ESP-Hosted：降低物联网设备的部署成本与复杂性

中国，上海
2022年8月23日

实现设备的云端部署已经成为当下各行各业广泛讨论的话题之一，本文介绍了乐鑫 ESP-Hosted 解决方案，旨在通过提供标准化的软件接口来降低集成的复杂性，缩短开发时间，降低开发成本。

实现设备的云端部署已经成为当下各行各业广泛讨论的话题之一，它带来了很多显著优势，下文列举了部分适用于多行业的优势：

轻松访问：设备连接云端后，只需轻触按钮或屏幕，就可以在全球范围内随时访问此设备。
数据备份：大多数云端服务都支持用户对联网设备采集的关键数据进行备份。
OTA升级：物联网的最大优势之一在于允许用户远程更新设备的固件/软件。这不仅确保了设备的安全性，也大大降低了运维成本。
高效：随着机器自动化的发展以及机器设备间协作的增加，使用宝贵资源完成工作的时间大大减少，生产效率也随之大幅提高。

实现设备的云端部署已经成为当下各行各业广泛讨论的话题之一，它带来了很多显著优势，下文列举了部分适用于多行业的优势的组织仅占 9%。”（物联网开发人员调查报告，Eclipse 基金会^[1]）

但根据 GSMA 智库的企业物联网调查报告^[2]，物联网技术目前仍面临两大挑战——如何整合现有技术，以及如何控制实施成本。

企业采用物联网技术面临的挑战

乐鑫针对上述挑战推出了 ESP-Hosted 解决方案，旨在通过提供标准化的软件接口来降低集成的复杂性。用户只需对现有解决方案进行最小程度的改动（甚至无需改动），即可将其投入使用。此外，ESP-Hosted 开源方案也可大大缩短开发时间、降低开发成本。

乐鑫还面向 Linux 和安卓系统全新推出了 ESP-Hosted NG 解决方案，旨在为现有产品和物联网网关增加无线连接和云端连接功能。根据 Eclipse 基金会的物联网开发者调查报告，Linux 作为最广泛使用的操作系统，在物联网设备中占据了 43% 的市场份额^[1]。由此可见我们推出 ESP-Hosted NG 方案的重要性。

ESP-Hosted

在 ESP-Hosted 开源解决方案中，乐鑫 SoC 和模组作为通信协处理器，为主机微处理器 (MPU) 或微控制器 (MCU) 提供无线连接（Wi-Fi 和 Bluetooth/Bluetooth LE）功能，使其能够与其他设备进行通信。ESP-Hosted 使用常见的 UART、SPI 或 SDIO 外设与主机处理器进行通信。

ESP-Hosted 高层体系结构

ESP-Hosted 高层体系结构将无线连接模块与主机处理模块进行了分离，故而能够为现有基于 MCU/MPU 的解决方案提供无线连接功能。它具有如下优势：

开发周期更短：ESP-Hosted 方案下的连接模块使用标准 802.11 接口 (ESP-Hosted-NG) 或 802.3 接口 (ESP-Hosted-FG) 进行连接，能够实现“即插即用”。
避免重复的资格鉴定或认证：ESP-Hosted 不会影响用户空间应用，在增加连接模块时，开发人员无需重新对大部分软件进行资格鉴定或认证。
低能耗：主 MPU/MCU 支持在低功率模式持续运作，保持联网状态而不被打断。主机只需在有实际任务需要执行时，将所有连接开销转移至连接模块。
轻松升级、多种产品型号可选：ESP-Hosted 架构使开发者可轻松升级，以获得更好的无线连接效果。我们也为用户提供多种产品变型，支持多样的连接选项。如下例所示，开发者能够在相同的主机应用程序和软件中，实现多种无线连接方式，例如 Wi-Fi 4、Wi-Fi 6 和双频 Wi-Fi 6。

同一主机连接不同模组的示例

ESP-Hosted 不仅拥有上述双芯片结构所带来的开发优势，还为用户提供丰富的乐鑫模组和高性价比的完整方案，可以满足大多数应用需求。

ESP-Hosted 对外开源，开发者可以通过访问源码使用乐鑫 SoC 的丰富功能，例如 ESP32 和 ESP32-S3 的 IO 和 HMI 功能，或其他高级安全功能（如 ESP32-C3 设备的数字签名外设）。开源将带来无穷无尽的可能性。

ESP-Hosted 版本

ESP-Hosted 解决方案有两个版本，区别在于连接至主机的网络接口类型和乐鑫 SoC/模组上的 Wi-Fi 配置/控制方式。两个版本都有各自的主机和固件。

ESP-Hosted-FG

ESP-Hosted-FG 是第一代 ESP-Hosted 解决方案，此版本为主机提供了标准 802.3（以太网）网络接口。为了实现这一方案，主机配备了：

一个简单的 802.3 网络接口（本质上是一个以太网接口）
一个轻量级控制接口，用于在乐鑫 SoC 上配置 Wi-Fi 配置
一个标准 HCI 接口

ESP-Hosted-FG 采用简单的 802.3 接口，这使其十分适合与 MCU 主机一起使用。基于该方案，MCU 应用可以继续采用标准的 TCP/IP 协议栈，对于使用 AT 固件进行网络访问或集成复杂的 802.11 接口的主机来说，避免了重大更新。

ESP-Hosted-NG

ESP-Hosted-NG 是新一代 ESP-Hosted 解决方案，适用于 Linux 操作系统主机。ESP-Hosted-NG 采用的标准方法为主机提供了一个网络接口，允许 Linux 在和乐鑫 SoC/模组通信时使用标准 Wi-Fi 应用程序（如 wpa_supplicant）。此方案提供了：

802.11 网络接口（Linux 主机的标准 Wi-Fi 接口）
基于 Linux 的标准 cfg80211 接口，支持 Wi-Fi 配置
一个标准 HCI 接口

版本选择建议

如果您使用的是 MCU 主机，推荐选用 ESP-Hosted-FG 版本。
如果您使用的是 Linux 主机，推荐选用 ESP-Hosted-NG 版本。该版本采用标准方法，能够与使用广泛的用户空间应用/服务相兼容，如 wpa_supplicant、Network Manager 等。