可扩展的网关解决方案：物联网迁移变得更容易

机器和系统提供商需要一个灵活且可扩展的迁移路径来开发他们的物联网产品。如果他们能够访问按需扩展的应用就绪平台，并且既可以集成现有的传感器系统，又可以支持新的解决方案，这是一个优势。基于计算机模块的模块化嵌入式计算机技术非常适合这样的解决方案，因为它允许高度灵活的配置以满足应用和性能需求，同时还可以实现具有成本效益的客户专用载板。但是，模块和配套的载板本身并不能形成物联网的网关解决方案，标准化，应用就绪，硬件抽象中间件也是需要的。那' 为什么嵌入式制造商为他们的原始设备制造商客户提供正确的粘合逻辑，使他们能够从沙箱到完全连接的网络物理工厂实施他们的物联网解决方案是合理的。这种标准化的中间件确保应用程序可以部署在合适的硬件上，而不需要改变硬件访问逻辑。
图1.用于物联网网关的congatec Cloud API能够在物联网云中实现异构传感器网络和各种数据库实现的通用集成。软件模块可自由编程，可用于直接访问物联网网关及其数据以及连接的传感器网络。
 
但是目前这些中间件已经有了标准，这就产生了专有的解决方案，将机器和自动化提供商与一家嵌入式计算供应商紧密联系在一起。由于必要的投资很容易达到这样一个中间件的高五位数范围，原始设备制造商不能轻易做出决定。更有吸引力的解决方案是那些可以通过开源项目或直接通过标准化委员会（如SGET，PICMG或未来的新委员会）实施的解决方案。一如既往，有人必须走向标准化的第一步。出于这个原因，康佳特开发了一个特殊的应用程序编程接口（API），将需要灵活的物联网网关的设备，机器和系统连接到云端。它可以集成智能传感器网络以及现有的智能外设。它作为用户在其应用就绪逻辑的基础上在其机器和系统中实现网关功能的框架。硬件抽象为应用软件提供了标准化，这也确保了其可移植性。
新的Cloud API具有应用程序就绪和开放式设计。这允许集成各种各样的无线传感器连接，例如蓝牙LE，ZigBee，LoRa和其他LPWAN，以及用于建筑和工业自动化的有线协议。即使是异构的协议配置和与其他网关的通信也是可能的。工业4.0连接的机器和系统以及内部物流系统中都可以找到典型应用。根据要求，OEM可以获得C ++源代码中所有必需的软件模块，这大大简化了基于此应用就绪参考设计的Linux和Windows自身IoT应用程序的开发。如果需要，还可以为Cloud API和云连接提供其他软件服务。代码的提供是congatec走向独立于供应商的标准化的第一步。第二步是与iesy或Technagon等合作伙伴建立联盟，并将这些合作伙伴或与他人达成一致的概念整合到SGET等跨厂商计划中。公司还制定了定义超越板级和模块级别的进一步标准的目标，以便于更多地使用嵌入式计算机技术。
新的Cloud API可以集成到congatec的专用网关，以及基于congatec硬件的客户特定设计和现有硬件平台。为此，还支持实时硬件虚拟化。现有的解决方案包括来自Technagon，iesy，EXPEMB和congatec的物联网网关。
图2.标准化和可自由编程的物联网API使OEM与特定的制造商或硬件无关。适用于IoT网关的新Cloud API的四个IoT网关来自congatec，Technagon，iesy和EXPEMB（从左至右）。
 
来自Technagon的采用全新英特尔凌动赛扬或奔腾处理器的物联网网关基于最新的SMARC 2.0标准，并将新的SGET eNUC标准用于标准化盒式PC设计。尽管其占地面积仅为104 x 104毫米，但支持多达6个天线的三个无线电标准。为了满足工业环境中的不同要求，Box PC有多种外壳型号，可用于墙壁，DIN轨道或Vesa安装以及IP54防护等级。
iesy提供的物联网网关也基于eNUC载板和外壳标准。在引擎盖下，使用Qseven计算机模块。这些来自ARM或x68技术。现有技术的所有范围都可从具有节能特性的i.MX6 ARM处理器或图形丰富的AMD嵌入式G系列APU到最新的英特尔凌动处理器提供。这样OEM厂商就可以根据最广泛的软件，性能和成本要求来扩展其网关。该接口提供包括标准工业设置，包括4个串行UART接口，RS232，2个TTL以及3个USB和2个GbE，适用于连接现有的大多数有线设备。
图3.为了进一步简化基于标准化嵌入式计算构建块的定制特定应用程序的开发，有必要建立超出核心标准的API和设计的额外标准化。
 
来自EXPEMB的FlexGate网关也基于Qseven模块，但具有专门为低功耗广域（LPWA）协议LoRa开发的IoT连接。它可连接62,500个智能LoRa传感器和设备，提供1 Gbit以太网，WLAN，3G / 4G或蓝牙与中央云进行通信。所有这些连接都可以在网关上同时使用，如果连接失败，可以使用不同的脚本定义单独的回退。用于连接现场的各种I / O（如2个USB端口，1个串行接口，GPIO和Modbus现场总线支持）还允许根据需要连接其他本地设备和网络。
希望物联网传感器网络更灵活的网关的机器和系统开发人员可以在congatec IoT网关中找到合适的专用硬件平台。它支持多达6个模块，从LTE到WLAN，蓝牙和ZigBee到LPWA网络（如Sigfox或LoRa），这使得它成为异构应用程序的一个特别灵活的解决方案，并能够在一个网络中整合多个网关单一平台。如果工业4.0应用需要服务器性能和实时通信，则可以通过10千兆以太网实现基于COM Express Type 7并提供实时通信的智能工业服务器。多达4个千兆以太网接口支持冗余，因此支持高可用性网关的容错通信，
因此，原始设备制造商已经有了广泛的物联网网关选择，可以使用新的Cloud API。如果这个选择不够，他们可以要求congatec嵌入式设计和制造服务部门提供应用程序设计。通过扩大对标准化举措的支持，未来IoT网关的云API也将得到其他制造商的支持。由于源代码在C ++中可用，所以即使在今天也没有投资风险。因此，机器，系统和自动化提供商应该评估他们是否可以使用云API将他们的解决方案连接到云，从而在开发其特定解决方案时节省宝贵的时间和许多代码。