CAN和物联网

每个人都在谈论物联网，简称IoT。但是这个术语并不是统一使用的。物联网的概念非常不清晰，就像透过被雨水打得斑驳的挡风玻璃看一样。为了将CAN节点引入物联网世界，我们需要让它们与其他事物对话。

凯文·阿什顿发明了物联网(IoT)这个术语。引用1999年《RFID杂志》上的一篇文章，他说:“如果我们有计算机，知道关于事物的一切——使用它们在没有我们帮助的情况下收集的数据——我们将能够跟踪和计算一切，并大大减少浪费、损失和成本。我们会知道什么时候需要更换、修理或召回，以及它们是新鲜的还是过了最佳状态。”

这扩展了互联网第一个版本的定义:它完全是由人创造的数据。物联网是由事物创造的数据。我们大多数人认为连接是指电脑、平板电脑和智能手机。物联网描述了一个几乎任何东西都可以连接并能够相互通信的世界。换句话说，随着物联网的发展，物理世界正在成为一个大的信息系统。

维基百科将物联网定义为现有互联网基础设施中唯一可识别的嵌入式计算(如设备)的互连:“通常，物联网有望提供设备、系统和服务的高级连接，超越机器对机器(M2M)通信，涵盖各种协议、领域和应用程序。这些嵌入式设备(包括智能对象)的互联，预计将在几乎所有领域引入自动化，同时也使智能电网等先进应用成为可能。”

物联网中的事物可以指各种各样的设备，如心脏监测植入物、农场动物上的生物芯片应答器、带有内置传感器的道路车辆，或协助消防员进行搜索和救援的现场操作设备。目前市场上的例子包括智能恒温器，如利用WiFi进行远程监控的巢和洗衣机/烘干机(来源:维基百科)。

Technopedia认为物联网是一个描述未来的计算概念，在未来，日常物理对象将连接到互联网，并能够向其他设备识别自己:“这个术语与作为通信方法的RFID密切相关，尽管它也可能包括其他传感器技术、无线技术或QR码。”在这种理解中，对象可以数字地表示自己。它变得比物体本身更大。对象不再仅仅与您相关，而是连接到周围的对象和数据库数据。当许多物体一致行动时，它们被称为具有“环境智能”。

2000多年前，人们就知道:“整体大于各部分之和”(亚里士多德)。由于物联网中连接对象的普遍性，预计将有前所未有数量的设备连接到互联网。根据Gartner的数据，到2020年将有近260亿台设备使用物联网。ABI Research估计，到2020年，将有超过300亿台设备无线连接到物联网。根据皮尤研究互联网项目(Pew Research Internet Project)最近进行的一项调查和研究，绝大多数技术专家和参与调查的互联网用户(83%)都认为，到2025年，物联网、嵌入式和可穿戴计算将产生广泛而有益的影响。因此，很明显，物联网将由大量连接到互联网的设备组成。2008年，联网设备的数量已经超过了地球上的人口数量。思科预计到2020年将有500亿件物品。想象一下，所有这些东西都可以相互交流和回应，假设它们在某种程度上是相关的。这个概念对所有的制造者来说都是一个挑战。

每年超过10亿个CAN节点

其中许多东西都是深度嵌入的，可以连接:乘用车、工业机器、暖通空调系统、医疗设备等。CAN接口的年销售量约为10亿个。它们都有连接到互联网的潜力，也就是连接到其他事物。例如，如果你家的供暖系统使用嵌入式CAN网络，它将保持最佳温度，因为连接CAN网络的恒温器可能会根据通过互联网接收到的天气预报数据自行调整。这样的例子还有很多。

ODVA (DeviceNet用户组织)和CiA (CAN用户和制造商组织)已经成立了物联网特殊兴趣小组(SIG)，以使CAN设备连接到互联网上。ODVA的SIG“DeviceNet of Things”的工作范围是开发对规范的增强，使DeviceNet扩展到低成本、简单的工业设备。通过将DeviceNet扩展到更多类型的设备，用户既可以保留他们的投资，又可以通过ODVA的通用工业协议(CIP)实现与以太网/IP的连接。为了实现其业务目标，降低简单、廉价设备的连接成本，并促进网络安装和调试的易用性，SIG工作的初始阶段将重点开发ip20级物理层连接系统，以降低设备连接成本和安装时间，一种自动寻址方案，消除设置节点地址的需要。在目前还不具备诊断能力的设备中可见性。

未来阶段的工作将集中于增强ip67级物理层连接系统。2015年，该组织希望DeviceNet规范包括第一阶段工作的增强，并在规范内的增强发布后不久推出产品。ODVA总裁兼执行董事凯瑟琳·沃斯(Katherine Voss)表示:“物联网运动为自动化世界中新的智能“事物”的创新奠定了基础，但以太网的成本对许多工业“事物”或设备来说仍然太高。”“用户将获得前所未有的商业利益，为以前没有连接的设备提供具有成本竞争力的连接，以及为未来设计的系统，随着以太网成本的持续下降，这些系统可以与物联网同步发展。”

SIG与该组织的2014年行业会议和第16届成员年会一起举行了第一次会议。在第一次会议上，已有6个ODVA成员报名参加SIG，包括伊顿电气、HMS工业网络、欧姆龙、潘杜特、罗克韦尔自动化和Weidmueller接口。

CiA的SIG“物联网”喜欢引入一种更面向功能的服务/通信方式。与会各方都赞成提供一个“协调一致的职能池”。在CANopen系统的任何地方，这样的功能池都是可访问的，并且独立于硬件平台和通信技术，“用户”可以依赖于协调的功能。要运行这样一个系统，CANopen不仅需要通过节点id和(子)索引来寻址，而且还需要在不知道节点id的情况下进行功能性寻址。此外，CANopen SIG物联网专家还考虑提供一种增强的、协调的可视化，以便任何CANopen设备都能够确定其参数/属性在任何HMI(例如终端、平板电脑、手机、远程桌面等)上的显示方式。

其中一个用例是维护和服务。CANopen设备相互介绍自己，并了解邻居的功能。这意味着，在哪里访问网络系统并不重要。用户总是可以访问整个系统中的所有功能。服务技术人员可能有多个访问点。除了监视和诊断网络系统外，还可以通过提供的机制控制系统。

所需的功能性寻址不再依赖于网络id和节点id。最终用户或Things可以请求或命令一些操作，并要求从各个CANopen函数获得状态信息，无论它们实际安装在何处。为此，通用函数代码需要标准化。函数还应该能够返回信息。这允许自动监控功能进度和操作结果。功能寻址用于调用函数，例如从最终用户的移动电话。CiA 309-1中提供的CANopen网络访问服务应该可扩展为可调用函数。

除了家庭和楼宇自动化行业，移动工作设备制造商也对CANopen物联网解决方案感兴趣。当物联网成为相关应用领域的需求时，其他行业也将效仿。特别是，工业自动化和嵌入式机器控制系统可能对这些物联网活动感兴趣。但是首先，他们必须确定用例。

标准化是必需的

虽然有与物联网组件、设备和子系统相关的标准(例如，传感器网络、智能传感器/传感器、RFID、协议、无线、各种类型的有线和无线网络等)，但目前还没有专门的实用标准来指导物联网系统的开发和实施，而领域应用程序/服务开发人员正在开发和实施物联网系统，而没有物联网指导标准。

有一些初始的物联网相关参考模型/架构/框架，如IoT- a, ITU-T, ISO/IEC 29182, IoT @Work, One M2M，未来网络，物联网倡议，GS1 EPCglobal等。但它们并不和谐。中国向ISO/IEC提交了一份新的工作项目提案(NWIP)，以标准化物联网参考架构，该提案在第一次尝试中失败。最近已修改并重新提交。范围如下:“本国际标准不仅通过识别和定义物联网领域来指定物联网概念模型，还通过详细描述模型，识别每个物联网领域的实体，并定义领域实体之间的高级域间和域内接口，从各种架构视图/角度指定物联网参考架构。”

在CAN社区中，ODVA和CiA是第一批开始考虑基于CAN系统的物联网用例和解决方案的协会。此外，汽车行业已经启动了oem特定的物联网项目，例如通过互联网将汽车连接到基础设施，这可能会为高级驾驶辅助系统(ADAS)提供天气和其他信息。其中一些汽车用例已经在CAN时事通讯在线(www.can-newsletter.org)．关键词是(半)自动驾驶。

对于工厂和过程自动化以及工业机器控制，需要开发物联网用例。一个例子是与备件物流系统的连接:以便在到期日之前自动订购需要更换的设备。另一个例子是连接到其他同类机器，以便尽早检测问题和可能的故障。还有更多的用例需要发明。

物联网还有另外一面:“坏孩子”未经授权的访问。毫无疑问，物联网有可能带来灾难。安全是一个严重的问题，还没有解决——甚至没有真正讨论过。你不会喜欢在你的汽车上运行防病毒程序，或者你不喜欢在你的所有物联网设备上频繁更新软件。如果通过Internet进行，可能会导致额外的安全问题。防火墙和软件写得一样好。不存在没有故障的软件。

-由CFE Media数字项目经理Anisa Samarxhiu编辑asamarxhiu@cfemedia.com

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