物联网市场的趋势以及智能家居和可穿戴应用的相关性

大量的研究表明，智能家居和可穿戴设备是目前最流行的物联网应用。嵌入式的MCU是这些物联网应用程序的核心。 然而，为了在这个快速而有竞争力的市场上成为一个有效的基础，嵌入式的MCU需要能够支持不断增长的创新速度。为了加快开发速度和降低制造成本，物联网设计师们正在寻找单片机的MCU，这种单片机集成了安全性、 I／O功能以及与超低功耗系统设计的无线连接，以及一个灵活的架构，以便使设计与不断变化的标准保持最新的设计。

本文将介绍物联网市场的趋势以及智能家居和可穿戴应用的相关性，然后举例说明智能门锁控制器的实现，将讨论可穿戴应用程序以及实现，并说明如何利用可穿戴设备实现与智能家庭网络互动。

物联网技术使工作和生活变得更加实惠、便捷、舒适和智能。正如物联网分析的一项研究显示，智能家居和可穿戴设备是人们寻找的最流行的物联网应用程序（见图1）。

图1 ｜ 物联网市场趋势

智能家居的概念包括设备在家中的互动和用户有限参与。例如，早上6点，闹钟会以最喜欢的播放列表中的音乐声吵醒你。 与此同时，卧室的灯光慢慢亮起，让你在自己的时间里醒来。当楼下的入侵警报系统被关闭时，厨房里的咖啡机就会打开，所以当你准备享用的时候它已经准备好了。客厅的窗帘和百叶窗开着，浴室里的毛巾加热器温暖了毛巾，你甚至还没起床呢。 这真是一个智能的家。

这些物联网设备的核心是安全性、可靠性、成本效益和无线连接。 安全保证敏感的个人信息保持私密，并且保护整个系统免受恶意黑客的侵害。可靠性对于系统的无缝、无误控制至关重要。 连通性使无线信息交换成为能够进行高级分析的互联网，系统可以自学提供更加个性化的服务。 通过额外的数据，如上下文（即谁进入了房子）可以用来提高智力。例如，房间设置可以调整，以配合一个人进入家庭时的喜好。语音命令功能使得电器更容易使用，比如告诉前门为朋友和家人解锁。最后，该系统需要降低成本，使物联网技术能够负担得起大众市场的采用。 图2展示了一个智能家居的例子。

图2 ｜ 智能家居示例

智能门锁控制器实现

为了了解开发基于IoT应用程序的复杂性，来实现一个智能的家庭门锁控制器（见图3）。该控制器实现门运行的指纹安全性； 两个控制室内灯光、恒温器和电器的房间控制节点； 温度监测节点； 以及对所有这些节点的安全网络（基于BLE 4．2）。要实现所有这些功能，需要进行大量的处理。今天的许多嵌入式单片机，包括本示例中使用的PSoC 6 BLE，在满足低功耗 *** 作要求的同时提供了足够的处理性能。就 PSoC 6 BLE 而言，这是通过双核体系结构实现的： Arm Cortex－M4可用于高性能任务，而 Arm Cortex－M0 ＋ 处理低功耗任务。综合的安全能力维护总控制器的安全性。

图3 ｜ 基于嵌入式单片机的智能家居示例

基于指纹的门锁

安全是必要的，以确保未经授权的人无法通过房门进入住宅。 一个安全的系统可以使用指纹验证来建立。 设计一个门锁，存储授权用户的指纹，可以防止未经授权的人进门。 对于这个应用程序，指纹传感器感知人的手指，嵌入式控制器对该人进行认证，然后门锁被关闭。 更先进的功能也可以实现，如果未经授权的人试图进入住宅，可以触发警报或发送通知给房屋所有者。

一个基于指纹的典型认证系统包括一个指纹传感器／模块，该指纹传感器和处理器运行各种高级算法，如用户注册和身份验证。嵌入式MCU的高性能核心可以执行这些功能，并通过 SPI等接口管理与指纹模块的通信。指纹技术相当成熟，指纹模块可以从MCU制造商那里获得，该模块提供了一个通过模块捕捉和验证指纹的整个软件框架。 例如，指纹框架负责向指纹模块生成低级指令，并提供可以调用的封装函数，以执行更复杂的任务，例如＂获取指纹图像＂或＂注册指纹图像＂ 与模块的SPI通信遵循一种基于中断的方法，即主机发送一个命令并等待模块处理命令。该模块的响应方式是生成一个中断，在这个中断中，主机将读取由模块准备的数据。该模块还可以配置为中断处理器的手指触摸传感器。 这使得处理器能够在低功耗状态下运行，同时等待模块在手指触摸时唤醒它。

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