上周，由迪士尼研究院和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院組成的科學(xué)小組將連接燈泡的概念推向了一個全新的高度。此白皮書中，這四大物聯(lián)網(wǎng)先鋒對創(chuàng)新型LED-to-LED通訊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了描述。此系統(tǒng)可以應(yīng)用在玩具、可穿戴設(shè)備、移動設(shè)備及其他Wi-Fi連接設(shè)備中。
VLC是使用了400至800太赫茲（(780–375 nm)可見光的數(shù)據(jù)通信媒介
新的演示工具包（暫且稱之為Linux燈泡）使用可見光來發(fā)送數(shù)據(jù)，且速率高達(dá)1 kbps。DIY燈泡的設(shè)計(jì)旨在與其他沒有完整Wi-Fi連接但卻可使用可見光通信（VLC）技術(shù)讀取數(shù)據(jù)的設(shè)備保持互通。
燈泡底套管主機(jī)電源(1c)、光傳感器(2 b)、VLC控制板(1a)和Qualcomm SoC板； (2)套管頂部外殼LED散熱器(2b)和LED(2a)，進(jìn)一步提供額外的空氣流(2 c)； (3)原燈泡發(fā)光二極管和集成的電源插座。
本文主要對IP堆棧和其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)議如何在基于Linux的VLC設(shè)備上實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了探索。為此，研究人員還再次啟用了現(xiàn)有的OpenWrt等軟件，并使用了一些額外的固件來實(shí)現(xiàn)新的功能。整體而言，該方案大約需要1000行代碼。
在下圖中，我們應(yīng)關(guān)注，迪士尼研究院的工程師們?nèi)绾卧谝粋�普通的燈泡上配備額外的定制部件、電路和外殼來完成最終的硬件設(shè)計(jì)。
Linux燈泡的硬件架構(gòu)
基于MIPS的SoC運(yùn)行Linux發(fā)行版的高級無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，單片機(jī)則處理VLC固件的實(shí)時運(yùn)行操作，而這兩個嵌入式處理器則通過UART接口進(jìn)行連接。值得強(qiáng)調(diào)的是，其主要目標(biāo)是建立一個僅使用VLC協(xié)議進(jìn)行通信的設(shè)備網(wǎng)，而Wi-Fi協(xié)議則僅用于遠(yuǎn)程控制及數(shù)據(jù)收集。
編程MIPS CPU非常容易和簡單。我們也將在未來的其他雛形中使用MIPS架構(gòu)。——史提芬?曼古德，來自迪士尼研究院。
由于MCU通常是作為普通的以太網(wǎng)接口進(jìn)行抽取，因此大部分使用了TCP或UDP協(xié)議的應(yīng)用可以再次使用VLC驅(qū)動程序。
主要的計(jì)算模塊將基于MIPS的Qualcomm Atheros SoC和內(nèi)置802.11 g / n Wi-Fi、20 GPIO引腳及UART端口集成在一起。此SoC已使用在很多電子愛好者的方案及運(yùn)行OpenWrt的機(jī)器人應(yīng)用程序中——智能燈泡也不例外。OpenWrt是嵌入式Linux的發(fā)行版，用于優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和附帶完整Wi-Fi堆棧的產(chǎn)品，其可提供一個完整的VLC傳輸層。
我們之所以選擇Qualcomm Atheros SoC是基于其可用性、在網(wǎng)絡(luò)論壇上的好評率及外形因素。——提芬?曼古德，來自迪士尼研究院。
不僅如此，在燈泡內(nèi)嵌入Wi-Fi芯片為遠(yuǎn)程通信和控制建立了絕佳的路線。開發(fā)人員可通過無線廣播頻道進(jìn)行無線固件更新、添加新功能或遠(yuǎn)程編寫設(shè)備。此外，可利用Wi-Fi接口來收集實(shí)時測量數(shù)據(jù)及其他統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，且不需要拆卸燈泡。
迪士尼團(tuán)隊(duì)不會就此止步。其未來的計(jì)劃還包括提升傳輸速度和距離，以及增加多色彩支持。
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