引言

目前互联网的发展已经接近成熟，各种业务模式、运营模式，以及开发模式的推出，都有很多成功案例可以参考。而当时间进入2014年，各大互联网巨头相继涉足物联网领域，于是业界称之为“物联网元年”，其中又以智能家居应用最为火热，面向智能家居的各种智能化硬件层出不穷。然而一年过去了，各大互联网公司在物联网方面的发展并不尽人意，其中一个最重要的原因就是无法有效解决智能硬件开发的难题，因而迫切需要采用新的思维进行硬件的智能化设计。

1 传统硬件设计的老问题

互联网产品一个最重要的特征就是极强的用户体验，而这个体验的得来，是要和用户不断地互动完成。对于软件产品而言，可以通过最小功能的第一版先面世，然后在和用户的互动过程中，通过收集用户反馈，快速地迭代以更新产品来达到目的，而如果用这样的思路做硬件，将会是一个灾难。

首先，是解决正确进行产品定义的难题。对于硬件产品的开发，其变更的成本和代价总是极其巨大，如果前期没有一个合理的定义，在产品开发的过程中，随着需求的不断调整，将会导致开发周期无限制的延迟。

其次，是解决顺利完成生产制造的难题。对于硬件的生产有一些固定周期的限制，比如备料、排产、设计缺陷修正等，如果在初期无法准确定义产品的话，将完全无法掌控整个制造周期。

2 智能硬件设计的新思路

那么有没有一个办法来解决传统硬件设计的各种问题呢?在互联网的新形势下，借助智能硬件设计理念，答案是肯定的：有!

下面就通过一种方案的实现，来探讨解决互联网公司硬件难题的有效方法，其基本思路就是把基础不变部分硬件化，而把用户需求及可变部分软件化。对于一个智能硬件来说，首先是硬件部分，其次是智能部分，而智能部分往往更多地靠软件来实现。

目前，对于一个智能家居的系统，通行的架构设计都是会包含智能云、智能网关、终端(简称：云-管-端)三位一体的设计，如图1所示。

其中智能云部分负责设备的互联互通、数据采集与分析;APP软件部分负责人与物的交互，可以把系统的信息反馈给人，也可以接受人的指令，让系统产生对应的动作，比如远程控制。智能网关作为智能云的延伸部分负责家庭本地落地工作，完成物与物之间的连接与互动，比如智能联动。

在这样的架构下，智能硬件的常规开发方式由三部分组成，即硬件(Hardware)、软件开发套件(Software Development Kit，简称SDK)，应用(Application)。Hardware指硬件本体，SDK和Application共同组成运行在硬件本体上的固件。整体架构如图2所示：

由于用户的功能体验对于智能硬件的重要性，会导致Application变得相对复杂，而且易变，这样就会使烧写入硬件本体的固件本身要不停地变更，从而导致硬件产品的不稳定性。对于这个问题，常规的处理方式是引入所谓空中下载(Over The Air，简称OTA)的升级功能，对智能硬件进行远程在线升级，以不断修复缺陷或更新功能。

但OTA升级对于如手机这样有比较强处理能力的智能硬件来说，是可以做到OTA功能本身的稳定性、可靠性和体验，但对于如面向智能家居的典型的智能硬件(比如插座)来说，把OTA做好，同样面临上述考验，同时为了增强可靠性，还会导致硬件成本的增加，比如，为了防止在硬件升级过程中断电引起的不可挽回的后果，需要增加FLASH来存储备用固件等。所以，要解决需要具备互联网诸多属性的智能硬件的开发难题，需要用一个全新的方式来思考。

3 智能硬件的部分软件化

把智能硬件抽象成三部分：第一、是硬件基础功能，比如一个插座的开或关，插座的电量计量等;第二、是硬件与云，APP的通信功能;第三、是增强附加功能部分，比如控制逻辑、状态更新、用电分析等。这样抽象之后，不难看出，硬件基础功能部分相对简单，变数小，符合传统硬件开发规律;硬件与云，APP的通信功能，功能虽复杂，但变数小，可以通过常规的软件开发过程顺利完成;主要问题集中在第三部分，这部分功能和用户体验以及互联网运营策略都会直接相关，功能需求变化极大，比如对于插座的用电分析功能的不同定义，会导致插座上报电量信息的周期以及电量采集策略会有不同的要求，而这些定义在把产品卖到用户手里，没有和用户真正形成互动之前，是没有办法准确定义的，这也就意味着，按照常规的设计方法，这个智能硬件产品还没有做出来，就被宣判失败了。

下面给出的解决方案则是干脆把这部分软件化，用完全的互联网开发模式去做这部分功能，强化智能云部分的设计，整体架构如图3所示。

平台完成，这个开放平台是面向智能硬件开发者的一个综合服务平台，其开发流程如图4所示。

4智能硬件开发的架构支撑

能让开发者用上述如此轻松方式去开发硬件的背后，是需要一个强有力后台架构的支撑，首先这个架构需要对硬件产品做个抽象化，抽象结果如图5所示。

网关(GateWay)——家庭智能网关，能够完成家庭多个智能设备的组网，控制和管理工作等。

终端(EndPoint)——智能硬件设备

数据(DataPoint)—— 智能设备所具备的功能点，将每个功能点抽象成数据点，数据点定义成不同的类型(如布尔、枚举、数值等)，同时数据点具备读或写的属性，比如一个两路的开关，可以抽象成两个数据点，每个数据点的类型为布尔型，可取值true或false，数据点可读可写，读表示获取开关目前的值，写表示改变开关目前的值，即打开或者关闭开关，同时数据点可以关联对应的硬件操作指令。

对于一个智能硬件设备(EP)的完整描述，我们称为Schema，Schema在系统中采用JSON格式描述，下面以开发一个智能空调为例说明。

空调定义如图6所示：

Schema定义如下:

5 硬件开发的智能化改造

由此可见，采用这样的方式所做智能硬件，或者将传统硬件智能化改造时，只需将硬件本身功能定义清楚，并烧入固定和起到通信连接作用以及Schema来执行引擎的SDK固件，硬件的开发就完成了。然后，可以采用传统硬件制造业的流程去进行试产、中试和量产等，并确保各个环节的工作能够顺利进行，从而使产品及时地推向市场。

当设备卖到消费者手里时，收下上电执行，从云端下载应用逻辑并执行。当应用逻辑需要变更时，开发者只需要在开放平台更新一个版本即可，而不需要做整个固件更新，不需要变更任何硬件设计，就可以在很大程度上支持需求的变化，以便为客户提供更好的服务。

正是基于这样符合互联网潮流的理念和设计思路，浙江风向标科技有限公司搭建了云-管-端全方位为智能硬件服务的平台系统，致力于为传统硬件厂商提供智能化改造服务，让消费者早日体验由物联网所带来真正智能化的家居生活。