隨著科技的發(fā)展和人們生活水平的提高，智能家居以其便捷、舒適、安全等特點，逐漸走進千家萬戶，成為家裝消費品換新升級的重要方向。在智能家居系統(tǒng)中，網(wǎng)關(guān)扮演著中樞控制器的角色，負(fù)責(zé)將各種設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和控制。

智能家居中的網(wǎng)關(guān)按支持的無線協(xié)議劃分，可以分成藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)、ZigBee網(wǎng)關(guān)、Lora網(wǎng)關(guān)、LTE網(wǎng)關(guān)和RBF網(wǎng)關(guān)（其中RBF為東勝自主開發(fā)的私有協(xié)議）等。同時，我們也可以按照客戶需求進行多協(xié)議網(wǎng)關(guān)定制，對各種無線協(xié)議進行自由組合。

對智能家居廠商或品牌商而言，從零開始研發(fā)網(wǎng)關(guān)面臨諸多挑戰(zhàn)，缺乏專業(yè)硬件知識、團隊和經(jīng)驗可能承擔(dān)成本、技術(shù)等風(fēng)險。

東勝物聯(lián)作為AIoT硬件設(shè)備供應(yīng)商，擁有多年的網(wǎng)關(guān)設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)和制造經(jīng)驗，可為廣大客戶提供定制智能網(wǎng)關(guān)ODM服務(wù)。

我們深知，對于沒有網(wǎng)關(guān)研發(fā)經(jīng)驗的企業(yè)來說，快速上市優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品是至關(guān)重要的。東勝以產(chǎn)品經(jīng)理+技術(shù)支持+銷售工程師為核心的鐵三角團隊為企業(yè)提供服務(wù)，快速響應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)方案的設(shè)計與開發(fā)，從訂單到交付全程項目管理，加速客戶高質(zhì)量、高性價比的產(chǎn)品上市。

我們將推出系列文章，帶您了解網(wǎng)關(guān)定制開發(fā)。本文以智能家居中常見的ZigBee網(wǎng)關(guān)為例，從ZigBee網(wǎng)關(guān)的主控、操作系統(tǒng)、天線設(shè)計的選擇思路出發(fā)，討論網(wǎng)關(guān)定制中的關(guān)鍵因素，并通過東勝物聯(lián)DSGW-030，DSGW-210等ZigBee網(wǎng)關(guān)方案的說明，幫助您進行ZigBee網(wǎng)關(guān)選型。如您需網(wǎng)關(guān)定制開發(fā)，請聯(lián)系我們咨詢。

01選擇合適的主控平臺

在進行主控平臺選擇時，我們具有較多的品牌及型號選擇，如RK3328，NXPIMAX6U11，MT7620，我們可以根據(jù)自己傳輸數(shù)據(jù)流的大小及價格，針對 RAM，ROM，主頻及各參數(shù)來進行選擇。

大RAM的優(yōu)點

在進行網(wǎng)關(guān)選擇時，我們可以盡量選用較大的 RAM 內(nèi)存。較大的 RAM 有以下優(yōu)點：

快速數(shù)據(jù)訪問：RAM 是計算機中最快速的存儲器之一，設(shè)計目標(biāo)就是提供高速的讀寫訪問能力，以滿足計算機對數(shù)據(jù)的快速處理需求。大容量 RAM 意味著更多的數(shù)據(jù)可以存儲在高速的 RAM 中，從而加快數(shù)據(jù)的讀寫速度。

臨時存儲：RAM 在計算機中扮演著臨時存儲器的角色。當(dāng)計算機運行應(yīng)用程序時，它會將需要處理的數(shù)據(jù)和指令加載到 RAM 中，以便 CPU（中央處理器）能夠快速訪問和操作這些數(shù)據(jù)。因此，更大的 RAM 容量意味著計算機可以處理更大的臨時數(shù)據(jù)集合，這在進行復(fù)雜計算或運行大型應(yīng)用程序時尤為重要。

多任務(wù)處理：大容量 RAM 對于多任務(wù)處理至關(guān)重要。在操作系統(tǒng)中，當(dāng)用戶同時運行多個應(yīng)用程序時，RAM 允許計算機在不同應(yīng)用程序之間進行快速切換，確保每個應(yīng)用程序都能獲得足夠的內(nèi)存空間和計算資源，從而實現(xiàn)流暢的用戶體驗。

數(shù)據(jù)緩存：大容量 RAM 還可以用于頻繁訪問的數(shù)據(jù)的緩存，從而提高系統(tǒng)響應(yīng)速度。

圖像處理：在圖形處理中，大容量 RAM 用于存儲圖像幀緩存、圖像濾波系數(shù)等，以加快圖像處理速度。

選擇網(wǎng)關(guān)RAM的大小是一個需要根據(jù)實際需求和預(yù)算進行權(quán)衡的過程。在選擇時，可以綜合考慮網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量、處理任務(wù)的復(fù)雜度、緩存需求、未來擴展計劃、預(yù)算以及技術(shù)兼容性等因素。同時，也可以參考網(wǎng)關(guān)制造商的建議或規(guī)格說明，以確保選擇到合適的RAM大小。

大ROM的優(yōu)點

大 ROM（只讀存儲器）的優(yōu)點主要包括以下幾個方面：穩(wěn)定性高：ROM 中的數(shù)據(jù)是以螺旋狀的方式從內(nèi)到外散開來的，因此即使讀取十萬次，數(shù)據(jù)也不會發(fā)生變化，具有極高的穩(wěn)定性。非易失性：ROM 是一種只能讀取而不能寫入信息的存儲設(shè)備，數(shù)據(jù)一旦被寫入就無法更改或刪除，因此具有很高的可靠性。集成度高：ROM 的結(jié)構(gòu)簡單，集成度高，使得生產(chǎn)成本降低。速度快：ROM 的讀取速度非?？欤沟糜嬎銠C可以高效地訪問存儲的數(shù)據(jù)。功耗小：ROM 的功耗相對較低，有利于節(jié)能和延長設(shè)備的使用壽命。在選擇網(wǎng)關(guān)ROM（只讀存儲器）的大小時，需要綜合考慮多個因素。首先，需要了解網(wǎng)關(guān)將執(zhí)行的功能和所需的操作系統(tǒng)、固件及應(yīng)用程序的存儲空間。這包括操作系統(tǒng)本身的大小、必要的驅(qū)動程序以及任何預(yù)裝的應(yīng)用程序。其次，考慮網(wǎng)關(guān)的預(yù)期使用壽命和可能的固件或軟件更新。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，可能會有新的固件或軟件更新來增強網(wǎng)關(guān)的功能或修復(fù)潛在的安全問題。因此，需要為未來的更新預(yù)留足夠的空間。另外，如果您計劃自定義網(wǎng)關(guān)的功能或開發(fā)特定的應(yīng)用程序，這也需要額外的存儲空間。最后，還需要考慮預(yù)算和硬件的兼容性。一般來說，ROM容量越大，成本可能會越高。因此，在預(yù)算范圍內(nèi)選擇合適的ROM大小是很重要的。同時，需要確保所選的ROM大小與網(wǎng)關(guān)的硬件平臺兼容。建議在了解這些需求的基礎(chǔ)上，參考網(wǎng)關(guān)制造商提供的建議或規(guī)格說明，選擇適當(dāng)?shù)腞OM大小。請注意，具體的ROM大小選擇可能因不同的網(wǎng)關(guān)型號、應(yīng)用場景和預(yù)算而異。

主控更高主頻的優(yōu)點

處理器更高主頻的優(yōu)點：更強的性能：主頻與 CPU 的運算速度直接相關(guān)，因此更高主頻的 CPU 能夠更快地完成計算任務(wù)，提供更流暢的用戶體驗。這對于需要進行大量計算的專業(yè)應(yīng)用、游戲等領(lǐng)域尤為重要。提高計算機的響應(yīng)速度：在操作計算機時，很多操作都需要等待計算機的響應(yīng)，如打開軟件、復(fù)制粘貼文件等。更高主頻的 CPU 能夠更快地響應(yīng)這些操作，使計算機更加流暢。更高的處理數(shù)據(jù)能力：主頻可以理解為 CPU 處理數(shù)據(jù)的能力和速度。主頻越高，則意味著 CPU 處理數(shù)據(jù)的速度越快，效率越高。

選擇網(wǎng)關(guān)主控的主頻需要綜合考慮性能需求、功耗與散熱、兼容性與擴展性以及預(yù)算限制等因素。

建議在選擇前了解不同主頻主控的性能表現(xiàn)和價格差異，并結(jié)合您的實際需求進行選擇。DSGW-030 ZigBee智能網(wǎng)關(guān)，采用MTK7688 主控平臺，具有高性能、高性價比、易于開發(fā)等特點。DSGW-030支持多種無線協(xié)議包括ZigBee 3.0，Bluetooth 5.2，Wi-Fi 2.4G。它支持從 Zigbee 3.0，BLE 終端設(shè)備獲取數(shù)據(jù)，并通過 Wi-Fi 2.4G 和以太網(wǎng)將其發(fā)送到云端。

DSGW-210邊緣計算網(wǎng)關(guān)，支持ZigBee、BLE、Z-Wave等多協(xié)議, 采用RK3328主控平臺，提供模塊化配置滿足各類開發(fā)所需，完美適用于住宅和商業(yè)場景的智能設(shè)備開發(fā)。

02選擇合適的操作系統(tǒng)

在選擇網(wǎng)關(guān)的操作系統(tǒng)時，可以根據(jù)自己的需求來進行選型。常見的操作系統(tǒng)類型有 Linux，Andriod ，RTOS ，Debian 等。分類型列出以下系統(tǒng)的優(yōu)缺點。

Linux 系統(tǒng)

Linux 系統(tǒng)的優(yōu)點：開源：源代碼公開，用戶可以自由查看和修改系統(tǒng)的源代碼。安全性：系統(tǒng)更加安全，提供了多層次的用戶權(quán)限管理和訪問控制。穩(wěn)定性：Linux 系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，常用于服務(wù)器領(lǐng)域，長時間運行不會出現(xiàn)崩潰。免費或低成本：大多數(shù) Linux發(fā)行版是免費的，可以節(jié)省計算機硬件和維護成本。兼容性：Linux 與 UNIX 系統(tǒng)兼容，可以運行大量 UNIX 上的應(yīng)用程序。多用戶多任務(wù)：支持多用戶同時登錄，并且可以為每個用戶分配不同的任務(wù)和權(quán)限。廣泛的硬件支持：由于開源，有大量的硬件支持，包括驅(qū)動程序?？啥ㄖ菩裕河脩艨梢愿鶕?jù)需要自定義系統(tǒng)，安裝必要的軟件包。

Linux 系統(tǒng)的缺點：

學(xué)習(xí)曲線：相對于 Windows 用戶可能需要一些時間來熟悉和學(xué)習(xí)如何使用 Linux命令行。圖形界面：雖然圖形界面更易于使用，但有些任務(wù)可能需要通過命令行來完成。技術(shù)支持：由于 Linux 不是主流操作系統(tǒng)，因此在遇到問題時可能難以找到官方支持。界面不友好：相對于 Windows 較為個性化，用戶界面可能不如 Windows 直觀。需要技術(shù)：一些用戶可能認(rèn)為需要較高的技術(shù)知識來安裝和維護 Linux 系統(tǒng)。

Andriod 系統(tǒng)

Andriod 系統(tǒng)的優(yōu)點：

多樣性的設(shè)備適配性：Android 系統(tǒng)適配了眾多品牌、型號的移動設(shè)備，包括手機、平板電腦、電視、手表等，提供了豐富的產(chǎn)品選擇。

開放的生態(tài)系統(tǒng)：Android 系統(tǒng)采用開源模式，允許開發(fā)者自由訪問、修改和定制操作系統(tǒng)，促進了技術(shù)創(chuàng)新和靈活性。

豐富的應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)：Android 系統(tǒng)擁有龐大的應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)，包括 Google Play 應(yīng)用商店和其他第三方應(yīng)用市場，提供了海量的應(yīng)用供用戶下載和使用。

強大的開發(fā)工具和支持：Android 系統(tǒng)提供了豐富的開發(fā)工具和支持，如 Android Studio 開發(fā)環(huán)境、Java 編程語言等，幫助開發(fā)者高效地進行應(yīng)用開發(fā)和測試。

廣泛的用戶基礎(chǔ)：Android 系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)擁有廣泛的用戶基礎(chǔ)，為應(yīng)用開發(fā)者提供了巨大的市場機會。

全球市場份額領(lǐng)先：Android 系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)的市場份額超過 85%，是開發(fā)者投放市場的首選平臺。

支持多種開發(fā)語言和框架：Android 系統(tǒng)支持多種編程語言和開發(fā)框架，如Java、Kotlin等，方便開發(fā)者根據(jù)自身技術(shù)背景選擇。

Andriod 系統(tǒng)的缺點：

安全性問題：由于 Android 系統(tǒng)的開源性質(zhì)，它可能成為惡意軟件和病毒的目標(biāo)。盡管有安全措施，但安全風(fēng)險仍然存在。

性能問題：Android 系統(tǒng)的性能可能因設(shè)備多樣性和高度模塊化而受到影響，導(dǎo)致運行效率不高、卡頓或延遲現(xiàn)象。

碎片化問題：由于各品牌廠商對 Android 系統(tǒng)的定制和修改，導(dǎo)致不同設(shè)備上的系統(tǒng)版本和界面存在差異，增加了開發(fā)者的適配難度和用戶的體驗不一致性。

隱私泄露風(fēng)險：盡管 Android 系統(tǒng)提供了一些隱私設(shè)置選項，但用戶仍需關(guān)注隱私泄露問題，應(yīng)用程序可能會收集敏感信息。

應(yīng)用質(zhì)量參差不齊：盡管有優(yōu)質(zhì)的應(yīng)用程序，但 Android 平臺上也存在大量質(zhì)量低劣的應(yīng)用程序，可能影響用戶體驗。

RTOS 系統(tǒng)

RTOS 系統(tǒng)的優(yōu)點：實時性：RTOS 具有快速響應(yīng)外部事件的能力，確保系統(tǒng)能夠在確定的時間內(nèi)對外部事件作出反應(yīng)，適合需要實時控制的場景?？煽啃裕和ㄟ^優(yōu)先級調(diào)度和資源管理，RTOS 減少了任務(wù)沖突和資源爭用的可能性，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。可預(yù)測性：RTOS的任務(wù)調(diào)度和時間管理使得任務(wù)執(zhí)行時間可預(yù)測，便于系統(tǒng)設(shè)計和優(yōu)化。多任務(wù)支持：RTOS能夠同時管理多個任務(wù)，提高了系統(tǒng)的并發(fā)處理能力。易于維護和擴展：RTOS提供了豐富的 API 和組件，使得系統(tǒng)開發(fā)和維護更加便捷。模塊化設(shè)計：RTOS鼓勵將軟件功能創(chuàng)建為獨立的、驗證過的任務(wù)，其獨立性使得在其它設(shè)計中重用這些模塊變得很簡單。

RTOS 系統(tǒng)的缺點：復(fù)雜性：相對于裸機編程，RTOS的引入增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，需要更多的學(xué)習(xí)和理解。資源占用：RTOS 本身需要占用一定的系統(tǒng)資源，包括內(nèi)存和處理器時間，對于資源受限的嵌入式系統(tǒng)來說，這是一個需要考慮的因素。開發(fā)成本：使用 RTOS 進行開發(fā)可能需要購買商業(yè)許可證或支付相關(guān)的開發(fā)費用，增加了開發(fā)成本。調(diào)試難度：由于 RTOS 的并發(fā)性和實時性特點，調(diào)試 RTOS 系統(tǒng)可能比裸機編程更加困難。

Debian 系統(tǒng)

Debian 系統(tǒng)的優(yōu)點：穩(wěn)定性：Debian 的穩(wěn)定版注重系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，適用于生產(chǎn)環(huán)境和服務(wù)器等關(guān)鍵應(yīng)用場景。安全性：Debian 擁有強大的安全機制，包括自帶的防火墻和 SELinux 系統(tǒng)安全模塊，能有效保護系統(tǒng)安全，減少攻擊和漏洞的風(fēng)險。更新及時：Debian 擁有強大的軟件更新系統(tǒng)，能快速更新軟件包和內(nèi)核，保證系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。免費開源：Debian 是完全免費的開源軟件，用戶可以自由分發(fā)、使用和修改。軟件包豐富：Debian 官方軟件倉庫擁有豐富的軟件包，可以滿足各種應(yīng)用場景的需求，同時還支持源碼編譯安裝。易于維護：Debian 采用 APT 包管理系統(tǒng)，方便用戶安裝、升級和刪除軟件包，簡化了系統(tǒng)維護和管理的工作。多架構(gòu)支持：Debian 支持多種處理器架構(gòu)，包括 x86、AMD64、ARM 等，可以在各種設(shè)備上運行。

Debian 系統(tǒng)的缺點：版本更新緩慢：雖然 Debian 的穩(wěn)定性得到了廣泛認(rèn)可，但其版本更新速度相對較慢，因為發(fā)行版本需要經(jīng)過嚴(yán)格的測試和審查。用戶不友好：在某些方面，Debian 可能不如其他 Linux 發(fā)行版那么用戶友好，特別是在初次安裝和配置時。社區(qū)驅(qū)動響應(yīng)不及時：Debian 的開發(fā)和維護由龐大的志愿者社區(qū)負(fù)責(zé)，雖然這保證了系統(tǒng)的自由和開放性，但也可能導(dǎo)致在某些情況下，支持和響應(yīng)不夠及時。

東勝物聯(lián)智能可編程網(wǎng)關(guān)是為企業(yè)級物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)者量身定制的硬件解決方案，通過提供成熟且完整的硬件平臺，支持各種操作系統(tǒng)，包括但不限于Linux、Andriod、RTOS、Debian、OpenWrt等，客戶能夠輕松移植或自主開發(fā)應(yīng)用程序，或基于開源SDK進行底層固件修改與二次開發(fā)，簡化企業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和解決方案開發(fā)過程中的復(fù)雜性，助力客戶以更高效的速度實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品落地。

03根據(jù)通信距離選擇網(wǎng)關(guān)的外觀及尺寸

我們在進行ZigBee網(wǎng)關(guān)選型時，ZigBee的通信距離也是我們選型的主要考慮項。如果我們希望ZigBee的通信足夠遠(yuǎn)，那該如何進行選擇呢？

從天線的類型選擇合適的ZigBee網(wǎng)關(guān)ZigBee網(wǎng)關(guān)常用的天線形式有很多，在天線已經(jīng)調(diào)至最優(yōu)的情況下，通常對其輻射性能做以下排序：外置玻璃鋼天線＞外置棒狀天線＞內(nèi)置 FPC 天線＞板載天線＞陶瓷天線。

從天線的尺寸選擇合適的ZigBee網(wǎng)關(guān)

在天線調(diào)試到最優(yōu)狀態(tài)來說，越大的天線尺寸和凈空面積，意味著更好的天線性能。

示例 1.以下面兩根天線為例。ANT（左）的長度為 208mm，2440Mhz 效率 60%，增益 3dBiANT（右）的長度為 116mm。2440Mhz 效率 45%，增益 1dBi

示例2.

以PSA的陶瓷天線 RFANT3216120A5T 為例，若凈空面積小于以下凈空需求，則天線效率會低于預(yù)期。

從傳導(dǎo)參數(shù)選擇合適的ZigBee 網(wǎng)關(guān)

為了提高傳輸距離，我們在芯片選擇和軟件設(shè)置時，可以通過關(guān)注以下板級參數(shù)來進行選型。以 EFR32MG21 為例，可以選擇大功率，高靈敏度的芯片，同時若網(wǎng)關(guān)的傳輸數(shù)據(jù)量需求較小，我們可在軟件中設(shè)置，選擇較低傳輸速率的模式來保證通信距離。

（1）功 率 有 10dBm 及 20dBm 的版本選擇 ， 20dBm 的通信距離遠(yuǎn)大 于 10dBm 。

(2)低速率的模式靈敏度更高

在本文中，我們詳細(xì)探討了影響ZigBee智能網(wǎng)關(guān)選型的三個關(guān)鍵組件，這些都是您定制網(wǎng)關(guān)時需要考慮的因素。選擇合適的硬件平臺和軟件環(huán)境是確保網(wǎng)關(guān)性能和可靠性的關(guān)鍵。同時，合適的天線設(shè)計可以大大增加系統(tǒng)的覆蓋范圍和信號質(zhì)量。因此，開發(fā)者在設(shè)計和實施階段需要綜合考慮這些因素，確保最終產(chǎn)品能夠滿足預(yù)期的性能標(biāo)準(zhǔn)和用戶需求。

隨著技術(shù)的不斷進步和市場需求的變化，ZigBee智能網(wǎng)關(guān)的開發(fā)也應(yīng)持續(xù)追蹤最新的技術(shù)趨勢和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以保持競爭力和創(chuàng)新性。希望本文能為您提供有價值的信息和靈感，助力企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)。如您正在尋找定制開發(fā)網(wǎng)關(guān)方案的廠商，歡迎聯(lián)系東勝物聯(lián)咨詢~

關(guān)于東勝物聯(lián)

東勝（Dusun）成立于2005年，旗下有子公司杭州軟庫科技有限公司。東勝物聯(lián)以嵌入式軟硬件開發(fā)及物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)為核心，為客戶在物聯(lián)網(wǎng)與行業(yè)應(yīng)用結(jié)合過程中產(chǎn)生的“場景碎片化”問題，提供專業(yè)的一站式嵌入式物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品化解決方案。憑借快速的OEM/ODM能力、專業(yè)服務(wù)能力、完整解決方案能力使其在行業(yè)享有不錯的口碑。其中，快速OEM能力支持從logo、包裝、固件等更改，ODM能力則可以支持多類型芯片平臺、多操作系統(tǒng)、多標(biāo)準(zhǔn)功能模塊化，快速滿足客戶的多樣化需求，有效縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，為客戶靈活定制各種物聯(lián)網(wǎng)嵌入式產(chǎn)品，實現(xiàn)從概念到成品的一站式服務(wù)。