用互聯(lián)網(wǎng)思維做硬件

摘要：本文重點(diǎn)分析物聯(lián)網(wǎng)應用中智能硬件的特點(diǎn)以及其設計過(guò)程中需要解決的問(wèn)題，并由此引出并介紹一種新穎的解決方案，可以克服傳統硬件設計的各種弊端，達到如同開(kāi)發(fā)互聯(lián)網(wǎng)軟件那樣去實(shí)現智能硬件產(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(wù)模式、運營(yíng)模式，以及開(kāi)發(fā)模式的推出，都有很多成功案例可以參考。而當時(shí)間進(jìn)入2014年，各大互聯(lián)網(wǎng)巨頭相繼涉足物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，于是業(yè)界稱(chēng)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(guò)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(gè)最重要的原因就是無(wú)法有效解決智能硬件開(kāi)發(fā)的難題，因而迫切需要采用新的思維進(jìn)行硬件的智能化設計。

1 傳統硬件設計的老問(wèn)題

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

　　首先，是解決正確進(jìn)行產(chǎn)品定義的難題。對于硬件產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，其變更的成本和代價(jià)總是極其巨大，如果前期沒(méi)有一個(gè)合理的定義，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，隨著(zhù)需求的不斷調整，將會(huì )導致開(kāi)發(fā)周期無(wú)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(wú)法準確定義產(chǎn)品的話(huà)，將完全無(wú)法掌控整個(gè)制造周期。

2 智能硬件設計的新思路

　　那么有沒(méi)有一個(gè)辦法來(lái)解決傳統硬件設計的各種問(wèn)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(guò)一種方案的實(shí)現，來(lái)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(hù)需求及可變部分軟件化。對于一個(gè)智能硬件來(lái)說(shuō)，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(lái)實(shí)現。

　　目前，對于一個(gè)智能家居的系統，通行的架構設計都是會(huì )包含智能云、智能網(wǎng)關(guān)、終端(簡(jiǎn)稱(chēng)：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、數據采集與分析;APP軟件部分負責人與物的交互，可以把系統的信息反饋給人，也可以接受人的指令，讓系統產(chǎn)生對應的動(dòng)作，比如遠程控制。智能網(wǎng)關(guān)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(dòng)，比如智能聯(lián)動(dòng)。

　　在這樣的架構下，智能硬件的常規開(kāi)發(fā)方式由三部分組成，即硬件(Hardware)、軟件開(kāi)發(fā)套件(Software Development Kit，簡(jiǎn)稱(chēng)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(hù)的功能體驗對于智能硬件的重要性，會(huì )導致Application變得相對復雜，而且易變，這樣就會(huì )使燒寫(xiě)入硬件本體的固件本身要不停地變更，從而導致硬件產(chǎn)品的不穩定性。對于這個(gè)問(wèn)題，常規的處理方式是引入所謂空中下載(Over The Air，簡(jiǎn)稱(chēng)OTA)的升級功能，對智能硬件進(jìn)行遠程在線(xiàn)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(lái)說(shuō)，是可以做到OTA功能本身的穩定性、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(lái)說(shuō)，把OTA做好，同樣面臨上述考驗，同時(shí)為了增強可靠性，還會(huì )導致硬件成本的增加，比如，為了防止在硬件升級過(guò)程中斷電引起的不可挽回的后果，需要增加FLASH來(lái)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(kāi)發(fā)難題，需要用一個(gè)全新的方式來(lái)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(gè)插座的開(kāi)或關(guān)，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(jiǎn)單，變數小，符合傳統硬件開(kāi)發(fā)規律;硬件與云，APP的通信功能，功能雖復雜，但變數小，可以通過(guò)常規的軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程順利完成;主要問(wèn)題集中在第三部分，這部分功能和用戶(hù)體驗以及互聯(lián)網(wǎng)運營(yíng)策略都會(huì )直接相關(guān)，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(huì )導致插座上報電量信息的周期以及電量采集策略會(huì )有不同的要求，而這些定義在把產(chǎn)品賣(mài)到用戶(hù)手里，沒(méi)有和用戶(hù)真正形成互動(dòng)之前，是沒(méi)有辦法準確定義的，這也就意味著(zhù)，按照常規的設計方法，這個(gè)智能硬件產(chǎn)品還沒(méi)有做出來(lái)，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(kāi)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。