物联网近年来发展很快，被视作下一个万亿级产业。物联网一般可以从上至下分为三层，最下一层为感知层，由各种传感器组成，目前大多是分散的，未来很可能会组成传感网。它们完成各种场合下各种应用数据的采集、汇聚、转发功能，甚至可以通过执行结构完成需要的控制功能。

在传感器和传感网的各种协议中，基于 IEEE 802.15.4 标准的低功耗和低带宽Zigbee，是可以完成传感器多节点、自组网功能的典型代表。中间层是网络层，包括传统的固定网，以及近几年兴起的由手机、数据卡、M2M 模块、上网本、平板电脑等组成的移动互联网，完成数据的传输、标识和触发等功能。最上层是各种应用和场合，也包括云计算组成的应用层，可以完成数据的融合、提交和适配等功能。

1 物联网手机在基于物联网行业应用中的作用

物联网手机就是可以接入物联网的互联网手机。从目前的中高端智能手机来看，一般都能够接入网络层(主要是移动互联网层)。应用层的应用也层出不穷，迄今为止苹果公司 iPhone 智能手机的应用程序超过 50 万个，谷歌 Android 智能手机的应用程序超过 10万个，微软 Windows Phone 智能手机的应用程序也超过了 9万个；而且随着开发者和开发公司的增加，应用还在不断迅速增多。目前，物联网手机最缺乏的一环，就是接入感知层即传感器和传感网的能力。

2 物联网手机的设计

手机传统硬件系统主要分为主板、UIM/SIM卡、后盖和通用外部接口，可以考虑从这四个方面来进行设计，提高手机接入感知层的能力，让普通的互联网手机变为物联网手机。

2.1 物联网手机接口内置到主板上

随着手机对传感器需求的日益增长和传感器工艺的改进，传感器物理尺寸越来越小，越来越多的传感器被放到了手机的主板上，包括:摄像头传感器 camera (对图像的传感采集)，位置传感器 GPS(对位置的感应、定位)，重力传感器 G一sensor (对重力的感应)，指南针传感器 compass sensor (对方向的感应)，接近传感器 proximity sensor (对人和手机位置接近的感应)，光线感应传感器 light sensor (对光线的感应)。

随着物联网的日益发展，对传感器网络接入的需求也越来越强烈， RFID 已经集成到了越来越多的手机产品中。已经有厂家把 Zigbee 模块和蓝牙、Wi一Fi一样，放在手机的主板上，这样可以很好地和传感器网络连接起来。而 Zigbee 模块和手机的其它硬件模块特别是应用处理器 AP之间，可以采用 SPI、串口、USB、共享内存、GPIO、总线等方式进行数据的交互、通信和控制。

方案优点: 和手机主板一体化，强度好，方便使用、接入物联网；

方案缺点:开发周期长、成本高，产品少，目前用户普及度、认知度低：

已有产品：诺基亚内置 NFC 手机、七喜物联网手机等。

2.2 物联网手机接口内置到UIM/SIM 卡上

把 2.4GHz 的 RFID 芯片设计到 UIM/SIM卡中，手机通过 UIM/SIM卡访问 RFID，进行移动支付等业务。这已是中国移动等运营商和一些终端厂商主推的一种成熟的手机产品，在此不再赘述。

方案优点：和 UIM/SIM卡绑定，可以直接由运营商发行；

方案缺点：2.4GHZ的 RFID 方式功耗高，与现有的 13.56MHZ标准不兼容，银联和银行排斥，推广困难；

已有产品：中国三大运营商都有了定制卡产品。

2.3 物联网手机接口内置到后盖上

手机内除了主板可以加上传感器和一些接口外，电池基本不能改动，而后盖是可以定制修改的，只是需要花费比较多的人力和时间。一般需要定制后盖的外观，如果后盖要加上电路，新加的电路也得重新设计，后盖也要因此加厚。

采用定制后盖的一种物联网手机技术设计方案。在手机后盖内侧，可以放入心电传感器或者Zigbee 模块，也可以是 RFID、扫描头或其它传感器：手机后盖外侧，可以放入心电采集电极或者 Zigbee 天线等。手机后盖内的芯片电路供电，可以通过手机和后盖之间的供电SPI和通触点供电；手机和后盖之间，可以通过下列通信接口进行通信，包括：串口、 I2C、用 I/O 接口等。

采用定制后盖的物联网手机技术设计方案

一种采用定制后盖的 Zigbee 物联网手机技术参考方案。在手机后盖中放置了天线、Zigbee 通信模块和微控制器硬件模块，Zigbee 通信模块可以和外部带 Zigbee 的重力、温度或湿度传感器采集模块通过 Zigbee 协议进行无线通信，再把相关信息发送给微控制器 MCU进行信息处理。而手机和后盖之间，可以通过下列通信触点和接口进行通信，包括：串口、I2C、SPI和通用 IO 接口等。

采用定制后盖的 Zigbee 物联网手机技术设计方案

方案优点：相对于主板方案，其开发、推广成本较低；

方案缺点：一体化程度较低，强度、耐用度需要提高；

已有产品： 中国三大运营商的移动支付手机。

出处 移动通信

原标题 物联网手机设计研究

作者 凌泽军 孙震强 倪冰

虎克专业的蓝牙物联网开发公司，专业蓝牙对接、定制蓝牙物联网系统各种需求。