打造新的多传感器体系可能是一项艰苦作业，由于您有必要保证规划契合传感器的特定要求，并做到长时刻的精确性和牢靠性。当依据运用的要求，需求更多无线衔接时，规划师很难供给这样一种解决计划——既能最大极限进步无线电灵敏度，扩展其掩盖规模，又能保持无噪声信号链运转。专为传感器运用而规划的单板核算机(SBC) 可供给超卓的解决计划，来满意无线传感器的杂乱要求，而不影响紧凑的项目时刻表。
一般，传感器体系规划会将微操控器(MCU) 与更多的模仿电路与数字操控逻辑相结合，后者用于精确牢靠地获取并发送传感器数据（图1）。SBC 可经过供给结合软硬件与传感器运用开发东西的测验渠道，来加快这些体系的规划。开发人员能够专心于优化所需的特性与功用以满意其一同运用的特定要求，而不用花时刻从头创立很多传感器规划所通用的根本体系。
图1、大多数传感器体系都选用一同的规划，其间包括用于传感器信号搜集的微操控器(MCU) 和模仿前端(AFE)、用于将传感器数据发送至其他设备或主机体系的通讯子体系。
Texas Instruments 和NXP 推出的专业板级体系专门用于传感器运用，结合了无线传感器硬件和专业软件库，以及能协助加快规划和测验这些运用的完好开发环境。
严密集成的SBC
Texas Instruments SensorTag 供给一种严密集成的解决计划，能够在仅5 x 6.7 x 1.4 cm 的封装内供给全面的传感器处理体系。SensorTag 依据TI CC2650 无线MCU 的功用构建，并增加了一些必要的元器件，用于衔接CC2650 与在SensorTag 板上构建的多个传感器和用户接口备（图2）。
图2、Texas Instruments SensorTag 运用TI CC2650 无线MCU 的无线通讯及传感器处理的集成功用，为传感器运用的快速开发供给多个传感器和接口。
TI SensorTag 专门用于所衔接传感器运用的快速开发，是一个全面的、可支撑许多不同开发风格的开发套件。 实践上，开发人员运用其默许形式就能够开端快速处理传感器数据。在以默许形式发动后，SensorTag 会向智能手机等支撑低功耗蓝牙的中心设备播送自己。开发人员经过云端从SensorTag 即可拜访传感器数据，或许运用JavaScript 和jQuery 直接拜访数据。在此形式下，开发人员能够运用Android 或iOS 移动运用作为起点，或依据与套件一同供给的网络运用项目样例中的源代码写入独立于HTML5 渠道的代码。
关于更杂乱的定制运用，SensorTag 硬件会供给一个依据开放式硬件解决计划构建的高档开发渠道。其间，开放式硬件解决计划旨在展现怎么运用多样化低功耗传感器。开发人员能够运用称为DevPack 的子卡进一步扩展SensorTag，这使规划和测验其他类型的传感器和致动器变得简单。需求特别阐明的是，SensorTag 和可用的Debug DevPack 结合后，可供给一个实惠、全面的渠道，用于为传感器运用开发定制软硬件（图3）。
图3、Texas Instruments 的SensorTag Debugger DevPack 用于为SensorTag 增加测验和调试功用，包括JTAG 调试功用、可简化硬件增加的Grove 衔接焊盘（例如增加Seeed Technology 的Grove 指纹传感器时）。
关于无线布置，SensorTag 套件包括低功耗蓝牙(BLE) 仓库，进而在TI 实时操作体系(TI-RTOS) 软件环境中运转。TI-RTOS 是一个实时、先占式、多线程操作体系，能够同步履行运用程序与BLE 协议栈，此二者皆在RTOS 内作为独自使命运转。在此，BLE 仓库按最高优先次序运转，以协助保证牢靠通讯。
在SensorTag 中，无线业务自身运用CC2650 的集成RF 中心，其间包括与模仿RF 及基带电路集成的ARM® Cortex®-M0 处理器。 虽然工程师无法对RF 中心的M0 处理器进行编程，但TI 供给高档别、依据指令的运用编程接口(API)，可实现从主处理器上运转的代码发布指令至RF 中心。RF 中心转而运用其专用的4 KB SRAM（用于数据）和ROM（用于代码），以自主办法处理无线协议的时刻要害型部分——减轻主CPU 的负载，并保存资源供运用自身运用。
简化的软件开发
凭借CC2650 中的集成自主处理器——传感器操控器引擎(SCE)，传感器信号的处理能够相同高效。正如RF 中心可独登时履行无线业务，SCE 可独立于主处理器操控传感器和相关的外设。因而，SCE 能够运转模数转换器(ADC) 或经过集成的串行外设接口(SPI) 轮询数字传感器而不用唤醒主处理器，然后消除了搜集传感器数据所需的的额定功耗和唤醒时刻。
与RF 中心不同，工程师能够对SCE 进行编程。经过运用类C 言语，开发人员能够编写定制代码来履行传感器轮询或应对特别条件和处理要求。因而，开发人员能够创立更多动态传感器处理功用，而不用依托为传感器数据搜集设置外设时常用的这种静态装备。TI 针对传感器代码布置供给Sensor Controller Studio (SCS)，这是一种用于为SCE 编写、测验和调试代码的特别软件东西（图4）。
图4、开发人员运用TI Sensor Controller Studio 软件开发东西和类C 言语对CC2650 的集成传感器操控器引擎进行编程。这会生成C 源代码，以归入专门在CC2650 无线MCU 上运转的首要运用中
SCS 会生成传感器操控器接口驱动程序，即一组C 源文件。开发人员会转而运用TI Code Composer Studio (CCS) 编译这些C 源文件，其间的任何其他定制代码专门作为首要运用的一部分在CC2650 的ARM Cortex-M3 主机处理器上运转。
CCS 是一个依据Eclipse 的集成开发环境(IDE)，为TI MCU 系列的运用开发和调试供给给了全套东西。在其开发功用中，Code Composer Studio 包括一个不断优化的C/C++ 编译器、源代码编辑器、项目构建环境、调试器和分析器——悉数经过IDE 的单用户接口拜访，该接口旨在便利开发人员完结运用程序开发的每个阶段。
灵敏的传感器解决计划
NXP 为其OM13078 传感器处理运动解决计划(SPM-S) 采取了不同的办法。SPM-S 以NXP LPC54102 MCU 为根底，结合了NXP 的OM13077 LPCXpresso 板与经过LPCXpresso 的扩展接口衔接的传感器扩展板（图5）。如图所示，传感器扩展板包括一个用于无线通讯的BLE 模块(AMS0002) 和多个用于温度、压力、环境光和间隔的传感器，以及用于更杂乱的运动检测运用的加快计、陀螺仪和磁力仪传感器。
图5、NXP 供给了一种传感器解决计划。该计划结合了LPC54102 LPCXpresso 板与装载多个传感器的扩展板，以及包括完好传感器软件库的全套开发环境。
关于随附的运转时刻软件环境，NXP 供给其LPC 传感器结构，其间包括体系软件和传感器处理软件（图6）。正常操作期间，LPC54102 MCU 会对传感器进行采样，并运用Bosch Sensortec BSX Lite 库处理传感器数据。经过无线BLE 通讯或LPCXpresso 板支撑的多个主机接口中的任一接口，可将成果进一步发送至其他设备或主机处理器。
图6、开发人员在NXP 的LPC 传感器结构上构建传感器运用，该结构供给全面的运转时刻环境，包括体系服务和传感器信号处理，以及经过Bosch Sensortec BSX Lite 库对传感器交融运用的内置支撑功用。
传感器交融架构
除了从多个传感器搜集数据的根本功用外，SPM-S 解决计划还具有经过专为高档情境感知运用而规划的传感器交融算法兼并多个传感器输出的才能，因而在很多解决计划中锋芒毕露。传感器交融功用结合了多个传感器的成果，可供给无法从任何单个传感器取得的信息。例如，专门辨认方向的运用需求加快计、磁力仪和陀螺仪传感器的组合成果。NXP 专门规划了SPM-S 体系，以运用体系中包括的传感器交融软件来汇总多个实体传感器的数据。
SPM-S 架构中深度嵌入了对传感器交融的支撑功用。正如典型的传感器体系那样，SPM-S 架构会将传感器设备辨认为衔接至SPM-S 硬件的一同实体设备。软件运用sensors.h 传感器头文件中供给的仅有ID 拜访每个设备（图7）。
图7、每个实体传感器都能够经过传感器头文件sensors.h 中的PhysSensorId 计数器中界说的仅有传感器ID 来辨认。
要在运用层级支撑传感器交融，SPM-S 架构可运用其在底层软件层支撑虚拟传感器来扩展此根本概念。单个虚拟传感器包括多个物实体传感器，这些传感器的成果依照传感器交融算法兼并后产生新信息。
例如，对核算方向信息所需的加快度计、磁力仪和陀螺仪传感器数据进行兼并而产生的传感器交融成果，会由虚拟方向传感器传回。在SPM-S 开发环境中，开发人员能够指定体系的SensorMap 阵列中的虚拟传感器（图8）。在此阵列中，会将每个虚拟传感器列为单个条目，并由该条目指定该虚拟传感器运用哪些实体传感器。
图8、SensorMap 阵列描绘了向虚拟传感器供给数据的物理传感器。例如，方向的虚拟传感器运用加快计、磁力仪和陀螺仪等实体传感器。
SPM-S 架构中的另一个深度嵌入功用，能够在一个虚拟传感器中结合多个传感器的成果时协助保持同步。
精确的传感器交融成果需求精确计时，以保证按传感器交融算法只兼并相同“时刻点”的样本。在SPM-S 中的中止驱动采样期间，传感器会按预先界说的速率自主采样并在成果安排妥当时产生中止。每个中止驱动的传感器都有相关的中止处理程序，中止处理程序只是在产生中止时存储时刻戳；实践的传感器成果读取在后续服务程序中履行。此办法有助于保护所需的精确时序数据，以从多个独自物理传感器的数据生成精确的虚拟传感器成果。
定论
根本无线传感器体系的规划可能会构成影响项目时刻表，以及不利于运用自身的严重应战。专业的单板核算机为传感器处理供给老练牢靠的软硬件根底，让各公司能够将资源更明确地集中于差异化的传感器运用。经过运用SBC 及其相关的开发环境，工程师能够快速开发传感器运用，乃至扩展根本的软硬件以打造满意更杂乱要求的定制解决计划。
