物联网网关架构：构建 Vs。购买

如果您要从头开始创建 IoT 应用程序，您（在某个时候）必须确定是自己构建网关还是购买预构建的系统。

在许多情况下，有人会从头开始设计自己的网关的唯一原因是因为他们认为他们将能够 (a) 达到低于购买现成网关的价格点，或 (b) 包括现成网关中不可用的功能。但是，为了确定您应该采用哪条路线，您需要仔细考虑 IoT 网关的四个主要组件，并考虑创建自己的网关可能会变得多么困难。

印刷电路板 (PCB)

为网关布置电路板很像做数独游戏——它极其复杂。对于电路板，一旦硬件设计人员创建了原理图设计，他们就会专注于将走线路由到内存——但这并不是一件容易的事情。

原因如下：您的处理器（Intel 或 ARM 芯片）通常具有外部 RAM。由于 RAM 以如此高的速度运行，因此连接到 RAM 的铜线长度必须相同。如果长度不匹配，时钟边沿将无法正确对齐，这是一个大问题，因为走线形成差分对。如果您开始构建和设计物联网网关架构，则需要为此做好准备并充分理解手头的任务；路由内存比路由其他类型的电路板要困难得多。

您还必须考虑如何在生产中加载光盘或闪存。您打算拥有一个可以集成在网关中的单独闪存卡，还是打算通过 USB 对其进行编程？

如果所有这些听起来令人生畏，请记住，您可以轻松配置许多现成的或模块化的网关。 （Option 的 CloudGate 就是一个很好的例子。）

外壳

网关的情况往往比人们意识到的要大得多。只有两种方法可以解决这个问题：您可以找到适合您的现成外壳，然后设计适合它的电路板，或者您可以设计电路板，然后围绕它设计外壳。

在做出决定时，请牢记以下几点注意事项：

• 设计自己的外壳很容易烧掉 100,000 美元（或更多），用于设计、加工、制造等。
• 由于意外的无线电辐射问题，一些网关应该装在金属盒中。 （当您使用蜂窝网络连接物联网设备时，这一点尤其严格。）
• 从网关散热对于某些高性能系统来说可能是一个特别棘手的问题。 （在看电影或玩游戏时，是否曾将笔记本电脑放在膝盖上？）
• 即使您购买现成的网关，您也需要考虑定制成本、交货时间、最低订购量等。几乎总是一些 每个网关的自定义级别。

请注意，许多大公司不 除非他们试图销售具有独特外观的路由器，否则最终会设计自己的外壳。

操作系统

您需要考虑如何在 Linux 上运行应用程序软件。 （OpenWRT 和 Debian 都在网关设备中很受欢迎。）如果你在做你自己的设计，这不仅仅是将 Linux 加载到你的处理器上的问题；您通常必须构建自己的内核才能控制所有外围设备。内核将操作系统映射到处理器上的引脚，Linux 的定制内核开发可以非常 耗时且昂贵。这是很多人在开始设计网关时没有考虑到的。

避免构建自己的 Linux 内核的一种方法是采用混合模型；您购买的单板嵌入式计算机模块已经处理了路由、内存、操作系统和外围设备。 （Digi 是制造系统级模块解决方案的公司的一个例子。）

外设

如果您计划构建自己的网关，您还需要考虑不属于核心处理器、内存或磁盘的实际应用软件。

以收音机为例。您需要将无线电设计为在您选择的网络之外运行——而且网关通常有多个无线电。 （我们的网关有 Symphony Link 和蜂窝，或 Symphony Link 和 WiFi。）如果您要设计自己的网关，则需要为每个模块获得 FCC 认证，以及同位发射器认证。请记住，您不能购买两个现成的 FCC 认证模块，将它们放在同一个系统中，并进行 FCC 认证。由于互调，您实际上必须重新认证两者。

此外，如果您设计了 Linux 内核，则它需要支持您系统中的外围设备。如果内核配置不正确，您可能将部分 WiFi 驱动程序插入到输入/输出引脚。 （如果您购买现成的解决方案，内核可能会支持触摸所有引脚并使连接到电路板的所有东西都能无缝工作。）

总结

事实是这样的：达到网关开发的终点是非常 昂贵且非常 耗时——而且风险很大。例如，内核开发可能需要一个星期，也可能需要六个星期——而且你通常不知道需要多长时间。

我们建议您将最佳和最坏情况的开发总成本建模到典型的“购买与构建”计算中。当您将其计算为每单位价格时，您可能会意识到现成的网关将是目前最具成本效益和时间效率的方法。