物聯(lián)網(wǎng)（IoT）基礎(chǔ)設(shè)施可能會(huì)在多個(gè)方面受到影響。首先，在安裝之前，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)可能在交貨或運(yùn)輸過(guò)程中受損。其后，由于這些節(jié)點(diǎn)所處的應(yīng)用環(huán)境，它們可能會(huì)暴露在極其惡劣的條件下，極端高溫、高濕度或振動(dòng)都會(huì)對(duì)這些節(jié)點(diǎn)的長(zhǎng)期運(yùn)行構(gòu)成潛在威脅。當(dāng)然，它們也可能容易受到惡意的物理攻擊或一系列不同類(lèi)型的安全漏洞攻擊。

有一句格言，一根鏈條的力量大小只由最薄弱的環(huán)節(jié)決定。現(xiàn)在，這可能不一定適用于所有類(lèi)型的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，特別是那些利用mesh網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施。然而，盡管有許多節(jié)點(diǎn)及其自我修復(fù)功能，但這并不意味著如果任何特定節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，網(wǎng)絡(luò)還擁有足夠的冗余。如果考慮到全球部署的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量龐大，確保持續(xù)網(wǎng)絡(luò)完整性的任務(wù)就變得非常重要。MarketsandMarkets最近的研究表明，到2023年，運(yùn)營(yíng)中的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)數(shù)量將達(dá)到170多億個(gè)，而其他分析公司預(yù)測(cè)該數(shù)據(jù)可能會(huì)更高。

隨著這種龐大的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)注定要在不久的將來(lái)推出，其中的節(jié)點(diǎn)必須變得更加智能，它們需要能夠進(jìn)行自我檢查，監(jiān)控其電路是否存在任何故障跡象，并確保收集和傳輸數(shù)據(jù)的完整性。例如，配備加速度計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)在運(yùn)輸過(guò)程中如果掉落，加速度計(jì)將捕獲跌落和撞擊數(shù)據(jù)，然后喚醒微控制器單元（MCU）以執(zhí)行計(jì)算確定跌到地板時(shí)的包裝方向（例如平坦、在其邊緣或其角落）。由此，可以確定包裝是否已損壞，如果是，則通過(guò)IoT網(wǎng)關(guān)傳輸信息，通知供應(yīng)商或客戶需要更換包裝。在設(shè)計(jì)具有此功能的節(jié)點(diǎn)時(shí)，工程師必須考慮一些關(guān)鍵元素，如MCU、內(nèi)存、電源管理和無(wú)線連接、以及所涉及的傳感器等等。在本文中，我們將專(zhuān)注于討論可支持自診斷功能的現(xiàn)代MCU，它們能夠幫助識(shí)別節(jié)點(diǎn)何時(shí)損壞或損壞，然后著手采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)救措施。

目前，大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都使用16位或32位MCU，具體取決于節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜程度，可用功率和所需的數(shù)據(jù)吞吐量。需要運(yùn)行復(fù)雜算法的終端節(jié)點(diǎn)或網(wǎng)關(guān)設(shè)備通常需要32位MCU，加密安全性（例如AES-256）也是現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵要求。

高能效16位MCU

Microchip的PIC24E系列是高性能、通用型16位MCU，具有更高的代碼密度和3.3V時(shí)高達(dá)70MIPS的速度。這些器件能夠提供CAN通信、集成運(yùn)算放大器、電機(jī)控制、USB OTG、卓越的ADC性能以及通過(guò)DMA通道的快速數(shù)據(jù)傳輸。它們采用小型封裝（低至5mm x 5mm），具有可擴(kuò)展內(nèi)存（高達(dá)536kB）和擴(kuò)展的工作溫度范圍（某些選項(xiàng)下可達(dá)150℃）。

德州儀器（TI）的MSP430系列超低功耗MCU具有超過(guò)25種封裝配置，可提供不同的外設(shè)組合以滿足各種不同應(yīng)用的需求。該系列產(chǎn)品具有功能強(qiáng)大的16位RISC CPU，高達(dá)512kB的閃存和64kB的RAM，16位寄存器和相應(yīng)機(jī)制，可最大限度地提高代碼效率。它們的數(shù)字控制振蕩器能夠在不到6μs的時(shí)間內(nèi)從低功耗模式喚醒并進(jìn)入工作模式。為了能夠支持廣泛的傳感和測(cè)量功能組合，這些MCU集成了模擬和數(shù)字外設(shè)，可降低物料清單成本，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)并提高性能。所集成的功能包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算放大器、比較器和定時(shí)器，以及電容式觸摸和超聲波感應(yīng)等更高級(jí)的外設(shè)。這些MCU具有七種功耗小于100μA/MHz的低功耗模式、0.1μA RAM保持和低于1μA RTC模式（可延長(zhǎng)電池壽命至20年以上）。

面向IoT應(yīng)用的32位MCU

ADI公司的ADuCM3027和ADuCM3029超低功耗MCU具有32位ARM Cortex-M3處理器內(nèi)核，可直接配置以獲得最佳性能和功耗特性，同時(shí)仍能夠提供物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中需要的關(guān)鍵安全和可靠性功能。這兩款產(chǎn)品的不同僅僅在于閃存容量，分別可提供128kB和256kB（兩種情況都包含ECC加密）。這些MCU專(zhuān)為醫(yī)療保健、建筑/工廠自動(dòng)化、智能農(nóng)業(yè)和智能能源等應(yīng)用而設(shè)計(jì)，擁有245.5 ULPBench評(píng)分（基于嵌入式微處理器基準(zhǔn)聯(lián)盟（EEMBC）評(píng)估）。

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