連接和計算是物聯(lián)網(wǎng)的兩大支柱。隨著無線電技術在吞吐量和能力方面的提高，對構成系統(tǒng)大腦的嵌入式計算的需求也必須發(fā)展。他們有。如今僅消耗毫瓦功率的低成本微控制器比 1990 年代后期基于奔騰 II 的臺式 PC 具有更高的計算能力。物聯(lián)網(wǎng)設備在計算能力和所需帶寬方面形成了一系列功能——從計算步數(shù)的鞋子到需要流式傳輸高分辨率圖像和視頻的數(shù)碼相機。同樣，一系列微控制器/片上系統(tǒng) （SoC） 架構和無線電技術可用于創(chuàng)建高效的系統(tǒng)。但是，從無數(shù)可用的選項中進行選擇并不總是那么簡單。有時它甚至是違反直覺的。

MCU供應商擁有一系列專有CPU內核已有很長時間了。但是，在當今世界，您的設計有望與生態(tài)系統(tǒng)中的其他設備兼容，并且您的智力投資將是可重復使用的。這促使MCU供應商選擇標準處理架構來構建其控制器。ARM成為大多數(shù)MCU制造商事實上的選擇。ARM處理器是計算和連接革命的核心，提供了廣泛的處理器產(chǎn)品組合，可用于從傳感器到智能手機再到超級計算機。

具有電池供電的低功耗物聯(lián)網(wǎng)設備通常使用低帶寬、高效的無線電技術（如 BLE）使用短時間的數(shù)據(jù)突發(fā)與其他節(jié)點進行通信。設計用于支持這些無線電模塊的處理器需要匹配連接、應用和電源要求。Cortex M0+ 和 M4 等入門級微控制器是這些節(jié)能、低成本物聯(lián)網(wǎng)設計的最佳選擇。M0+具有極低門數(shù)的優(yōu)點，使得將M0+與無線電集成在芯片面積方面非常經(jīng)濟高效。M0+足以運行典型的BLE堆棧以及相對較輕的應用程序。另一方面，M4在此功率范圍內具有很高的能效，除了無線電堆棧外，還可以處理相對復雜的應用代碼。

對于某些應用，設計人員更喜歡同時使用 M4 和 M0+ 內核的組合。這種設計方法通常稱為異步多核體系結構。多核MCU集成了足夠的資源，使CPU能夠并行處理密集型任務，并利用多任務處理效率。這些還允許開發(fā)人員有效地將系統(tǒng)事件分配給特定內核，從而滿足適當?shù)墓暮托阅苣繕?。例如，在雙核可穿戴設計中，可以將無線連接和傳感器接口等周期性功能分配給M0+代碼，而M4可以在RTOS環(huán)境中運行應用代碼，而無需處理許多外部中斷。

另一方面，Wi-Fi應用程序需要功能更強大的處理器。對于需要確定性和實時性能的應用，如路由器，Cortex R 系列是事實上的選擇。但是，更高時鐘的 M4 或 M7 也可能足以滿足入門級 Wi-Fi 應用的需求。另一方面，應用（A 系列）處理器為高吞吐量（例如 802.11ac）和更高的應用復雜性提供必要的硬件和軟件功能。

一旦設備連接到網(wǎng)絡，就會引入被黑客入侵的可能性。因此，物聯(lián)網(wǎng)設備的安全性是一個不容商量的要素，無論設備是個人可穿戴手環(huán)還是聯(lián)網(wǎng)汽車。所有級別都需要數(shù)據(jù)保護，包括存儲、處理和通信期間，以確保系統(tǒng)可靠性。此外，處理數(shù)據(jù)的任何軟件或固件也應受到保護。這種安全性可以在兩個級別上啟用 - 硬件和軟件。強大的物聯(lián)網(wǎng)安全產(chǎn)品組合使開發(fā)人員能夠保護其設備免受所有類型的漏洞的影響，同時部署最符合其應用程序需求的安全級別。大多數(shù)MCU供應商提供具有加密和篡改保護功能的內置硬件。最新的 Cortex M 系列 CPU（如 M23、M33 和 M35P）也提供了內置于 CPU 子系統(tǒng)中的安全功能，從而為 使用 M0+、M4 和 M7 的現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點提供了安全升級路徑。

除了集成無線電和CPU之外，其他幾個外設也理想地集成到同一個芯片中，以提供類似SOC的功能。例如，要構建智能可穿戴設備，您需要一個用于無線通信的BLE控制器，一個用于用戶界面實現(xiàn)的觸摸MCU和顯示驅動程序，以及一個用于運行應用的主MCU。這些多MCU的功能可以通過集成外設的單個高度集成的多核MCU提供。

功能豐富的MCU的推出在單芯片架構中帶來了更高的系統(tǒng)集成度，已經(jīng)擴展到滿足基于物聯(lián)網(wǎng)的應用的要求。例如，物聯(lián)網(wǎng)MCU還集成了用于傳感器接口的模擬前端（AFE）、用于傳感器融合的計算引擎（ARM CPU）、片上存儲器、連接（BLE）和電容式觸摸接口（CapSense），使設計人員能夠為下一代便攜式物聯(lián)網(wǎng)應用構建緊湊的小尺寸設計。這些功能集成在單個芯片中不僅降低了空間需求，還降低了系統(tǒng)成本和功耗。

審核編輯：郭婷