现今，无线连接和智能手机应用程序的普遍存在，从根本上重新定义了所有行业内产品的用户体验。从婴儿家长通过移动设备远程查看托儿所的摄像头馈送的信息，到需要维修的设备主动向服务专家发出警报，“用户体验”已远远超出了产品本身的范围。
无论是受客户反馈、竞争压力的影响，还是由简化业务流程并最大程度降低成本的机会的驱动，越来越多的产品开发人员得到的一项任务是添加智能手机界面，以提升产品服务。事实上，简单的说就是向产品“添加应用”。大多数情况下，产品要求实际上是要求产品成为云连接系统的一部分，该系统利用云服务器以及手机、平板电脑、笔记本电脑和产品的互联网连接来提供远程监视和控制功能。因此，在许多情况下，请求向您的产品交付配套应用实际上就是请求您的产品连接到云。
正如上一个十年所提出的“绿色计划”
环保运动，
所有行业的公司
目前面临的挑战是
了解并阐述“物联网”(IoT) 这一白热化主题的策略。最新的行业数据显示，全球超过四分之三的公司正在使用或探索推动 IoT 发展的技术，其中 95% 的公司主管期望其公司将在 3 年内使用 IoT 技术。1 不论您的组织利用 IoT 技术的动机为何，都需要在实施过程中采取深思熟虑和战略性的措施。
尽管确实存在显著优势，但是在开发适用于您产品的云连接解决方案时，还是会面临亟待解决的关键考虑事项和障碍。例如，行业调查结果指出，内部技能匮乏以及 IoT 基础设施的投资成本是两大最为迫切的问题。这些问题可能会促使公司快速采用全面的“IoT 平台”解决方案，以便简化和加快产品开发投入。
因此，一句看似轻松的陈述“我们需要一款适用于我们产品的应用！”，其实很可能需要设计出一个功能强大且复杂的系统。本白皮书旨在阐述构建云连接系统所需的要素，以便为您的产品提供远程应用连接支持。这样，当您的客户、销售专家或 CEO 询问“是否有适用于该产品的应用？”时，您就可以向他们分享功能强大且精彩的解决方案。界定云解决方案的要素之后，还将重点讲解产品开发团队需要解决的设计方面的关键考虑事项。最后，白皮书将提供一个简单直观的框架，该框架用于定义需要在设计中包含的各项功能。
什么是云？
从最简单的层面来讲，云指的是远程放置、通常可通过互联网获得的服务器，它通过网络提供作为“服务”交付的软件和计算功能。
很大程度上，云是从各组织数十年来常用的本地网络服务器系统演变而来。它是网络可访问资源的增强版本，能够为数据传输、存储、计算和分析提供一套软件服务。术语“云”表示，系统不会局限于物理位置，因为在连接互联网的情况下，几乎可以随时随地访问和使用系统。
为什么我的产品要连接到云？
如上所述，致力于开发产品的云连接技术的动机各不相同。产品制造商整合此技术是为了利用部分（或全部）的以下这些显著优势：
• 增强客户体验。智能手机正在快速成为现今的“万能遥控器”，因此在最终用户的手机上提供直观便捷的产品界面可以改进产品的使用方式，并最终能够让客户珍视您的产品。
• 改进服务和支持功能。对于能够远程访问设备并向设备发送命令这一优势，最终用户并非是唯一受益者。云连接还能够让技术支持和客户服务专家远程排查产品问题，从而最大程度地缩减停机时间并降低维修成本。此外，通过云连接，设备可以主动向消费者或维修专家发出警报，提醒进行预防性维修或者报告设备故障。
• 在产品生命周期内持续接触客户有望增加收入。应用或 Web 界面可以提供一个门户，让您能够向客户行销其他产品、配件或高级功能。这些营销商机可以通过交叉销售和向上销售努力来提高销售收入。此外，如果您的产品整合了服务模型，则云连接可以提供出色的解决方案来试用、续订和管理订阅。
• 轻松管理产品软件，将操作复杂性降至最低。不同于本地安装的软件应用程序，基于云的软件可以在服务器上进行一次性更新，然后所有用户就能够立即从此变更中获益。此模型还可以最大程度地降低管理产品的嵌入式软件更新的难度。在某些系统中，您可以利用云连接向产品中的嵌入式软件提供无线 (OTA) 更新。
• 收集产品数据以改进未来产品。云解决方案的日志记录和数据挖掘功能可以向产品开发人员提供大量他们之前梦寐以求的信息。了解最终用户如何、何时甚至在何处与产品互动，就能够为改进未来产品提供有价值的见解。请注意，这类功能会带来如何使用用户特定数据的新的复杂问题，而您的公司必须考虑周详。
• 使用现有云应用实现互操作性。通过在产品中增加云连接功能，您将有机会使用大量基于云的应用和服务，从而带来全新的用户体验和功能。互连设备可以自动提交服务问题报告、
在制造和分配过程中更新库存清单、发布推文、查看天气、甚至根据地理位置更改行为。通过开发服务器端软件，任何配备服务 API 的基于 Web 的应用均可以与您的云连接产品进行交互。
我是否确实
为什么需要云解决方案来实现智能手机应用与我的产品之间的交互？
决定您的特定产品应用程序是否需要基于云的解决方案最终取决于产品设计用例。例如，短距离的点到点无线解决方案（如利用智能手机的 Bluetooth® 或 Wi-Fi 局域网功能）将为您的产品提供一种直接与应用进行通信的方式，无需再通过云服务器传递数据。
此类点到点无线通信适用于部分应用程序，但是这种方法存在一些局限性，可能不适合您的产品。
点到点无线技术需要
用户和产品相距
较近。这类解决方案通常不
支持利用互联网连接或蜂窝网络
来跨越距离的
远程连接。此外，这类解决方案为数据记录、分析和集中化管理功能提供的使用机会与基于云的网络解决方案通过蜂窝网络或互联网连接所提供的使用机会也不相同。
对于许多产品开发人员而言，其应用的用例要求包括为用户提供“随时随地”访问应用的权限，以便可以查看产品状态或向其发送命令。这就是基于云的解决方案可以提供的重要功能，它可用作通信中心，也可将数据访问权限授予任何接入互联网的设备，包括您全新的无线增强型产品！
云连接系统的 4 大要素
让我们来看看构成典型云连接系统的各要素。您可以从最高层面来思考由以下 4 个重要组件构成的整体解决方案：
首先，您需要将产品设计为“互连产品”。常见的方法可能包括利用无线电来增强您的产品设计，以便
无线连接至网络并建立互联网连接。其他情况下，使用有线以太网解决方案可能会比较适合。为了讨论这个话题，我们假设必须采用无线连接才能符合产品应用程序的要求以及满足客户预期。
其次，您的无线互连产品需要广域网 (WAN) 来提供传输和接收数据的介质。在 Wi-Fi 随时可用的地方（例如，家中或
办公场所），就可能有针对特定互联网服务提供商 (ISP) 配置的接入点。对于产品可能会在偏远环境中使用或者产品经常在不同位置移动的应用场景，最佳的 WAN 解决方案可能是蜂窝网络。鉴于本白皮书的目的，我们将探索基于 Wi-Fi 网络解决方案的云连接解决方案。
第三，此解决方案需要使用云服务器作为通信中心。系统的云通常包含多个软件服务，它们能够智能地管理与互连产品和智能手机应用的通信，从而托管客户或服务专家将其用作产品门户的 Web 应用程序，并且能够提供强劲的一系列数据记录、分析和基于规则的引擎功能，以便聚合产品数据并将其付诸实施。
最后，解决方案需要具备某种形式的网络客户端，以便用作能够让客户或服务专家远程访问产品的“门户”。现今，移动应用似乎已成为“理想门户”，但是在很多情况下，您还想要提供其他可选方案（如网站）来应对所有潜在用例。例如，下载较大型数据集或处理在移动应用界面不易管理的表格格式时，技术支持团队可能会发现 Web 门户或桌面型应用程序具有更大的价值。
我们已定义了 4 大要素，现在有必要更深一层地探索并开始了解构成云连接系统基础设施的软件组件。
云连接系统实际上是一种平台，它由部署在多个地方的软件元素组成，其中包括微控制器上的嵌入式固件和服务器上的数据库代码等。因此，虽然构成此类系统的 4 个要素明显不同，但是这些软件要素创建的互操作性却能将系统整合起来，成为一个无缝的解决方案。
非常适合使用云连接的大多数产品本质上属于电子产品，所以产品中可能已存在的电路系统包含了某种形式的处理器，如微控制器 (MCU)。此 MCU 拥有的嵌入式软件能够与应用程序特定的外围设备（如传感器、致动器、指示器）交互，并且可能与某种形式的用户界面（屏幕、按钮、LED 等）交互。
对于云连接解决方案而言，需要更新产品的 PCB 布局以整合可提供轻松添加 Wi-Fi
连接方式的网络接口（如无线模块）。MCU 还需要额外的嵌入式软件，这样它才能作为“主机”来智能地控制无线模块及其网络堆栈。我们将此嵌入式软件称为“客户端”，
它可充当应用程序固件和无线模块之间的中介。当无线模块连接至网络时，“客户端”软件将向应用程序固件提供相关服务，以便发送数据至云服务器或者从中接收数据。为最大程度减少对“主机”上产品固件的影响，请寻找包含嵌入式网络堆栈的无线模块。
网络模块需要应用程序特定的
嵌入式软件来作为云系统的“代理”。通过此软件，模块能够正确传输和接收在客户端和云服务器之间流动的数据。
Wi-Fi 是实施 WLAN 通信的 IEEE 802.11 协议的常用术语，它或许是最受欢迎的互联网连接无线技术，可实现云连接并提供实际利益。对于大量应用程序，产品开发人员可以在将要使用产品的位置中利用现有 Wi-Fi 网络。这意味着，您的产品可以集成到现有 Wi-Fi 基础设施，并能立即与其他联网设备进行通信，从而带来一系列全新的用户体验机会。由于 Wi-Fi 已普遍运用于现有联网设备，因此它还能轻松地与移动手机、笔记本电脑和互联网服务器进行通信，从而提高产品的用户互动和数据收集功能。
通过将 Wi-Fi 模块集成到您的产品，产品将能够利用现有的无线基础设施；该无线基础设施在许多方面都经过了精心设计，旨在将您的产品连接到云。很多情况下，互连产品能否获得成功的用户体验，关键步骤在于您如何使用预配置。预配置是帮助互连产品
识别（扫描网络）并通过 Wi-Fi 成功连接至预期的受密码保护的网络接入点的必需步骤。简言之，在您引导产品正确连接到互联网之前，产品并不会连接到云。
为了让您了解预配置对于
设计的重要性，
让我们思考下
预配置智能手机和
预配置典型互连产品（如一氧化碳探测器）这两种体验之间的差异。当您进入提供免费 Wi-Fi 的企业时，它会简洁明了地告知您的手机要连接至哪个网络，然后通过 Web 浏览器导航密码或服务协议页面，最后建立连接。由于大多数互连产品通常具有功能受限的用户界面组件，因此预配置并非易事。想一下我们列举的一氧化碳探测器，它没有用户互动所需的全 LCD 触摸屏优势，因此探测器无法指示需要完成哪些操作才能建立连接。
因此，如果功能强大的用户界面并不是您产品设计的一部分，那么您会如何利用预配置？在某些情况下，开发人员可以尝试使用产品上已有的组件（如按钮或开关）来加快预配置进程。不过很遗憾，这种方法通常需要参阅篇幅较长且复杂的说明手册。幸运的是，Wi-Fi 技术持续发展，因此在大多数情况下，开发人员可以寻求使用各种解决方案，例如软 AP（以无线电作为
接入点建立直接连接）或 Wi-Fi 保护设置 (WPS)，它们可以通过简化设备/用户交互来帮助加快预配置进程。关键在于您要认知到，您的最终产品设计必须可以应对预配置挑战并且拥有合适的用户友好型解决方案。
云服务器充当系统的中心，用于管理数据流入或流出联网设备（见图 2）、联网客户端（即在智能手机、平板电脑或笔记本电脑上运行的应用或 Web 门户）和任何其他必要数据库和软件应用程序。
为了支持与互连设备、应用和其他外部云服务的连接，您的云服务器解决方案需要集成数个软件应用程序和/或服务。这些应用程序可能包含邮件系统、Web 服务器、后备数据存储和 Web 服务，以提供用户将会需要的功能。请务必确保将这些应用程序设计为能够与其他应用程序无缝交互并可支持产品的预期用例。
设备服务接口提供互连产品和云服务器之间的通信接口。设备通常会自我识别并定期发布数据更新，以反映其外围设备的状态。在某些系统中，设备可能还会接收消息并采取行动。
应用服务接口提供 Web 和/或移动应用程序之间的通信接口，并提供联网产品报告的数据。此软件通常会管理用户会话、列举产品信息并支持警报配置。
除了设备和应用接口之外，一些云解决方案还包含允许其与其他云应用程序建立连接的附加数据 API。选择云提供商时，务必要了解哪些数据可开放给其他系统访问并确保提供适当的 API。
这类在技术层面上拥有一定复杂性的无线产品开发投入存在固有风险，即项目完成后人们才会想到移动应用的用户界面。
事实上，智能手机应用和/或 Web 门户可以说是您系统的最关键要素，它将最终决定产品能否在市场上取得成功，因为它将成为向客户展示的产品的面貌。它不仅仅是一款应用，还是产品的用户体验！
以一氧化碳探测器为例，维护人员可能需要诸如以下的信息：需要维修的设备的位置、它距离上次维修的时间和错误代码信息。鉴于这些参数，合适的用户界面可能会使用直观图形来传递此信息，例如显示设施图并使用代表状态和维修警报的图标来识别各个位置。识别产品用例并概述应用如何参与到每个步骤中，对于以产品为中心的应用设计能否成功至关重要。
请务必考虑，最能够满足用户体验的方式是通过本地应用还是基于浏览器的 Web 应用。本地应用能够为特殊平台的用户提供更为熟悉的
用户界面功能，但是它们需要开发专业知识以及每个平台的自定义软件。基于 Web 的应用通过使用基于 HTML5 的框架实施的单个解决方案向多个平台提供支持，因而可以节省开发时间。
最后一个重点是，您需要考虑如何通过用户界面设计加强产品的品牌知名度。配色方案、字体选择和图形布局等各个方面的事项均会影响用户对产品的看法。通过应用程序与产品进行的最常见交互方式应当是，用户无需耗费太多精力。
在充分了解了云连接系统的要素并确定各要素的多个关键设计考虑事项后，
您来到了设计流程的下一个宝贵步骤，即定义您希望通过应用或 Web“门户”提供的数据元素和控件的列表。
对于 LSR 提供的 TiWiConnectTM 平台，本活动仅需考虑“三个 A”：属性 (Attribute)、操作 (Action) 和警报 (Alert)。
属性是指您在进行远程监控时感兴趣的已捕获数据和设备状态信息。可将属性视为产品的关键运行时信息。这些值可以发送至云以报告产品状态，并可用作监控用户界面的基础。以一氧化碳探测器为例，属性可能包括带时间戳的测量值、电池电量和错误代码。
操作定义通常由用户启动、旨在触发产品上某一活动的远程命令。可将操作视为产品的“远程控制”功能，它允许用户或其他设备触发流程或调整参数。让我们再以一氧化碳探测器为例，潜在的操作可以是让警报静音或者更改警报触发器的阈值。
警报是指产品发出的消息，用来通知用户或其他设备用户定义的某个条件已满足。可将警报视为一个用户界面功能，它类似于智能手机上的警报对话或通知，旨在通知用户出现了某个条件，因此可能需要对产品采取某一操作。这些通知通常可以配置为“应用内”通知，或者配置为触发电子邮件或短信，以便允许互连产品在需要引起用户注意时发出信号。以一氧化碳探测器为例，向设施经理发出的文本警报可能表示，测量值已超出设定值。
对于您的解决方案必须支持的每个用例，应当重复练习如何定义三个 A。通常至少会针对“管理员、服务和用户”这 3 个用例中的每一个定义属性、操作和警报。例如，
“管理员”用户可能会对所有可用“属性”和“操作”的
完整列表感兴趣；而最终用户可能仅需要可供访问的简单子集。
当按照三个 A 定义了产品数据、控件互动和
用户通知后，
即可在现有处理器或
MCU 上开发嵌入式软件以用作云客户端，同时利用逻辑来报告属性、接收操作并触发您已计划的警报。
整合一切
如何将所有这些设计要素整合在一起以创建高性能产品并提供优质用户体验呢？本篇文章的开头部分曾提及，业务领导在开发 IoT 产品时遇到的两大首要问题是：(1) 内部专业技能和知识的匮乏以及 (2) IoT 基础设施的投入成本。这些障碍当然是真实存在的。此处将较为全面地阐述从头构建此类系统所需的技术专业知识：
由于您拥有产品核心技术的专业知识并且已深入了解客户需求，因此您已培养了忠诚的客户并在市场上具备竞争优势，
而进一步学习如何开发云连接系统会让您面临精力分散的风险。但是，和大多数问题一样，总会有相应的解决方案。
信誉良好的合作伙伴（如 LSR）可以为您的解决方案提供交付必要定制功能所需的全面云连接平台和无线设计服务，通过寻求这样的合作伙伴，您可以将内部资源集中在最关键的设计考虑事项上（例如“我们正在开发的解决方案能否满足客户的需求并超出他们的预期？”）。通过正确的无线、云和应用开发合作伙伴提供的一些帮助，您可以满怀信心地向前迈进并创造市场领先、受云支持的创新产品！