3.3　功能示例（整合在一起）

在传感器收集到的数据被传输、处理或采取行动之前，这些传感器的数据收集本身并没有多大价值。该处理可以由嵌入式控制器执行，也可以发送到云端的上游。建造这个系统需要更多的硬件。通常，传感器将使用已建立的输入输出接口和通信系统，如I2C、SPI、UART、SPI或其他低速输入输出接口（在第11章中介绍）。其他设备，如视频系统，将需要更快的输入输出接口来保持高分辨率和快速视频帧速率。这样的输入输出接口将包括MIPI、USB甚至PCI-Express。为了实现无线通信，传感器需要与蓝牙、Zigbee或802.11等无线传输硬件一起使用。所有这些都需要额外的组件，我们将在本节中介绍这些组件。

3.3.1　功能示例——TI SensorTag CC2650

德州仪器CC2650 SensorTag是物联网传感器模块开发、原型开发和设计的一个很好的例子。SensorTag在软件包中具有以下功能和传感器：

• 传感器输入

• 环境光传感器（TI光传感器OPT3001）
• 红外温度传感器（TI热电堆红外TMP007）
• 环境温度传感器（TI光传感器OPT3001）
• 加速度计（InvenSense MPU-9250）
• 陀螺仪（InvenSense MPU-9250）
• 磁强计（Bosch Sensor Tec BMP280）
• 高度计/压力传感器（Bosch Sensor Tec BMP280）
• 湿度传感器（TI HDC1000）
• MEMS麦克风（Knowles SPH0641LU4H）
• 磁传感器（Bosch Sensor Tec BMP280）
• 两个按钮式GPIO
• 簧片继电器（Meder MK24）

• 输出设备

• 蜂鸣器/扬声器
• 两个发光二极管

• 通信

• 低能耗蓝牙
• Zigbee
• 6LoWPAN

该软件包由一个CR2032扣式电池供电。最后，该设备可以置于信标模式（iBeacon）并用作消息广播器。

图3-14是CC2650 SensorTag模块的框图。

图3-15是MCU的框图。MCU使用ARM Cortex M3和ARM Cortex M0提供输入输出和处理能力，它们通过各种总线接口连接到模块上的传感器组件。

该设备配备了许多传感器、通信系统和接口，但处理能力有限。该设备使用TI公司的一个处理模块（MCU CC265），其中包括一个小型Cortex M3 CPU，只有128 KB的闪存和20 KB的SRAM。这是因为它的极低的功耗。M0内核（性能明显低于M3）管理无线电传输。

虽然省电，但这限制了系统的处理量和资源量。通常，像这样的组件需要有网关、路由器、手机或其他一些智能设备。像这样为低功耗和低成本而构建的传感器设备将没有资源用于更高要求的应用程序，如MQTT协议栈、数据聚合、蜂窝通信或分析。因此，人们在现场看到的大多数终端传感设备都比这个组件更简单，可以进一步降低成本和功耗。

3.3.2　传感器到控制器

在前面许多传感元件的例子中，信号在到达任何地方之前都需要放大、滤波和校准。通常，硬件需要一个具有一定分辨率的模数转换器。图3-16是一个输出5V信号的简单24位模数转换器。

输出可以是原始脉冲调制数据，或串行接口，如I2C、SPI或UART到微控制器或数字信号处理器。在实际使用的系统中，德州仪器红外热电堆传感器（TMP007）是一个很好的例子。这是一种非接触式MEMS温度传感器，它吸收红外波长并将其转换为参考电压，同时使用冷端参考温度。

它的额定值是准确检测温度在-40摄氏度到+125摄氏度之间的环境。在图3-17中，我们可以看到本章关于这一部分的总结。