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物联网智能网关产品开发设计:网关芯片主控选择

2025年01月17日 08:54:09 人气: 50 来源: 浙江东胜物联技术有限公司

在物联网(IoT)时代,智能网关作为连接终端设备与云端服务器的桥梁,其性能和稳定性直接影响整个系统的效率。然而,众多芯片平台和主控方案让们在选择时倍感困惑。


如果没有选择正确的主控芯片网关,不仅会导致成本上升,还可能影响整体产品及物联网解决方案的市场竞争力。通过深入比较各类主控芯片的应用行业,应用等级,处理能力,功耗等方面,以及如何适配不同网关应用功能, 接口等需求选择,本文将为您全面解密物联网智能网关开发中芯片主控影响因素,以确保各在选择不同主控网关时做出选择。

智能网关应用等级和工作温度范围

物联网网关主控芯片可以分商业级,工业级,车轨级和级。这四种等级对器件的性能要求是依次增高的,每个等级需要过专门的测试认证。每个等级的温度范围也是不一样的,商业级的器件工作温度范围是0~70℃;工业级的器件工作温度范围是-40~85℃;车级的器件工作温度范围又分别分为四个等级:等级0到等级3,对应的工作温度范围分别是-40~85℃,-40~105℃,-40~125℃,-40~150℃;级的器件工作温度范围是-55~+150℃。


浙江东胜物联技术有限公司推荐的主控芯片如下表所示:

智能网关主控芯片 温度表.jpg


对于上表中的芯片平台,浙江东胜物联技术有限公司都有对应的核心板。客户使用核心板来开发产品,可以降低研发难度并加快开发进度。

智能网关的产品类型

物联网网关类型有路由网关,边缘计算网关,智能家居网关工业网关等,可以根据类型来选择合适的芯片,比如路由网关要根据需要的无线传输带宽和频率范围以及有线网口的数量和类型来选择专门的路由交换芯片。对于边缘计算网关要选择处理能力强,存储资源比较丰富的芯片。智能家居网关要选择接口类型和数量尽可能多的芯片,芯片的处理能力可以根据业务需求来选择,芯片的功耗也要作为一个重要的参数来考虑。


上面提及到的芯片平台,比如MT7628系列,MT7621和RK3568系列等比较适合用于设计路由网关。RK3399系列,RK3568系列,RK3588系列,I.MX8M MINI系列和I.MX8M PLUS系列等比较适合用于设计边缘计算网关。其他的平台比较适合用于设计智能家居网关。


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DSGW-030 MTK7688 蓝牙/Zigbee/Wi-Fi网关

DSGW-030 MTK7688 蓝牙/

Zigbee/Wi-Fi网关

型号: DSGW-030
CPU: MT7688
RAM: 64MB
操作系统: OpenWRT
协议: Bluetooth 5.2, Zigbee 3.0, Z-Wave, Wi-Fi 2.4G
DSGW-040 蓝牙/4G/LTE网关
DSGW-040 蓝牙/4G/LTE网关
型号: DSGW-040
CPU: MT7620A
RAM: 128MB
操作系统: OpenWrt
协议: Wi-Fi 2.4G, Z-Wave, Bluetooth 5.2, LTE Cat M1/ Cat1, Zigbee 3.0
DSGW-210 RK3328 物联网边缘计算网关
DSGW-210 RK3328 物联网边缘计算网关
型号: DSGW-210
CPU: RK3328
RAM: 2GB
操作系统: Debian, Ubuntu, Android, Yocto
协议: 蓝牙5.2, Zigbee 3.0, Z-Wave, LoRaWAN, Wi-Fi 2.4G/5G, Thread and Matter, LTE Cat M1, Cat1, Cat4, M-Bus/Sub-G
DSGW-120 触屏网关智能家居控制面板
DSGW-120 触屏网关智能家居控制面板
型号: DSGW-120
CPU: PX30
RAM: 2GB
操作系统: Android 11
协议: Wi-Fi 2.4G, 蓝牙5.2, ZigBee 3.0, Z-Wave, LTE




DSGW-081 i.MX6ull 工业边缘计算网关
DSGW-081 i.MX6ull 工业边缘计算网关
型号: DSGW-081
CPU: i.MX6ULL
RAM: 512MB
操作系统: Debian 11
协议: Zigbee 3.0, 蓝牙5.2, Z-Wave,Wi-Fi 2.4G,4G LTE CAT1/CAT M1
DSGW-290 Dusun Pi4 多协议边缘计算网关?

?DSGW-290 Dusun Pi4 多协议边缘计算网关

型号: DSGW-290

CPU: RK3568 Quad-core Cortex-A55

RAM: 8 GB

操作系统: Linux, Debian, Android, Ubantu etc.

协议: Wi-Fi2.4G/5G, Zigbee3.0, Z-Wave, Sub-G, Matter

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网关的应用行业

行业可以分为工业领域,机器视觉产品矩阵,音频产品,教育电子,车载电子产品等,每个行业里又有细分的应用。从应用来选择满足需求的处理器芯片。比如是否需要大算力AI支持,图形化的显示以及音频开发工具,是否需要支持RT-Linux,多核异构,网络加速等都要作为选择核心器件的重要依据。

主控网关应用行业 表格 (1).jpg



接口的类型和数量

接口的种类包扩PCIE2.0PCIE3.0 SATA3.0, I2S, I2C, CAN, UART, SDIO2.0,SDIO3.0,HDMI, MIPI-CSI, MIPI-DSI, SPDIF, USB3.0, USB2.0, SPI,无线接口,ADC,Ethernet接口(包扩MII,RMII,GMII,RGMII,SGMII和SRGMII等)等。根据网关要实现的功能来选择芯片的接口类型和数量。有些接口虽然处理器芯片本身没有,但是可以通过一些接口转换芯片来转换实现,但是要兼顾成本和结构的尺寸空间来考虑。


浙江东胜物联技术有限公司推荐的主控芯片对应核心板的接口类型和数量如下表所示:

主控芯片核心板接口1.jpg

主控芯片核心板接口2.jpg


表中接口类型和数量是按照引脚功能复用统计的。

处理能力和所需存储容量大小

要根据功能需求来选择所要开发的智能网关的处理能力,包扩内核的类型和数量,主频和算力等以及满足需求所要的RAM和FLASH的容量大小。比如处理器自身有CPU的功能外,是否还需要有GPU,NPU,VPU和TPU等其他处理单元来满足特定的功能需求,另外每种处理器所能支持的RAM类型和容量,以及支持的FLASH类型和容量大小是不一样的。


浙江东胜物联技术有限公司推荐的主控芯片对应核心板的配置参数如下表所示:

工作簿1_Sheet1.jpg

智能网关的使用功耗

对需要有备用电池供电的网关,要选择低功耗的器件。首先处理器自身要有较低的功耗,因为很多时候处理器是功耗的器件,可以考虑对处理器一些不用的功能和接口在软件里禁用掉,还有可以在特定的条件下进入不同的工作模式来降低功耗。外围的电路也要考虑低功耗的设计,比如不同的功能模块做电源开关控制,外围芯片和模组要选择具有低功耗模式的。对发热量要求比较高的网关,也要选择低功耗的芯片来设计。


对于上面提及到芯片平台,满足功能需求且对电池的工作时间要求比较长的网关,可以优选MT7628系列,RK3308系列,PX30系列,I.MX6ULL系列和RV1106系列等芯片平台。其它平台的功耗相对是比较高的,要综合网关电池的使用时间和成本来选择合适的芯片平台。对一些功能简单的网关,可以选择一些具有低功耗功能的MCU或者SOC芯片,比如:ST,TI,Microchip,Silicon Labs等厂家的低功耗芯片。


总结

通过本文的详细分析,我们可以看到,在选择智能网关产品的主控芯片时,必须全面考虑性能、内存、连接方式以及工作温度等多个因素。不同芯片各有优劣,例如MT7628适用于低功耗需求,而RK3399则提供强大的计算和图形处理能力。在实际开发过程中,根据具体应用场景和需求选择的芯片,不仅能提升产品的性能,还能有效控制开发成本。


胜物联智能可编程网关是为企业级物联网量身定制的硬件解决方案,通过提供成熟且完整的硬件平台,支持各种操作系统,客户能够轻松移植或自主开发应用程序,或基于开源SDK进行底层固件修改与二次开发,极大地简化了企业在物联网产品和解决方案开发过程中的复杂性,助力客户以更高效的速度实现技术创新和产品落地。


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