不要小看小型边缘计算设备,目前非常热闹。微软推出了azure sphere OS的设备,arm 公司推出了pelion和Mbed Linux OS,西门子,GE,ABB也有类似的产品,连像Harting,WAGO,Phoenix Contact 这些传统接插件公司也相继开发边缘网关,边缘计算设备,其实它们是未来工业物联网,云计算平台的入口。战略地位非常重要,是狠角色的必争之地。
嵌入式系统和物联网设备很快进入Cortex-A/Linux的时代了。但是这样的设备到底是会长成什么样的?会像智能手机那样出现一个标准的架构么?这是我感兴趣的地方。
著名的工业接插件产品的Harting 公司,开发了MICA工业计算机,它是一个十分有意思的产品。从它可以看出未来小型工业边缘计算设备的发展趋势-硬件模块化,软件容器化。
模块化硬件
MICA 是一个小型紧凑的工业计算机,尺寸仅有132x86x35mm。
主要技术指标
系统性能 1GHz ARM 处理器
1GB RAM
4GB eMMC
32GB Flash(通过SD 卡)
接口:以太网(TCP/IP) 10/100 MBit/s
2 USB A
输入输出 8个可编程IO
电源:12/24V DC
POE
消耗电流:max.500mA
操作系统 Linux (内核3.0.0)
MICA 内部是模块化结构,有三块PCB 构成
-处理器板
-电源/接口板(POE)
-定制IO板
三块板使用类似邮票PCB 的镀金孔,使用一个特别的接插件(最上面的那个)连接,Harting 并没有详细的介绍。
Harting 公司的介绍定制IO板可以由用户自行开发。
定制IO板与SOC 的接口为USB 2.0 接口,CDC 模式
|
连接器针 |
功能 |
|
GND |
信号地 |
|
VDD |
电源 5V,1A |
|
VBUS |
USB 2.0 定义 |
|
D- |
USB 2.0 定义 |
|
D+ |
USB 2.0 定义 |
|
GND |
USB 2.0 定义 |
|
GPIO |
扩展GPIO 备用 |
|
GND |
GPIO 地 |
既然与IO板采取了USB/CDC 接口,那么可以推测,IO板极有可能是一个以Cortex-M 单片机为主的系统。
Harting 公司针对不同的应用开发了无线,RFID,能源等不同模块。
MICA 的结构设计的特点是底部有一个散热部件,插入了外壳底部的槽。这样很好地解决散热问题。
容器化软件架构
硬件结构往往是很容易就能看清楚。而MICA 最大的特点是它的软件架构。从Harting 的文件中可以看出一些端倪。我整理了一下。
基于容器技术
和其它设备类似。MICA也采取了Container/Linux架构。MICA 上的应用程序以容器的形式安装,部署,初始化,运行,停止和更新。
MICA 中的容器具有下面一下特点:
-小型轻量级容器
Debian
Alpine Linux
Alpine Linux是一个面向安全的轻型的Linux发行版。Alpine Linux采用了 musl libc 和 busybox以减小系统的体积和运行时资源消耗。相比于其他Linux的Docker镜像,它的容量非常小,仅仅只有5MB。
Busybox
-容器的WebUI
在MICA 中,容器配置一个Web 服务器 lighttp。作为该容器的WebGUI。在MICA中,使用浏览器接入MICA 的管理主页:
这个页面和手机的主页面非常像。其中Intall 可以管理容器image 的安装,更新和运行。
每个应用程序也可以设置参数和一些交互。这就需要webUI。在MICA 中,如果需要,容器中带有lighttp。
例如GPIO 的容器的配置
Harting 针对不同的应用,提供了多种容器image和硬件。这让我相信,在不久的将来,会出现类似智能手机那样的工业电脑。为我们开发工业电脑提供了需要启发。
最后,要提的一点,MICA 并不便宜,大约760美金。