隨著科技的發(fā)展，各種智能產(chǎn)品也是孕育而生，除些之外，現(xiàn)在運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)與物的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)“萬(wàn)物”互聯(lián)，及通過(guò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能農(nóng)場(chǎng)、智能醫(yī)療等，實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，需要通過(guò)技術(shù)開(kāi)發(fā)，還應(yīng)用到不同的MCU芯片，MCU有不同的位數(shù)，如
8位MCU、16位MCU、32位MCU，今天就來(lái)聊聊8位MCU的作用，接下來(lái)看看8位MCU如何助力農(nóng)場(chǎng)，通過(guò)8位MCU升級(jí)為智能農(nóng)場(chǎng)技術(shù)。
對(duì)于現(xiàn)代農(nóng)場(chǎng)來(lái)說(shuō)，技術(shù)進(jìn)步既有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和園藝技術(shù)使我們能夠在較小的面積上實(shí)現(xiàn)更高的農(nóng)作物產(chǎn)量，以滿足不斷增長(zhǎng)的人口的需求。然而，目前農(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)的新鮮農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量正在下降，數(shù)量仍然不足以維持農(nóng)民的利潤(rùn)。
農(nóng)業(yè)本身很不穩(wěn)定，原因是年產(chǎn)量受外部環(huán)境影響較大。為了滿足農(nóng)業(yè)更高一致性和可持續(xù)性的需求，需要將不同的現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)，首先我們先來(lái)了解一下什么是智慧農(nóng)場(chǎng)。
強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)牲畜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以幫助增加健康動(dòng)物的數(shù)量并提高食品質(zhì)量，土壤和植物健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將使農(nóng)民能夠有的詳細(xì)程度監(jiān)測(cè)作物健康。借助當(dāng)今的嵌入式和網(wǎng)絡(luò)傳感器系統(tǒng)，未來(lái)的“智能農(nóng)場(chǎng)”將擁有提高產(chǎn)量和利潤(rùn)所需的工具和功能，同時(shí)滿足挑剔客戶的質(zhì)量要求。
這些傳感器收集的信息可以指導(dǎo)農(nóng)民為其農(nóng)場(chǎng)做出好的決策，提高農(nóng)作物和牲畜的生產(chǎn)力，同時(shí)減少水、農(nóng)藥和化肥的使用。這不僅減少了農(nóng)場(chǎng)對(duì)自然環(huán)境的影響，而且改善了土地質(zhì)量，確保了子孫后代的可持續(xù)發(fā)展。
嵌入式和無(wú)線技術(shù)的關(guān)鍵推動(dòng)者
簡(jiǎn)而言之，確保現(xiàn)代農(nóng)場(chǎng)可持續(xù)發(fā)展的主要解決方案是為農(nóng)民提供有用的信息。由于當(dāng)今嵌入式和無(wú)線技術(shù)的創(chuàng)新，這可以通過(guò)采用大量低成本網(wǎng)絡(luò)傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些傳感器通常監(jiān)測(cè)各種田間和牲畜田條件，例如溫度、pH 值、濕度、活動(dòng)數(shù)據(jù)和 GPS 坐標(biāo)。然后，這些傳感器通過(guò) 4G/5G 蜂窩或 LoRa 等無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)將上述數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵ǔ；谠频闹醒霐?shù)據(jù)庫(kù)。
這些數(shù)據(jù)可以從任何連接互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備在線訪問(wèn)，并且可以快速分析以確定是否需要采取糾正措施，這將使農(nóng)民能夠從世界任何地方訪問(wèn)他們的農(nóng)場(chǎng)分析。
網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點(diǎn)并不是一個(gè)新概念，然而，為了確保在這種獨(dú)特的惡劣環(huán)境中發(fā)揮適當(dāng)?shù)男阅芎涂煽啃裕枰獫M足幾個(gè)關(guān)鍵要求。首先，您需要可靠的電源，這是一個(gè)很難解決的挑戰(zhàn)，因?yàn)檗r(nóng)場(chǎng)通常沒(méi)有長(zhǎng)達(dá)1000英尺的延長(zhǎng)線。
該節(jié)點(diǎn)應(yīng)由電池供電且節(jié)能，足以運(yùn)行數(shù)月甚至數(shù)年而無(wú)需更換電池。應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)需要使用基于微控制器 (MCU) 的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)極高的系統(tǒng)效率。它需要較低的核心CPU利用率來(lái)管理各種復(fù)雜的任務(wù)，但不會(huì)遇到斷電的情況。
其次，智能農(nóng)場(chǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)需要繼續(xù)在惡劣、偏遠(yuǎn)的地點(diǎn)運(yùn)行，甚至在動(dòng)物身上也是如此。就整個(gè)系統(tǒng)而言，確保穩(wěn)定性和功能性需要實(shí)用和創(chuàng)新的解決方案。節(jié)點(diǎn)需要長(zhǎng)時(shí)間駐留在現(xiàn)場(chǎng)，并且需要少的硬件維護(hù)。所有軟件更新都需要安全且遠(yuǎn)程完成，滿足這一需求需要通過(guò)常見(jiàn)的廣域網(wǎng) (WAN) 基礎(chǔ)設(shè)施在農(nóng)場(chǎng)站點(diǎn)建立可靠的遠(yuǎn)程連接。
在為智能農(nóng)場(chǎng)應(yīng)用設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)，工程師需要考慮受監(jiān)控動(dòng)植物群的多樣性。植物健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以測(cè)量各種環(huán)境條件，例如水位、土壤狀況、pH 值和光照水平，而牲畜跟蹤系統(tǒng)包括 GPS 坐標(biāo)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)器、脈搏血氧計(jì)和關(guān)鍵健康數(shù)據(jù)，應(yīng)包括其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)工具傳感器。
無(wú)論哪種情況，理想的商業(yè)解決方案都是可以直接購(gòu)買的通用基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，以滿足各個(gè)農(nóng)場(chǎng)的需求。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，底層節(jié)點(diǎn)應(yīng)該足夠靈活，能夠與各種模擬和數(shù)字傳感器連接。
然而，還有另一個(gè)更困難的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，涉及需要應(yīng)用于此類系統(tǒng)的不同工程學(xué)科。對(duì)于智能農(nóng)場(chǎng)組件的設(shè)計(jì)人員或工程團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，除了精通云基礎(chǔ)設(shè)施之外，還需要在傳統(tǒng)嵌入式設(shè)計(jì)技術(shù)、射頻通信（包括 LoRa、Wi-Fi 和蜂窩拓?fù)涞脑敿?xì)信息）方面打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。和網(wǎng)絡(luò)安全。專家級(jí)經(jīng)驗(yàn)。
8位MCU亮相
要擴(kuò)展您的智能農(nóng)場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，請(qǐng)從智能農(nóng)場(chǎng)未考慮的方面開(kāi)始。討論前沿應(yīng)用。由于智能農(nóng)場(chǎng)中的大多數(shù)傳感器節(jié)點(diǎn)都是電池供電、位置偏遠(yuǎn)且需要定期維護(hù)，因此好的控制解決方案需要世界上非常節(jié)能的微控制器。
8位MCU已存在 50 多年，一直是大多數(shù)低功耗嵌入式任務(wù)的選擇，但現(xiàn)代設(shè)備具有許多現(xiàn)代功能，可以直接滿足智能農(nóng)業(yè)和園藝系統(tǒng)的需求。在眾多新功能中，PIC和AVR微控制器的關(guān)鍵獨(dú)立外設(shè) (CIP) 是嵌入式設(shè)計(jì)的“增強(qiáng)器”。
由于 CIP 可以單獨(dú)于芯片的 CPU 運(yùn)行，因此設(shè)計(jì)人員可以將其配置為在很低功耗模式下處理常見(jiàn)的重復(fù)任務(wù)。在低維護(hù)環(huán)境中，CIP 的另一個(gè)好處是幫助設(shè)計(jì)人員提高系統(tǒng)可靠性。CIP編程后，可以起到類似于MCU中微型FPGA的作用，有效避免堆棧上溢、下溢等軟件偏差。
將各種數(shù)字和模擬傳感器與同一網(wǎng)絡(luò)基節(jié)點(diǎn)控制器連接起來(lái)可能具有挑戰(zhàn)性。幸運(yùn)的是，有一些現(xiàn)代 MCU 可以用很少的外部組件滿足此類專門應(yīng)用的需求。這些 MCU 提供 SPI 和 I2C 接口，用于連接數(shù)字傳感器以及差分模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 和數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)，這些功能使設(shè)計(jì)人員可以自由地為智能農(nóng)場(chǎng)應(yīng)用構(gòu)建高度可定制和模塊化的傳感器節(jié)點(diǎn)。
隨著MCU架構(gòu)的現(xiàn)代化，支持其的開(kāi)發(fā)軟硬件環(huán)境也逐漸成熟。對(duì)于嵌入式系統(tǒng)、射頻天線設(shè)計(jì)和云連接不是核心能力的中小企業(yè)工程團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，快速原型板是一劑靈丹妙藥。該原型板為設(shè)計(jì)人員提供了簡(jiǎn)單的參考示例，還包括與流行的云提供商連接的 GitHub 存儲(chǔ)庫(kù)和固件。
遙感技術(shù)
今天的農(nóng)業(yè)和園藝正在經(jīng)歷一場(chǎng)技術(shù)革命，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)訪問(wèn)植物和動(dòng)物健康數(shù)據(jù)將改變農(nóng)場(chǎng)的經(jīng)營(yíng)方式，提高產(chǎn)量并振興土地。
使用8位MCU通過(guò)遠(yuǎn)程傳感器技術(shù)監(jiān)控農(nóng)場(chǎng)健康狀況，確保您的農(nóng)作物得到茁壯成長(zhǎng)所需的護(hù)理
云連接處于市場(chǎng)前沿，但基礎(chǔ)仍然是使用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的 8 位微控制器構(gòu)建的。對(duì)于可持續(xù)發(fā)展增強(qiáng)型產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，現(xiàn)代 MCU 架構(gòu)（例如帶有 CIP 的 A VR 和 PIC）將成為彌合現(xiàn)在和未來(lái)傳感器與云之間差距的關(guān)鍵組件。
綜上所述，可以了解到8位MCU的應(yīng)用，隨著市場(chǎng)的發(fā)展需要，對(duì)于8位MCU的需求也會(huì)越來(lái)越大。
