一、硬件概述

智能硬件是以平台性底层软硬件为基础，以智能传感互联、人机交互、新型显示及大数据处理等新一代信息技术为特征，以新设计、新材料、新工艺硬件为载体的新型智能终端产品及服务。

与传统硬件相比，智能硬件相比传统硬件，硬件组成多了两个重要的组成部分：传感器、无线通信模块。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通过这些传感器，解放了用户的双手。而无线通讯模块的存在让设备可以联网，联网意味着数据存储，处理能力有了显著的提升，产品可以轻松从互联网上下载大量的资源和内容来满足用户。同时，数据可以传输到云端进行计算，不再受限于硬件本身的数据存储、处理能力。

二、软硬件的交互原理

1、人如何控制硬件？

如图是一个简单开关示意图，不管软硬件如何，人是如何打开灯泡呢？

不管软硬件，人是如何控制开关的，通过拨动开关键就控制灯泡亮灭，若换成电脑或者手机控制或者说芯片控制如何控制，首先看芯片有啥，芯片对外有多个引脚，它对外只输出电流，0v或者5v、3v高点平或者低电平，所以对外控制便只能控制输出高电平或低电平，0或1，那高低电平也不能控制开关电路是吧，于是人们便发明了继电器。

2、那软件又是如何控制芯片引脚的0v和5v呢？

程序实际上是用语言写的电路，开发中的各种语言编写完成后，经过编译、汇编后形成010101的二进制数，然后烧录进存储区中，把存储器变为真正的高低电平，处理器将存储的指令和数据取出来算出引脚到底是高还是低 ，根据高低输出0v和5v去开关电路，也就达到了开始讲的和人本质去闭合和打开电路的效果 。

3、硬盘存储数据的原理是什么？

硬盘存储数据的原理是利用磁盘上一颗颗磁粒的磁极方向存储数据的。那么好了，我们的代码在物理世界中的真实存在，其实就是硬盘上一片有着不同磁极方向的磁粒，也就是说，我们的软件其实是硬件。所以开头我说，软件控制硬件的这种说法是错误的。我刚刚说它是错误的是站在计算机的角度上来讲。但是，站在人的角度来讲这个问题又是正确的，是有意义的。

现在来分析下“软件是如何控制硬件的？”。首先软件是位于磁盘上的一片有磁极方向的磁粒，软件运行前要将硬盘上的代码读到内存中，我们分析下硬件上是怎么实现的。首先主机上电，磁盘可以旋转，这个没问题吧，这个是物理上的事实，有电流的导体在磁场中受到力的作用进行旋转。磁头感应到了磁片上一个个磁粒的磁场，生成了相应的感应电流，进而产生高低电平，这些高低电平最终去给内存条中相应的一个个电容充电（实际可能更复杂，我们这里先以最简单的思路来把问题想明白，证明路是通的）。这样就完成了代码从硬盘到内存的搬运，物理上可以认为是磁转电的过程。这个时候的软件依然是有硬件载体的，可以说软件是内存中的一批电荷。软件依然是硬件。代码被放到内存后，CPU就可以读取代码和数据并且进行计算。

CPU读取内存数据的时候其实是操纵一块电路，进行电信号的交流，这块电路其实就是读取指令的真实物理存在。同样的加法指令也是一小块电路，实现了加法的功能。这样各种计算和读写操作所对应的一块块电路，就是CPU的运算器，这也构成了这款CPU的指令集。如果这款CPU中只有加法电路，没有乘法电路，那么这款CPU就只支持加法指令，不支持乘法指令。 好了，CPU读取代码和数据后进行计算，将结果再写回内存中。刚刚控制LED亮灯的代码最后被CPU执行的结果就是向内存的某一个电容中充电，使之具有高电平，假如这个电容上连了一个LED灯，这个LED灯不就亮了吗。这就回答了“软件是如何控制硬件的？”这个问题。

所以本质并没有软件控制硬件，你是不能用意念控制一个东西一个道理，而是硬件控制硬件。软件是为了高效的输入你的控制指令而发展起来的一套系统化的东西。
单片机工作原理-3D动画

三、硬件智能化

伴随着社会的进步和科技的发展传统的硬件设备已经不能满足人类生活的需求，因此伴随着各类传感器和通信模块的出现，让传统的单一化硬件设备向智能化转变。

温度传感器：金属在环境温度变化后会产生一个相应的延伸，因此传感器可以以不同方式对这种反应进行信号转换。 双金属片由两片不同膨胀系数的金属贴在一起而组成，随着温度变化，材料A比另外一种金属膨胀程度要高，引起金属片弯曲。 弯曲的曲率可以转换成一个输出信号。
湿度传感器：湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。 湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等。

硬件的智能化从传统设备的局部自动化，到多个设备联网相互协作，再到云端大数据算力加持，将各行业联系起来，从出行到工作、生活方方面面都在形成一张智能化网络。

公共物联网 动画

四、硬件产品设计

传统硬件公司为了保证硬件产品的稳定性，研发流程比较长，一般会经历多次试产（数量100-500台）和一次小批量产（数量1000~3000台）。
如果用传统硬件公司的思维来研发，那么产品开发流程会很长；如果用互联网思维来研发，那么时间进程会很快，但是开发系统稳定性会存在隐患。
智能产品设计包括工业设计、硬件设计、嵌入式软件设计和APP设计。工业设计决定了颜值，硬件设计是基础，嵌入式软件设计产生了思想，APP是用户的窗户。

在产品立项后，硬件工程师需要根据需求着手选择硬件平台，从功能需求、性能要求、技术支持、成本评估和供货情况等方面来进行评估。

硬件功能和性能需求的评估主要是对主芯片的选择，需要对主芯片资源、存储容量及速度、IO口分配、接口资源等进行具体分析和对比。主芯片确定后，还需要根据分集功能来确定其他关键器件，达到整体方案性能最优和成本最优。主芯片确定后，基本就确定了软件驱动层设计的细节实现。

硬件整体方案确定后，那么进入开发阶段：硬件原理图设计、PCB板设计与制作、BOM清单、PCB板贴片。软件工程师在拿到硬件PCBA板子后，会用设计好的PCBA进行软件验证与实际调试,发现实际与理论中存在的细节问题，改进设计过程中的不足之处。

五、发展趋势

AIoT（人工智能物联网）=AI（人工智能）+IoT（物联网）

在“智能+”浪潮中，智能硬件终端是除手机外物联网入 口的延伸。在物联网感知层、接入层、网络层和应用层 的四大层次中，智能硬件终端是感知层和接入层的核心 ，是应用层的载体。有数据显示“万物智能”时代的物 联网将拥有10万亿美元的市场空间，按照硬件占比20%- 30%来计算，智能硬件设备的潜在市场空间约2~3万亿 美元。）