数码|硬件方案设计——(1)共性系统
编辑导语：互联网的发展让现在的硬件产品变得越来越复杂 ， 硬件产品设计中需要考虑的各方面问题 ， 因为不同的硬件产品需要考虑的方向是不一样的；本篇文章作者介绍了硬件产品几种通用系统的设计考虑因素 。
【数码|硬件方案设计——(1)共性系统】
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从机械类产品到电子类产品再到现在的联网类产品 ， 硬件产品现在是越来越复杂 ， 涉及到各方面领域的技术和知识也越来越多 ， 所以对硬件产品经理的知识面也要求的越来越广 。
原本想把做物联网类硬件产品 ， 从硬件到固件再到后台服务器等各方面的内容都完整的写出来 ， 但是由于一些问题无法做到一一详解 ， 所以本章就主要以硬件为主和大家聊一下方案的设计 。
一、简介
物联网硬件是实体的硬件产品 ， 具备电子化的系统和联网的能力 ， 可以实现数据的采集和设备的控制 ， 从而满足用户对于信息获取和设备控制等方面的需求 。
物联网设备包括硬件和软件（也称为固件）两部分 ， 硬件部分主要是承载系统程序的运行以及信息的采集和指令的执行等功能 。
下面我们来看下硬件系统中的一些模块 ， 如图所示：
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硬件模块
上下行通讯模块：在整个系统中上行通讯通常是对上级或对外部的通讯 ， 下行通常则一般是指对下级或内部的通讯方式 。 以物联网设备而言 ， 以5G、4G、3G、WIFI、Zigbee、蓝牙、LoRa等通讯技术进行向上级或外部的数据收发和通讯时一般被称之为上行通讯 ， 通讯模块上行会连接各种通讯技术的网关/基站 。 下行则连接硬件设备内部处理器进行通信 ， 从而实现硬件设备与云端服务器互通互连的要求 。
处理器：它就像人的大脑一样承载着整个系统的运行 ， 处理器的内部可以运行各种程序 ， 对外则具备各种的接口 。 内部的程序可以通过调用各种接口实现控制不同的元器件 ， 从而实现数据的采集和设备的控制 。 物联网设备中大多数的程序比较简单 ， 使用最多的就是各种单片机处理器 ， 有一些程序复杂的设备也会使用CPU等处理器 。
内部通讯：顾名思义是指设备内部元器件之间的通讯 ， 有模拟信号和数字信号两种 。 传感器或控制器最原始收发的信号都是模拟信号 ， 一般模拟信号都会转换成数字信号然后在与其他元器件进行通讯交互 。 数字信号传输中有很多类型的接口协议 ， 例如TTL、RS-232、RS-485、SATA、IIC、SPI、UART等 ， 这些不同的接口被统称为串口 ， 它们是硬件选型和设计中的一个重要因素 。
传感器/执行器：在1.5章节智能硬件系统概览中有介绍 ， 它们分别是现实世界的数据采集者和控制者 ， 既可以采集环境中各种实体、非实体的数据 ， 也可以通过一些设备对现实世界的实体和非实体进行交互和控制 。 绝大多数的物联网设备中都是以它们为基础 ， 然后加上通讯模块使其可以互联互通从而实现产品不同的价值 。
储存：和U盘一样用于储存数据 ， 在硬件设备中用的是Flash ， 它们的空间很小从几KB到几十MB不等 ， 主要用于缓存一些数据或存储一些程序代码 。
电源系统：是指设备从外部电源输入到内部变压整流的系统 ， 这个系统根据不同元器件的需求把电转换成不同的电压和电流供其使用 。
硬看门狗：很多电子设备都是在无人值守的环境中运行的 ， 因此就需要设备在无人干涉的情况下保持24小时不间断的运行 ， 但程序并不能保证一直都处于正常工作状态而不出任何错误 ， 例如死机等情况；
所以就需要一种方案保证即便设备死机了也可以自动重启恢复工作 ， 这种方案就叫看门狗——看门狗是一个独立的元器件 ， 它的内部是一个计时器 ， 当计时器归零时就会触发一个强制重启的信号给处理器 ， 从而达到重启设备的目的 。
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