Mentor面向智能家居的IoT方案

眼下有各种智能家居的自己主动化解决方式，但当中大多数缺乏将已存在的家庭环境和安全无缝整合的潜力。为了弥合消费者和技术之间的差距，同一时候同意在不正确建筑进行改造的情况下融入不论什么现有的家庭环境，须要一个具有无缝集成潜力的模块化和灵活的智能家居自己主动化解决方式。

Mentor的解决方式包含下面目标:

为物联网提供一个模块化的安全的智能家居解决方式
易于在没有专家的情况下配置和安装
使用免费的物联网通信协议软件

智能家居自己主动化系统(SHAS)是智能建筑的住宅扩展。它是一个完整的家居自己主动化。可能包含照明、供暖、通风和空调(HVAC)、家用电器和安全系统以及在家庭环境中发现的多种其它系统。近年来。随着M2M通信网络的进步，智能家居自己主动化领域发展迅猛，智能手机和平板电脑的出现使得人们的应用更加简单。

简单定义，智能家居自己主动化系统是电子设备的集成(包含驱动非电子装置，如百叶窗)和通过智能系统监測并控制家庭环境，或由用户在本地或远程使用蓝牙或Wi-Fi等通信媒介。由计算机进行协调处理。在这种相互关联的环境中，任务能够变得更加直观和有效。

家庭网络处理全部的通信，用户能够通过个人电脑、智能手机或平板电脑在家中或远程地点通过互联网訪问该系统。信息技术和家庭环境的整合使得系统和设备能够在方便、能源效率和安全方面发挥作用。

因此，整个智能家居架构由家庭网络、用户的家庭设备和行业服务提供商的连接设备组成。

目标问题

现有的智能家居自己主动化系统是定制的设计，以适应特定的消费者家庭环境和需求。这些系统在设计上是复杂的。不够灵活，不能满足客户的要求，而且常常嵌入到房屋的物理结构中。

在现有的智能家居自己主动化系统中，安全和安保是消费者和终端用户的一个重要考虑因素。研究一再表明，设计用于家庭自己主动化的设备有严重的漏洞。惠普(HP)对10套现成家庭安全系统的调查显示，很多设备的password策略非常弱，不能防止中间人攻击。依据代码安全公司 Veracode 4月份的一项研究。其它人并不阻止訪问该设备的调试界面。这样就能够非常easy地对设备进行黑客攻击。而且，依据 Synack 安全公司的一项研究。假设攻击者能够訪问这个设备，差点儿全部的设备都能够非常easy地被破坏并变成一个特洛伊木马。其实，研究人员仅仅用了5到20分钟就找到了一种方法来破坏每个设备。

解决方式

为了解决前面的问题，Mentor提出了一种无缝集成、非常安全、可重构和可扩展的 SHAS。为了成为一个能够持续进行研究的平台。它使用嵌入式 Linux (图1) 。这使得物联网设备能够拥有丰富的应用环境。而且能够訪问开源IP和开发人员社区。它还同意各种各样的连接支持一套全面的无线和有线传输协议。

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[图1 | 嵌入式 Linux ]

该系统将执行在 i.MX6 SABRE 系列(仅仅有 SABRE Lite 和 Nitrogen6X 板)和 LayerScape LS1021A BSP 上。与其它开发板的兼容性估计将在今后的版本号中出现。

[图2 | I.MX6 SABRE 系列參考平台]

系统的其余部分是环绕 i.MX6 SABRE 设计的，它使用模块化的主从系统设计。主节点和全部的从节点通过 Wi-Fi、蓝牙、低耗电蓝牙(BLE)或基于ipv4/ipv6网络的USB 2.0/3.0进行通信。其模块化和高度结构化的组织提供了在需求变化时安装附加软件协议的能力。

用户能够在本地或远程上网訪问该系统。

智能物联网设备的爆炸式增长和基于云计算的服务的激增。为开发人员提出了保护资产免受软件攻击的新要求。Mentor也提供了能够授权或作为服务提供的应用云后端服务支持。

用户接口是作为本地托管的网络server开发的，或通过安装在智能手机上的不论什么应用程序，同意系统从差点儿全部装有的浏览器中控制。

简单的表示能够在图3中看到。红色箭头表示仅仅在主节点和用户设备之间传输的通信，而蓝色箭头表示的是仅仅在主节点和从节点之间传输的通信。

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[图3 | 整个系统布局图]

智能家居自己主动化架构和应用领域

物联网嵌入式执行时是最适合家庭自己主动化的整体架构。建议的架构仅仅使用两种类型的模块: 主管引擎(SE)和控制引擎(CE) ，它们由MEL支持的通信网络相互连接。

如图4所看到的。该系统具有分布式的特性。而且是在两个层次结构中组织的。

SE是高层模块。它们基本上执行监督任务。CE是通过输入和输出设备与物理世界互动的低层模块。

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[图4 | 系统架构]

家庭网络的连接性

架构中的一个关键要素是将各种系统模块相互连接的通信网络。

这个网络是至关重要的，由于它可能会影响系统的几个特性，比如性能、灵活性和成本。物联网必须具有可扩展性，以支持物联网的动态特性(由于设备是从网络中加入和删除的)。

Mentor的解决方式包含为一套全面的无线和有线传输和协议提供的连接支持:

Ethernet
IEEE 802.11 a/b/g/n 802.11 a / b / g / n
Bluetooth Low Energy (BLE)
IEEE 802.15.4 8
6LoWPAN
CoAP
MQTT
XMPP

网络能够简单地实如今CE上实现，而不须要加入不论什么特定的硬件或增大这些模块的处理和内存需求。假设没有这些考虑，它们的成本就会大幅添加。整个系统也会发生相同的情况。由于CE数量众多。

软硬件支持

物联网正在高速发展，为产品找到合适的物联网开发硬件是一项艰巨的任务。通过为物联网选择Mentor嵌入式执行时。能够节省大量的时间和金钱。有各种各样的开发板支持包能够适应主流半导体供应商的流行參考设计。除此之外，Mentor的集成服务团队能够将 MEL 与自己定义硬件集成，并优化MEL以满足需求。

安保与安全性

在终于用户看来。安全和安保是一个重要的考虑因素，不仅是系统的网络安全。而且包含系统能够为住宅及其使用者提供的安全程度。

在上述问题中，安全问题是主要问题。

物联网的Mentor嵌入式执行有大量的安全选项，比方 SE-Linux 和 SMACK。这能够降低网络安全威胁和攻击的风险。为了安全起见，建立一个防火墙也非常重要。 Mentor与Icon Lab合作，将其 Floodgate 安全产品与Mentor的核心 RTOS以及嵌入式Linux结合了起来。

用户接口

由于 USB、 BLE 设备、传感器和执行器的多样性，家居自己主动化的基础设施通常相当复杂。

在用户和系统之间设计一个接口的挑战之中的一个是怎样使用户能够非常easy地将其家庭中的物理设备与用户界面中的适用元素联系起来。

几十年来，智能手机的崛起为我们思考怎样与互联网互动开创了一个新的先例。

可是我们一直在等待的"连接"用户体验真的就是触摸、缩放和输入小键盘吗？并非这种。

（编译在 http://www.embedded-computing.com/iot/iot-based-smart-and-secure-home-automation）