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用互联网思维做硬件

作者:顾蒙时间:2015-07-08来源:电子产品世界收藏
编者按:本文重点分析物联网应用中智能硬件的特点以及其设计过程中需要解决的问题,并由此引出并介绍一种新颖的解决方案,可以克服传统硬件设计的各种弊端,达到如同开发互联网软件那样去实现智能硬件产品的目的。

摘要:本文重点分析应用中的特点以及其设计过程中需要解决的问题,并由此引出并介绍一种新颖的解决方案,可以克服传统硬件设计的各种弊端,达到如同开发软件那样去实现产品的目的。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/276355.htm

引言

  目前的发展已经接近成熟,各种业务模式、运营模式,以及开发模式的推出,都有很多成功案例可以参考。而当时间进入2014年,各大巨头相继涉足领域,于是业界称之为“元年”,其中又以智能家居应用最为火热,面向智能家居的各种智能化硬件层出不穷。然而一年过去了,各大互联网公司在物联网方面的发展并不尽人意,其中一个最重要的原因就是无法有效解决开发的难题,因而迫切需要采用新的思维进行硬件的智能化设计。

1 传统硬件设计的老问题

  互联网产品一个最重要的特征就是极强的用户体验,而这个体验的得来,是要和用户不断地互动完成。对于软件产品而言,可以通过最小功能的第一版先面世,然后在和用户的互动过程中,通过收集用户反馈,快速地迭代以更新产品来达到目的,而如果用这样的思路做硬件,将会是一个灾难。

  首先,是解决正确进行产品定义的难题。对于硬件产品的开发,其变更的成本和代价总是极其巨大,如果前期没有一个合理的定义,在产品开发的过程中,随着需求的不断调整,将会导致开发周期无限制的延迟。

  其次,是解决顺利完成生产制造的难题。对于硬件的生产有一些固定周期的限制,比如备料、排产、设计缺陷修正等,如果在初期无法准确定义产品的话,将完全无法掌控整个制造周期。

2 智能硬件设计的新思路

  那么有没有一个办法来解决传统硬件设计的各种问题呢?在互联网的新形势下,借助智能硬件设计理念,答案是肯定的:有!

  下面就通过一种方案的实现,来探讨解决互联网公司硬件难题的有效方法,其基本思路就是把基础不变部分硬件化,而把用户需求及可变部分软件化。对于一个智能硬件来说,首先是硬件部分,其次是智能部分,而智能部分往往更多地靠软件来实现。

  目前,对于一个智能家居的系统,通行的架构设计都是会包含智能云、智能网关、终端(简称:云-管-端)三位一体的设计,如图1所示。

  其中智能云部分负责设备的互联互通、数据采集与分析;APP软件部分负责人与物的交互,可以把系统的信息反馈给人,也可以接受人的指令,让系统产生对应的动作,比如远程控制。智能网关作为智能云的延伸部分负责家庭本地落地工作,完成物与物之间的连接与互动,比如智能联动。

  在这样的架构下,智能硬件的常规开发方式由三部分组成,即硬件(Hardware)、软件开发套件(Software Development Kit,简称SDK),应用(Application)。Hardware指硬件本体,SDK和Application共同组成运行在硬件本体上的固件。整体架构如图2所示:

  由于用户的功能体验对于智能硬件的重要性,会导致Application变得相对复杂,而且易变,这样就会使烧写入硬件本体的固件本身要不停地变更,从而导致硬件产品的不稳定性。对于这个问题,常规的处理方式是引入所谓空中下载(Over The Air,简称OTA)的升级功能,对智能硬件进行远程在线升级,以不断修复缺陷或更新功能。

  但OTA升级对于如手机这样有比较强处理能力的智能硬件来说,是可以做到OTA功能本身的稳定性、可靠性和体验,但对于如面向智能家居的典型的智能硬件(比如插座)来说,把OTA做好,同样面临上述考验,同时为了增强可靠性,还会导致硬件成本的增加,比如,为了防止在硬件升级过程中断电引起的不可挽回的后果,需要增加FLASH来存储备用固件等。所以,要解决需要具备互联网诸多属性的智能硬件的开发难题,需要用一个全新的方式来思考。

3 智能硬件的部分软件化

  把智能硬件抽象成三部分:第一、是硬件基础功能,比如一个插座的开或关,插座的电量计量等;第二、是硬件与云,APP的通信功能;第三、是增强附加功能部分,比如控制逻辑、状态更新、用电分析等。这样抽象之后,不难看出,硬件基础功能部分相对简单,变数小,符合传统硬件开发规律;硬件与云,APP的通信功能,功能虽复杂,但变数小,可以通过常规的软件开发过程顺利完成;主要问题集中在第三部分,这部分功能和用户体验以及互联网运营策略都会直接相关,功能需求变化极大,比如对于插座的用电分析功能的不同定义,会导致插座上报电量信息的周期以及电量采集策略会有不同的要求,而这些定义在把产品卖到用户手里,没有和用户真正形成互动之前,是没有办法准确定义的,这也就意味着,按照常规的设计方法,这个智能硬件产品还没有做出来,就被宣判失败了。

  下面给出的解决方案则是干脆把这部分软件化,用完全的互联网开发模式去做这部分功能,强化智能云部分的设计,整体架构如图3所示。


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