工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢是在一個SoC而非多個離散器件中執(zhí)行更多功能，以精簡物料清單、降低設(shè)計風(fēng)險、減少占用空間。Wi-Fi®MCU即是一個典型，它將Wi-Fi連接與處理器及所需GPIO集成在一起，以滿足多種應(yīng)用的需求。在指定其中一個器件時，需要考慮多個因素，并需審慎進行選擇，因此務(wù)必對這些器件有所了解。

當(dāng)今市場上存在低成本的Wi-Fi連接方案，但通常會以外設(shè)數(shù)量和整體性能為代價。這意味著選擇最佳Wi-Fi MCU充滿挑戰(zhàn)和風(fēng)險，因為Wi-Fi MCU必須兼具穩(wěn)健的Wi-Fi連接和高性能MCU功能，二者缺一不可，否則會導(dǎo)致整個設(shè)計項目延遲甚至失敗。MCU是系統(tǒng)的核心，是Wi-Fi MCU中最關(guān)鍵的部分，因此需要在項目伊始對其性能進行檢查，否則可能在后期發(fā)生需要更換器件的情況，通常需要重新設(shè)計所有軟件及配置配套電路。

ADC不容忽視

指定Wi-Fi MCU時，模數(shù)轉(zhuǎn)換是最易忽視的功能之一，盡管它是信號鏈中模擬輸入之后的第一個處理元件。這意味著它的性能將影響整個系統(tǒng)，因此務(wù)必掌握有關(guān)模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的關(guān)鍵指標以及Wi-Fi MCU制造商為達成指標所應(yīng)采用的方式。

設(shè)計人員關(guān)注的首要規(guī)范之一是ADC的位數(shù)。這會讓人感到困惑，因為，事實上，實際位數(shù)將少于（甚至遠低于）數(shù)據(jù)手冊規(guī)范。ADC可用于執(zhí)行轉(zhuǎn)換的有效位數(shù)（ENOB）更為重要，ENOB始終小于數(shù)據(jù)手冊規(guī)范，但與數(shù)據(jù)手冊規(guī)范越接近越好，因為在不同ADC之間這一位數(shù)有著很大的差異。可用于執(zhí)行轉(zhuǎn)換的位數(shù)越少，SoC的輸入信號的精度就越低。

此外，與所有電子器件一樣，ADC會為信號“貢獻”一些對其功能產(chǎn)生負面影響的因素，包括量化和時序誤差以及失調(diào)、增益和線性度的變化。ADC還有一個眾所周知的缺點：易受諸多工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)運行環(huán)境中常見的大溫度波動影響（見圖1）。Wi-Fi MCU制造商可以規(guī)避這種情況，因此務(wù)必聯(lián)系每個候選Wi-Fi MCU的制造商以確定其ENOB、性能隨溫度變化情況、線性度和精度。如果無法提供這些信息，則棄用。

圖1.低檔ADC的精度和線性度差，易受環(huán)境和溫度影響

外設(shè)支持

所有Wi-Fi MCU至少都支持少量接口標準，因此很容易認為它們能達到要求。而當(dāng)工程師試圖在其他設(shè)計中使用相同的Wi-Fi MCU時，他們常常會為自己的草率后悔不已。這種情況在建立或修改工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)時越來越常見，因為大多數(shù)生產(chǎn)設(shè)施均采用由不同制造商在不同時間制造的各種機器和控制器。

隨著系統(tǒng)的完善，可能會增加更多的接口，有時可能需要支持觸摸檢測和LCD等功能。如果SoC有備用GPIO，則可以在幾乎不共用引腳的情況下控制更多繼電器、開關(guān)和其他元件。為此，器件支持的接口應(yīng)包括以太網(wǎng)MAC、USB、CAN、CAN-FD、SPI、I2C、SQI、UART和JTAG（可能還包括觸摸發(fā)送和顯示支持），以確保能夠在現(xiàn)在和可預(yù)見的未來適應(yīng)幾乎所有情況。

安全始于內(nèi)部

安全性對于每個物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都至關(guān)重要，但工業(yè)環(huán)境具有任務(wù)關(guān)鍵性特征，一旦有威脅進入工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)，就會在整個設(shè)施乃至整個公司擴散。第一級所需安全性位于MCU的集成加密引擎中，在這里，將順序執(zhí)行或并行執(zhí)行加密和身份驗證。密碼應(yīng)包括AES加密（密鑰大小最高256位）、DES和TDES，身份驗證應(yīng)包括SHA-1和SHA-256以及MD-5。

由于每個云服務(wù)提供商都有自己的認證和密鑰，為其置備器件是一個復(fù)雜的過程，需掌握大量與加密相關(guān)的知識，是設(shè)計人員針對云服務(wù)置備產(chǎn)品時最具挑戰(zhàn)性的任務(wù)之一。幸運的是，包括Microchip Technology在內(nèi)的一些制造商簡化了這一過程，從而節(jié)省了大量的時間和金錢。這種方法能夠極大地縮短時間，減少混亂；可以將設(shè)計過程縮短數(shù)周或更長時間，同時憑借行之有效的可驗證方法確保滿足所有安全和置備要求。

務(wù)必注意，大多數(shù)Wi-Fi MCU將憑證存儲在閃存中，其中的數(shù)據(jù)可訪問且容易受到軟件和物理攻擊。如果將此類信息存儲在硬編碼的安全元件中，則無法通過任何外部軟件讀取其中的數(shù)據(jù)，因而可以達到最高的安全性。例如，WFI32等Microchip Wi-Fi MCU（圖2）在公司的Trust&GO平臺中采用這種方法安全地置備其MCU，以連接到AWS IoT、Google Cloud、Microsoft® Azure和第三方TLS網(wǎng)絡(luò)。

圖2.WFI32 Wi-Fi®模塊將憑證存儲在硬件中加以隔離，使其幾乎不會遭受黑客攻擊

預(yù)置備、預(yù)配置或自定義的安全元件在制造時即會存儲于器件的硬件安全模塊（HSM）內(nèi)生成的憑證，防止憑證在生產(chǎn)期間和之后公開。Trust&Go平臺只需一款成本低廉的Microchip開發(fā)工具包，設(shè)計人員可使用隨附設(shè)計套件中的教程和代碼示例創(chuàng)建所需的清單文件。一旦安全元件的C代碼在應(yīng)用程序中運行，就可以從設(shè)計轉(zhuǎn)入生產(chǎn)。

所需安全性的另一種形式是Wi-Fi聯(lián)盟認證的最新Wi-Fi安全。最新版本的WPA3基于上一代WPA2構(gòu)建，但增加了一些功能，可簡化Wi-Fi安全、實現(xiàn)更穩(wěn)健的身份驗證、提供更高的加密強度并保持網(wǎng)絡(luò)彈性。所有新器件均須通過WPA3認證才能使用Wi-Fi聯(lián)盟標志，因此應(yīng)對每個Wi-Fi芯片和Wi-Fi MCU進行認證，以實現(xiàn)最高安全性。不過，仍需進行核實以確保候選Wi-Fi MCU已通過WPA3認證。

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