用互聯(lián)網(wǎng)思維做硬件

摘要：本文重點分析物聯(lián)網(wǎng)應用中智能硬件的特點以及其設計過程中需要解決的問題，并由此引出并介紹一種新穎的解決方案，可以克服傳統(tǒng)硬件設計的各種弊端，達到如同開發(fā)互聯(lián)網(wǎng)軟件那樣去實現(xiàn)智能硬件產(chǎn)品的目的。

引言

　　目前互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)接近成熟，各種業(yè)務模式、運營模式，以及開發(fā)模式的推出，都有很多成功案例可以參考。而當時間進入2014年，各大互聯(lián)網(wǎng)巨頭相繼涉足物聯(lián)網(wǎng)領域，于是業(yè)界稱之為“物聯(lián)網(wǎng)元年”，其中又以智能家居應用最為火熱，面向智能家居的各種智能化硬件層出不窮。然而一年過去了，各大互聯(lián)網(wǎng)公司在物聯(lián)網(wǎng)方面的發(fā)展并不盡人意，其中一個最重要的原因就是無法有效解決智能硬件開發(fā)的難題，因而迫切需要采用新的思維進行硬件的智能化設計。

1 傳統(tǒng)硬件設計的老問題

　　互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品一個最重要的特征就是極強的用戶體驗，而這個體驗的得來，是要和用戶不斷地互動完成。對于軟件產(chǎn)品而言，可以通過最小功能的第一版先面世，然后在和用戶的互動過程中，通過收集用戶反饋，快速地迭代以更新產(chǎn)品來達到目的，而如果用這樣的思路做硬件，將會是一個災難。

　　首先，是解決正確進行產(chǎn)品定義的難題。對于硬件產(chǎn)品的開發(fā)，其變更的成本和代價總是極其巨大，如果前期沒有一個合理的定義，在產(chǎn)品開發(fā)的過程中，隨著需求的不斷調整，將會導致開發(fā)周期無限制的延遲。

　　其次，是解決順利完成生產(chǎn)制造的難題。對于硬件的生產(chǎn)有一些固定周期的限制，比如備料、排產(chǎn)、設計缺陷修正等，如果在初期無法準確定義產(chǎn)品的話，將完全無法掌控整個制造周期。

2 智能硬件設計的新思路

　　那么有沒有一個辦法來解決傳統(tǒng)硬件設計的各種問題呢?在互聯(lián)網(wǎng)的新形勢下，借助智能硬件設計理念，答案是肯定的：有!

　　下面就通過一種方案的實現(xiàn)，來探討解決互聯(lián)網(wǎng)公司硬件難題的有效方法，其基本思路就是把基礎不變部分硬件化，而把用戶需求及可變部分軟件化。對于一個智能硬件來說，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軟件來實現(xiàn)。

　　目前，對于一個智能家居的系統(tǒng)，通行的架構設計都是會包含智能云、智能網(wǎng)關、終端(簡稱：云-管-端)三位一體的設計，如圖1所示。

　　其中智能云部分負責設備的互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)采集與分析;APP軟件部分負責人與物的交互，可以把系統(tǒng)的信息反饋給人，也可以接受人的指令，讓系統(tǒng)產(chǎn)生對應的動作，比如遠程控制。智能網(wǎng)關作為智能云的延伸部分負責家庭本地落地工作，完成物與物之間的連接與互動，比如智能聯(lián)動。

　　在這樣的架構下，智能硬件的常規(guī)開發(fā)方式由三部分組成，即硬件(Hardware)、軟件開發(fā)套件(Software Development Kit，簡稱SDK)，應用(Application)。Hardware指硬件本體，SDK和Application共同組成運行在硬件本體上的固件。整體架構如圖2所示：

　　由于用戶的功能體驗對于智能硬件的重要性，會導致Application變得相對復雜，而且易變，這樣就會使燒寫入硬件本體的固件本身要不停地變更，從而導致硬件產(chǎn)品的不穩(wěn)定性。對于這個問題，常規(guī)的處理方式是引入所謂空中下載(Over The Air，簡稱OTA)的升級功能，對智能硬件進行遠程在線升級，以不斷修復缺陷或更新功能。

　　但OTA升級對于如手機這樣有比較強處理能力的智能硬件來說，是可以做到OTA功能本身的穩(wěn)定性、可靠性和體驗，但對于如面向智能家居的典型的智能硬件(比如插座)來說，把OTA做好，同樣面臨上述考驗，同時為了增強可靠性，還會導致硬件成本的增加，比如，為了防止在硬件升級過程中斷電引起的不可挽回的后果，需要增加FLASH來存儲備用固件等。所以，要解決需要具備互聯(lián)網(wǎng)諸多屬性的智能硬件的開發(fā)難題，需要用一個全新的方式來思考。

3 智能硬件的部分軟件化

　　把智能硬件抽象成三部分：第一、是硬件基礎功能，比如一個插座的開或關，插座的電量計量等;第二、是硬件與云，APP的通信功能;第三、是增強附加功能部分，比如控制邏輯、狀態(tài)更新、用電分析等。這樣抽象之后，不難看出，硬件基礎功能部分相對簡單，變數(shù)小，符合傳統(tǒng)硬件開發(fā)規(guī)律;硬件與云，APP的通信功能，功能雖復雜，但變數(shù)小，可以通過常規(guī)的軟件開發(fā)過程順利完成;主要問題集中在第三部分，這部分功能和用戶體驗以及互聯(lián)網(wǎng)運營策略都會直接相關，功能需求變化極大，比如對于插座的用電分析功能的不同定義，會導致插座上報電量信息的周期以及電量采集策略會有不同的要求，而這些定義在把產(chǎn)品賣到用戶手里，沒有和用戶真正形成互動之前，是沒有辦法準確定義的，這也就意味著，按照常規(guī)的設計方法，這個智能硬件產(chǎn)品還沒有做出來，就被宣判失敗了。

　　下面給出的解決方案則是干脆把這部分軟件化，用完全的互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)模式去做這部分功能，強化智能云部分的設計，整體架構如圖3所示。