乐游棋牌-剖析物联网的需求第一部分

2024-12-06 10:59:02

本文摘要：想在物联网（IoT）市场占有一席之地，完整设备制造商（OEM）必需减缓创意的步伐。

想在物联网（IoT）市场占有一席之地，完整设备制造商（OEM）必需减缓创意的步伐。物联网的应用于让一切显得无限有可能，顺利的企业不会呼吁其开发人员大大扩展和采行新的、更加简单的方法来充分发挥传感器的功能，监测有所不同类型的数据，掌控整个设备的生态系统。物联网应用于覆盖面积普遍，还包括可穿着设备、汽车、住宅、工业、乃至城市等众多领域。

这些应用于必须更为高效节约能源的、创意的、安全性的体系作为反对。应用程序十分最重要，目的构建软件开发的直观性和易用性。

微控制器（MCU）作为物联网产品的核心，自由选择适合的MCU是符合客户当前和未来市场需求的关键。本文将探究当今大大强化的嵌入式MCU的非常丰富功能，MCU在加快设计的同时还可实现创意应用于。在第一部分，我们不会讲解到先进设备的工艺技术、低功耗设计技术、多核系统的功耗问题、多核间的通讯、串行存储器模块以及系统安全性。

物联网市场（快速增长最慢的引擎）：物联网技术大大转变我们的日常工作和生活方式，使我们的生活更为经济、便利、舒适度和智能化。物联网市场可以大体分成两大类：消费型物联网和企业物联网。消费型物联网还包括住宅、生活方式、身体健康和上下班。

个人用户可以通过这些物联网设备产品提升其生产力、安全性和生活质量。从智能住宅到联网汽车，消费者市场正在为下一波浪潮作好打算。图1：消费型物联网市场细分企业物联网的覆盖范围极大，还包括零售、医疗、能源、上下班、城市、制造业和公共服务。

企业物联网细分市场不会转变的组织和社区，从而建构一个构建经济快速增长的新时代。物联网通过相连数据、人员和机器来提升生产力、生产效率以及日常运营水平。

企业物联网也可以作为协助企业辨识并未研发领域新的快速增长机会的工具。图2：企业物联网市场细分工艺技术（尺寸—十分最重要）：生产MCU的工艺技术对于其本身的性能、低功耗和成本而言至关重要。

物联网应用于必须高效的有源功耗和低功耗模式消耗来提升系统的整体功效。随着生产技术的不断进步，促成硅核心面积大大增大。同一块硅片上可以生产出有更加多的MCU，从而减少了芯片的整体成本，性能和功耗也因此必要受到影响。

尺寸的增大增加了打开／重开每个晶体管所需的电流，同时确保了时钟频率恒定。因此，更加小的芯片意味著不具备更高的的仅次于时钟频率，可以在较低的功耗下构建更高的性能。

例如，用作生产赛普拉斯半导体PSoC6BLE系列MCU的40纳米工艺技术，为各种物联网应用于获取了高性能，且高效节约能源的解决方案。深度睡眠中时的电流仅有为几微安，且需要几乎保有RAM数据。

运营、睡眠中、低功耗运营和低功耗睡眠中等其他功耗模式，助力开发人员需要在灵活性地优化系统功耗的同时根据市场需求维持应用于的高性能。图3：用作物联网应用于的低功耗MCU框图功率（至关重要）：设计物联网设备时所面对的众多挑战是高能耗。大多数物联网设备正处于动态在线、小体积，这意味著自身电池容量十分受限。

MCU供应商在优化其在物联网应用于时必须考虑到诸多因素，比如：改良工艺技术获取高度灵活性的功耗模式构建功耗优化过的硬件IP模块更高的集成度以增加组件数量优化存储器频率落成高速缓存反对更大范围的工作电压然而，在工艺技术增大体积、提升性能、改良功耗和集成度的同时，也经常出现了电流外泄的管理问题，特别是在是在低功耗模式下。为了应付电流外泄问题的挑战，MCU供应商使用了类似的晶体管工艺技术，如多栅器件、高压晶体管／逻辑／电路、专门设计的存储单元以及其多方面的技术。灵活性的功耗模式需要促成开发人员决定独立国家系统活动，从而优化整体功耗。

获取多种可以在低功耗模式下运营且可以在不苏醒CPU的情况下被苏醒继续执行其功能的外设，是这方面的关键技术。一些MCU还获取外围设备，不能继续执行受限功能的类似低功耗工作模式（例如较低的工作频率和电压）以更进一步优化应用于功耗，甚至可以设计优化功耗的特定外设，即BLE无线电可以使用反对较低功率无线通讯的设计。影响功耗的另一个因素所谓不易失性（NV）内存采访，特别是在是用于存储器（NV存储器）存储固件代码的MCU。

存储器采访的任何优化都会大大降低功耗，其目标是尽量减少存储器采访的频率。这里用于了两种常用的技术，其中一种是获取一个高速缓冲存储器。这样，实际的代码存储器（存储器）就需要在每个继续执行周期都被采访。

另一种方法是减少一个周期内提供的数据量，通过用于范围更加甚广的存储器采访减少存储器的采访频率。基于物联网的MCU也可以获取灵活性的电源系统。在反对长电源电压范围的情况下，MCU可以由多个电源供电。例如像健美跟踪器这类非常简单的物联网应用于，可以由纽扣电池来供电，而智能手表这类简单的物联网应用于则必须由PMIC（电源管理集成电路）供电。

另外，一些MCU通过其内部的升压转换器来有效地调节自身电源。在考虑到MCU的功耗模式时，打破其基本架构十分最重要。例如，标准ARMCPU内核反对运营、睡眠中和深度睡眠中。可选功耗模式一般来说由特定的MCU供应商加到。

例如，赛普拉斯的PSoC6BLEMCU可继续执行还包括，低功耗运营、低功耗睡眠中和休眠状态在内的六种工作功耗模式。图4：PSoC6BLEMCU的功耗模式切换示例多处理器MCU（减缓分段应用程序任务的运营速度）：基于物联网系统功能特性的快速增长，其复杂性也随之减少，而实际尺寸则更加小。MCU制造商的目标是提升系统的性能，同时尽量减少尺寸和增加功耗。

多核MCU和片上系统（SoC）通过在单个芯片中构建更加多功能和最大限度地增加芯片面积获取更高的性能。多核处理器是包括两个或更加多个独立国家核心（或CPU）的MCU或SoC。这些内核一般来说构建在单个芯片上，它们也可以作为一个PCB中的多个芯片。多核MCU有助获取高性能并维持小尺寸。

可穿着设备等典型的物联网设计必须多个MCU，还包括：一个用作无线通信的BLE控制器、用作继续执行用户界面的TouchMCU和一个用来构建该应用于程序运行的主要的MCU。这三种MCU的功能可以由一个高度构建的多核MCU获取。

多核MCU可带给许多其他益处。例如，它可以构建充足的资源使CPU需要并行处理密集型任务，从而充分发挥多任务处理的效率。这也使开发人员可以有效地将系统事件分配给特定的内核，从而超过功耗和性能目标。

再行比如，在双核可穿着设计中，可以将必须较多CPU介入的周期性功能（例如无线广播和触碰感应器）分配给一个内核。其他“频密认识”的功能，如必须CPU频密介入的传感器融合等，可以分配给另一个内核。

当在系统中运营多个应用程序时，这种分区延长了延迟时间。通过统合协议栈和程序存储器的构建还可以提高效率。图5：物联网多核MCU示例图6回应的是一个多核MCU—赛普拉斯MCUPSoC6BLE。

该双核MCU具备两个32位ARMCortexCPU—Cortex－M4和Cortex－M0＋。这两个CPU都是不具备一个32位的数据路径、寄存器和存储器模块的32位处理器。Cortex－M4是专门构建较短中断响应时间、低代码密度和低32位吞吐量同时确保严苛的成本和功耗支出而设计的主CPU。

Cortex－M0＋作为辅助CPU，用作获取网络安全、物理安全性和维护功能。CortexCPU继续执行Thumb指令集的一个子集，并具备两种被称作线程模式和处置者模式的操作者模式。这些CPU在解散废黜并继续执行应用程序软件时会转入线程模式。

为了处置异常情况，CPU不会转入处置者模式。当所有出现异常处置已完成后，CPU回到到线程模式。

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