能、虚拟现实和增强现实，这7大产业也将承担起数字经济核心产业增加值占GDP超过10%目标的重任。

发展现状

1、中国物联网连接数快速增长

全球物联网仍保持高速增长。物联网领域仍具备巨大的发展空间，根据GSMA发布的《The mobile economy
2020(2020年移动经济)》报告显示，2019年全球物联网总连接数达到120亿，预计到2025年，全球物联网总连接数规模将达到246亿，年复合增长率高达13%。我国物联网连接数全球占比高达30%，2019年我国的物联网连接数363亿。而根据2021年9月世界物联网大会上的数据，2020年末，我国物联网的数量已经达到453亿个，预计2025年能够超过80亿个。

2、应用层与平台层价值最高

从产业链价值分布看，应用层和平台层贡献最大的附加值，分别占到35%左右，传输连接层虽然重要，但产值规模较小;底层的感知层元器件由于种类众多，产业价值也较大，占到20%左右。

3、传输层产业结构中传输层占比最高

根据赛迪发布的《2019-2021年中国物联网市场预测与展望数据》，物联网的传输层依旧位居最大份额;随着大规模地方性物联网政策的落实陆续完成，支撑层增长速度放缓;而随着各领域市场需求的释放，平台层、应用层市场增长速度将持续呈上升趋势。

4、中国物联网市场规模突破25万亿

目前，物联网已较为成熟地运用于安防监控、智能交通、智能电网、智能物流等。近几年来，在各地政府的大力推广扶持下，物联网产业逐步壮大。再加之近几年厂商对物联网这一概念的普及，民众对物联网的认知程度不断提高，使得我国物联网市场规模整体呈快速上升的趋势。2019年我国物联网市场规模约在176万亿元左右，2020年根据赛迪公布的数据，我国物联网市场规模约达到214万亿元左右;预计未来三年，中国物联网市场规模仍将保持18%以上的增长速度。中国物联网市场投资前景巨大，发展迅速，在各行各业的应用不断深化，将催生大量的新技术、新产品、新应用、新模式。

行业竞争格局

1、区域竞争：北京物联网相关项目最多

截至2021年5月底，工信部共公开2批《物联网关键技术与平台创新类、集成创新与融合应用类项目公示名单》，前瞻结合2批的项目名单分析，目前中国物联网关键技术与平台创新类、集成创新与融合应用类项目主要集中在北京、浙江、广东和山东，其项目数分别为39个、24个、22个、20个。

2、企业竞争：以龙头企业间的竞争为主

《2021年中国物联网企业发展指数报告》于2021年10月29日发布，报告从动态角度评估物联网产业链各公司发展状况，围绕企业影响力、资金支持、研发技术能力、发展成效等多维度能力进行分析，剖析中国物联网企业的成就和面临的挑战，并总结中国物联网企业的发展情况及市场参与者竞争实力，试图发掘物联网行业业务实力强、成长性好以及竞争壁垒高的优秀企业群体。根据《2021年中国物联网企业发展指数报告》，2021年我国物联网最具领导力企业名单如下：

物联网行业发展前景及趋势分析

1、产业物联网占比逐渐上升

根据信通院于2020年12月发布的《2020中国物联网白皮书》，2019年中国物联网连接数中产业物联网和消费者市场各占一半，预计到2025年，物联网连接数的大部分增长来自于产业市场，产业物联网的连接数将占到总体的61%。由此来看，未来产业物联网的市场发展潜力大于消费物联网。

2、市场规模不断增大

目前，物联网在全球呈现快速发展趋势，欧、美、日、韩等国均将物联网作为重要战略新兴产业推进，但在繁荣景象背后却仍存在着众多阻碍发展的因素。其中核心标准的缺失，尤其是作为顶层设计的物联网参考架构等基础标准目前仍处于空白，基于争夺物联网产业主导权，各国对国际标准方面的竞争亦日趋白热化。

新冠疫情对于物联网行业来说犹如达摩利斯之剑，一方面疫情导致全球技术供应链出现一定的停滞期，另一方面疫情助推中国物联网的渗透。2020年无人工厂、无人配送、无人零售、远程教学、远程医疗等“无接触经济”的爆发均离不开物联网技术的支撑。综合多方面的情况分析，前瞻认为未来5年中国物联网的发展将保持高速增长，到2026年市场规模超过6万亿元。

以上数据参考前瞻产业研究院《中国物联网行业细分市场需求与投资机会分析报告》。

物联网的体系结构的四个层次是感知层、网络层、服务管理层和应用层。

1、感知层实现物联网全面感知的核心能力，是物联网中关键技术、标准化、产业化方面亟需突破的部分，关键在于具备更精确、更全面的感知能力，并解决低功耗、小型化和低成本问题。

2、网络层主要以广泛覆盖的移动通信网络作为基础设施，是物联网中标准化程度最高、产业化能力最强、最成熟的部分，关键在于为物联网应用特征进行优化改造，形成系统感知的网络。

3、服务管理层 主要处理网络提供的服务相关事项，诸如提供用户与物联网之间的接口，关键在于与网络层及应用层的交互等。

4、应用层提供丰富的应用，将物联网技术与行业信息化需求相结合，实现广泛智能化的应用解决方案，关键在于行业融合、信息资源的开发利用、低成本高质量的解决方案、信息安全的保障及有效商业模式的开发。

扩展资料：

感知层由基本的感应器件（例如RFID标签和读写器、各类传感器、摄像头、GPS、二维码标签和识读器等基本标识和传感器件组成）以及感应器组成的网络（例如RFID网络、传感器网络等）两大部分组成。主要识别物体、采集信息，与人体结构中皮肤和五官的作用类似。

该层的核心技术包括射频技术、新兴传感技术、无线网络组网技术、现场总线控制技术（FCS）等，涉及的核心产品包括传感器、电子标签、传感器节点、无线路由器、无线网关等。

1999 年，麻省理工学院（MIT）的 Kevin Ashton 在他关于 RFID 标签的演讲中提出了“物联网”一词。他这样描述自己的愿景：现在的计算机和互联网几乎完全依赖人类来获取信息然而问题是，人们的时关的复杂数据。假如计算机能在不依赖我们任何帮助的情况下收集数据，了解一切事物的话，那么我们就可以用它们来跟踪并计算每一个‘物’，从而大大减少浪费和损失，降低成本。我们就能知道什么时候需要对‘物’进行更换、修理或是召回；就能知道这些‘物’是否处于最佳状态。”

在当时，物联网（IoT）上的“物”被设想为可以计数的东西。它们存在于一系列相对简单的应用中，比如运输箱上的 RFID 标签；用于掌握车位是否停满的停车场出入口系统；以及酒店的迷你吧，可以记录您晚上消费的零食并自动将费用计入您的账单。最初，单独的计数系统只是作为自主的独立应用而运行。

而现在的 IoT 则具有更广泛的视角，更强调对累积数据的后期处理。因此，这就需要把单独的应用与云存储保持连接，并通过互联网实现远程控制。IoT 所需的网络规模可能难以想象，而要让这种情况成为现实需要绝对可靠的连接，从一开始就设计在产品中，并在整个产品生命周期都要经过充分测试。

传统的产品开发工作中经常会遇到一个个孤岛、一次次返工和碰壁。PathWave 平台可以支持敏捷的互联设计工作流程。它在一个平台之上集成了是德科技值得信赖的设计和测试软件，可以让您加快进行产品开发。在产品开发路径中，每个步骤都是相互连通和集成的。

定义“物”的性质和规模

自 1999 年以来，IoT 已经扩展到机器对机器（M2M）通信和应用领域，例如制造行业和公用事业（天然气和电力）。虽然自动化在制造业中已有一席之地，但 IoT 和所谓的工业互联网都支持更高程度的自动化，同时也提高了制造流程的灵活性和效率。支持远程和前瞻性维护的新工具就是其中的例子，它们可以降低成本，提高竞争力。

这些趋势影响了对 IoT 实施规模的预测，预计到 2020 年，各行各业中互联的“物”将达到 150 亿至 500 亿之巨。针对颠覆性的新型 IoT 相关业务的进一步预测表明，其潜在收入将比 IoT 硬件和网络供应的收入高出许多倍。

2018 年 2 月，IoT Analytics 根据已组装和分类的 IoT 项目对 IoT 前十大细分市场进行了排名。排名前三的细分市场均属于工业物联网（IIoT）应用领域。

1 其中，智慧城市由 2016 年的排名第二跃升至第一位。智慧城市中最受欢迎的应用有智能交通、公用设施、照明、环境监控和公共安全。

2 排名第二的细分市场是互联行业。最受欢迎的应用是设备监控和互联机械的远程控制，如起重机、叉车，乃至整个矿山和油田。

3 互联建筑是 2016 年以来增长最大的细分市场。大多数应用涉及设施自动化，有助于降低能源成本。

从工作的角度来定义，物联网中的“物”可以是任何固定或移动的自然物体或人造物体，能够通过网络传输数据。以货物运输、车队管理和船运为例，在这些行业中，智能 BLE 标签使得物流公司能够对位置、速度、运输和存储情况进行跟踪。另一个例子是火炬气监控。无线声学传感器可以监控阀门，控制流向炼油厂火炬烟囱的气流阀门，从而提高合规性，降低由于未能及时检测并修复故障阀门而导致的碳氢化合物损失。

2018 年 IoT 十大细分市场

IoT 支持技术

按照近期趋势，可能只有一部分器件会使用有线连接（如 USB、以太网、光纤），大多数的 IoT 器件将会采用无线技术。这包括用于移动支付的近场通信（NFC），用于无人值守远程气象站的地球同步卫星，以及蓝牙®、无线 LAN（WLAN）、ZigBee、点对点无线电、蜂窝等等。

网络将需要应对具有不同通信要求的各种独特器件。一方面是简单的无线器件，如电池供电的传感器和执行器，它们可在无人值守的情况下连续运行数年，传输非常少的数据。而在另一方面，对于频谱的使用，那些高带宽、任务关键型业务和器件（如电力系统或医疗器件）无论如何都需要有持续、可靠和超级安全的连接。

要给每个器件提供唯一标识，需要巨大的 IP 地址空间。由于 IPv4 寻址空间非常有限，目前需要使用集中器（如路由器和网关），因此端到端地使用 IPv6 寻址将会是 IoT 器件的关键推动因素。IPv6 具有几乎无限的地址空间，支持为数十亿器件提供唯一地址。

访问云网关

对于大多数 IoT 业务模型而言，基于服务器/云的大数据分析和机器学习非常关键。IoT 使用 M2M 通信来收集数据，并在分布广泛的“物”（如传感器或执行器）和云智能之间路由控制消息。许多拓扑结构将网关节点作为“物”和“云”之间的聚合点（图 2）。

网关的复杂程度各不相同。例如，Wi-Fi 接入点包括 IP 路由器，并且还可能包括从以太网和 Wi-Fi 到 ADSL 或其他固定线路协议的转换。更复杂的网关则可能包括使用“边缘”或 “雾”应用来进行编程的重要计算资源，这些应用能够进行本地决策。

在通信成本比较低，时延可以容忍的情况下，IoT 实施倾向于使用简单的网关，然后将大部分数据路由至“云”，以便进行分析和制定决策。在通信成本比较高或者具有严格时延要求的情况下，通常会指定复杂的网关节点。这些网关可以远程进行维护和配置，并且它们会监控本地的一系列“物”。路由到云的流量可能包括偶发的状态更新，或是超过本地监控阈值时触发的警报（例如，温度超过最高值或有入侵者时触发的警报）。

许多可穿戴应用和一部分家居自动化应用利用智能手机来提供用户界面或充当网关节点。由于 Wi-Fi 几乎无所不在，因此它成为了许多 IoT 应用的首选。如果无法使用固定线路或 Wi-Fi  链接，那么通常会使用蜂窝协议。可穿戴应用和围绕智能手机的家居自动化应用中经常用到蓝牙。如果需要通过缩短距离来提升安全性，那么可以选择 NFC。ZigBee、Z-Wave 和 Thread 为家居自动化和智能能源器件可以提供强大的低功耗网状网络。

ISA10011a 和 WirelessHART 中包括跳频技术，可意提高安全关键型 IIoT 应用的d性。新兴的低功耗广域（LPWA）技术（如 LoRa 和 SIGFOX）不仅具有 ZigBee 等技术的成本、低复杂性和低功耗优势，而且能通过窄带、低数据速率协议支持更长距离的传输。

IoT映射技术与工作范围

图 3 所示为按工作范围划分的 IoT 技术。无线标准社区使用邻近（proximity）、WPAN、 WHAN、WFAN、WLAN、WNAN、LPWA 和 WWAN 等术语来指示范围。

许多制式可用于器件与网关之间的短距离连接。为了促进未来的发展，在连接新器件的同时，新的标准也在迅速形成和演进。目前，有超过 60 种传统制式和新射频格式用于 M2M 和 IoT 相关应用。其中一些制式，如蓝牙、WLAN 和蜂窝，已经被广泛使用。而另一部分制式，如 ZigBee 和 Thread 也在特定的市场领域崭露头角。

为了加速将产品推向市场，一些公司开发了相对容易创建的专有解决方案，因为这些解决方案具有低数据速率、低功耗传输和低互 *** 作性要求。这种方法可能逐渐会被淘汰，因为市场的全球化正在推动器件通信从采用专有设计转为采用标准化解决方案。

物联网垂直市场和产品

1 智慧城市-精心优化物联网物联网设备

无论是在智慧城市还是在任何其他物联网应用中，物理设备都发挥着核心作用。智慧城市项目
需要成千上万的物联网设备。这些设备必须具有更低的能耗和出色的性能，同时能够抗干扰，
安全可靠。在智慧城市中，所有物联网设备与基础设施之间都必须随时随地保持无线连通性。这种连通性必须没有任何间隙，安全可靠，并能同时提供高质量的语音和数据业务。在智慧城市中，物联网设备将可能通过低功耗广域网（LPWAN）进行 *** 作。该网络中既包括专有选件，也包括开放标准选件。如此多的无线连通性技术混杂使用，让智慧城市中的物联网设备在设计与测试上充满挑战

网络是智慧城市的支柱，其性能和容量极限至关重要。是德科技的测试解决方案帮助您利用逼真的流量在实验室中进行极限测试。此外，网络的安全性也非常关键。

打造智慧城市，需要作为中心智能网络枢纽的混合网络与大量物联网设备进行复杂的交互。将这些互联对象放在单一网络中，会给黑客留下可趁之机。利用是德科技的网络可视性解决方案，让智慧城市中的家居用品、电话等基础设施和设备全面得到安全保障。

2 医疗物联网-确保智能医疗设备高度可靠；经过优化，安全放心

医疗物联网设备的联网数量正在不断攀升。尤其在医院里的部署更为密集，其中大部分设备都是拥挤在 24-GHz 频段运行。在这个频段内，还有大量 Wi-Fi 和非 Wi-Fi 设备与医疗物联网设备争夺频谱资源，干扰连通性，导致网络经常掉线，以及在传输关键警报时故障频发。这对于医疗物联网设备来说，问题非常严重。因为这些设备必须要时时刻刻保持正常运转，不能受任何干扰，甚至在传输过程中哪怕是丝毫的数据中断，都有可能会对患者的生命造成威胁。这张信息图概述了干扰对医疗物联网设备的影响，以及可以采取哪些步骤把干扰其降到最小。

3  工业物联网（IIoT）解决方案

工业物联网（IIoT）正在改变工业生产的方式。工厂过去给人的印象是拥有大量机器、人员和制造产品的复杂体系，现在它们正在向自动化和智能化迈进。工人正在被机器人所取代。

工业物联网产品需要能完成更艰苦、更长久的工作，在某些情况下使用寿命要达到 10 年以上。无论在怎样的环境条件下运行，它们都必须无缝协作。由此带来的挑战是，如何为工业物联网设计产品，以满足包括可靠性和安全性在内的这些要求。无论您设计的是哪种物联网产品，是德科技都能为您提供帮助，确保对它进行全面优化，以便在工业物联网中生存和发展。我们的解决方案能够让您更迅速、更准确、更经济高效地设计和测试工业物联网产品。

4 智能家居

提供性能值得信赖的低功耗物联网设备，打造令消费者倾心不已的互联家居

智能家居正在成为大众生活中的主流。很多传统家庭在日常生活中已经使用了至少一件或多件物联网设备。许多新建住宅从一开始就采用物联网技术进行了设计。据 Gartner 公司预测，到 2022 年，典型的家庭居室内可能包含 500 多件智能设备。

各种智能家居设备的功能虽然各不相同，不过作为工业物联网设备，它们遵守着很多相同的连通性和低功耗要求，智能家居物联网设备也存在许多相同的技术挑战。是德科技拥有卓越的解决方案和专业技术，可以帮助您将智能家居物联网设备从设计转化为成功的产品。

5 物联网可穿戴设备

在优秀的电池使用寿命与强大的功能之间实现良好平衡

可穿戴设备随处可见。根据预测，仅在 2020 年可穿戴设备的销量就将高达 411 亿件。物联网设备的数量如此巨大，竞争将会异常激烈。

成功的可穿戴设备必须做到不只是 “酷”，还要价格经济，性能可靠。在工作时，它不能干扰其他设备，自身也不能受干扰的影响。它必须在功能和能效之间达到绝佳的平衡，以确保更持久的电池使用寿命。当您致力于创造下一个 “热门” 的可穿戴设备时，是德科技正在努力确保您的产品具有出色的功能和能效，在同类产品中脱颖而出。

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