可以說，物聯網目前正在經歷一些“成長的痛苦”，包括它所做的(或不做的)。雖然它可能不被視為推動這一趨勢，但嵌入式電子行業(yè)肯定能夠實現這一目標，因此無可爭議地在塑造它的過程中處于領先地位。

這個行業(yè)中的一些人 - 他們了解最外層的技術并不是 - 我覺得物聯網將成為更大的東西的一部分：“萬物互聯”;但語義除外很明顯，機會是巨大的，估計到2020年將達到500億臺設備，有些甚至預測到2025年將達到1萬億。

鑒于其中許多設備將成為大型網絡上的小節(jié)點，物料清單在組件和總成本方面需要很小。由于這個原因，每個節(jié)點無論大小，都會有一些形式的微控制器。鑒于開發(fā)人員將盡可能降低BoM的壓力，他們似乎很可能只選擇那些在價格和功率預算范圍內提供正確功能組合的MCU。

功能豐富

目前提供的各種MCU反映了它們所支持的應用的多樣性;飛思卡爾目前是提供最多Cortex-M變體的制造商，其產品組合超過200個不同的部件。物聯網所承諾的承諾已經在集成層面推動創(chuàng)新，制造商專注于開發(fā)新系列的MCU，以解決特定的物聯網使用案例，這意味著開發(fā)人員可以期望在不久的將來享受更多的選擇。但是，雖然未來無疑將需要非常具體的配置，但MCU因其通用性而受歡迎，這意味著市場上已有許多設備可以輕松滿足物聯網應用的初始需求，在成本，功耗，性能和功能方面。當然，低功耗操作的問題并不新鮮，大多數制造商完全理解開發(fā)人員在性能和功耗之間需要做出的權衡。因此，過去幾年推出的大多數MCU都設計用于提供某種形式的電源管理。通常這有兩種形式;低功耗操作和省電睡眠模式。兩者在物聯網中都至關重要，因為許多較小的節(jié)點預計可以使用單個電池運行，理想情況下，在投入使用后可以免維護幾年。這急劇突顯了對低功耗操作和良好電源管理功能的需求。幸運的是，部署的許多節(jié)點對大多數標準都有極其適度的性能要求，這意味著只要開發(fā)人員充分利用了節(jié)能功能，如果是MCU，它們應該能夠通過單個電池滿足更長的使用壽命。雖然它可能仍然比實現更具吸引力，但是隨著更多樣化的用例出現，對僅從其環(huán)境中清除或收集的電力運行的節(jié)點的需求無疑會增長。這將由許多垂直行業(yè)的另一個大趨勢推動并實現;大數據。物聯網將在實現這一目標方面發(fā)揮關鍵作用，并且兩者在未來可能會有些共生。

專注于功能

雖然物理尺寸至關重要，但它不能以功能為代價。為了支持物聯網應用，“必備”功能列表可能包括靈活的模擬和數字接口(以適應一系列傳感器)和某種形式的連接。越來越多的意味著無線，因此一定程度的RF集成將受到高度追捧。從目前可用的眾多MCU中，有三個能夠提供正確的功能組合：Silicon Labs的Si106x/08x，德克薩斯的CC2538儀器和Nordic Semiconductor的nRF51422。

圖1：Silicon Labs的Si106x/08x系列提供低功耗8051兼容內核和Sub-GHz RF收發(fā)器。 br》如圖1所示，Si106/x/08x集成了Silicon Labs專有的8051內核CIP-51，它與MCS-51指令集代碼兼容，同時提供標準8052的外設集。 Labs將核心設計為流水線架構，與標準8051架構相比，它大大提高了指令吞吐量。傳統(tǒng)8051中的大多數指令執(zhí)行12或24個系統(tǒng)時鐘周期，而CIP-51在一個或兩個系統(tǒng)時鐘周期內執(zhí)行其109個指令的70%，而只有8個指令需要四個或更多個周期。 》然而，或許更重要的是，Si106x/08x系列器件集成了低功耗Sub-GHz收發(fā)器，其中包括一個功率放大器，在915 MHz時產生+20 dBm輸出功率時僅消耗85 mA，在169 MHz時輸出70 mA 。當輸出功率降至+ 18 dBm時，這種效率在+10 dBm時更加明顯。功率放大器還實現自動斜升和斜降，以最大限度地減少頻譜擴展，同時支持跳頻和天線分集。

由于其低功耗和實現簡單或定制協(xié)議的能力，節(jié)點在Sub-運行GHz頻率可能會很普遍(如今)，但物聯網還需要制造商之間的互操作性，在這種情況下，通常需要標準協(xié)議。當然，一種可能流行的協(xié)議是ZigBee。德州儀器(TI)的CC2538是一款支持ZigBee的RF MCU，采用ARM Cortex-M3內核，能夠以高達32 MHz的頻率運行，并與2.4 GHz IEEE 802.15.4兼容的收發(fā)器相連(圖2)。此外，該設備能夠支持雙ZigBee應用配置文件。為了保證節(jié)點安全，它還集成了AES-128/256，SHA2硬件加密引擎和可選的硬件加速引擎，以實現安全密鑰交換。

圖2：德州儀器‘CC2538集成了ARM的Cortex-M3內核和符合ZigBee標準的RF收發(fā)器，能夠運行兩個ZigBee應用配置文件。

第三種選擇為開發(fā)符合藍牙低功耗協(xié)議的物聯網節(jié)點提供低功耗解決方案，nRF51422來自Nordic Semiconductor。該器件集成了ARM Cortex-M0內核和多協(xié)議2.4 GHz無線電，能夠運行藍牙，ANT/ANT +或專有協(xié)議(圖3)。藍牙和ANT協(xié)議作為Nordic Semiconductor的預編譯二進制文件提供，消除了進一步的開發(fā)階段。

圖3：Nordic Semiconductor的nRF51422通過集成ARM專注于低功耗Cortex-M0內核和符合藍牙低功耗標準的收發(fā)器。

大數據和物聯網

雖然許多不可避免的好處仍未定義，但物聯網最初將允許偽智能設備不僅具有反應性，而且積極主動。節(jié)點將根據他們直接收集的數據或通過其本地網絡傳遞給他們的數據來確定操作，更重要的是，可以通過Internet訪問任何其他網絡。

此數據將由節(jié)點“創(chuàng)建”衡量每個可以想象的參數，將代表大量的信息 - 即所謂的“大數據”范式。雖然挖掘這些豐富的信息將不屬于大多數物聯網設備的責任，但它們無疑會充分利用它，依靠其他(基于云的)處理場來完成大部分整理，分析和分發(fā)。 》與此同時，IoT節(jié)點將成為這個新數字“蜂巢”的“工蜂”，因此他們將不遺余力地收集數據。更重要的是，它們將成為現代生活中不可或缺的一部分，自動完成許多任務，使用戶和其他節(jié)點能夠更高效地運作。支持傳感器的節(jié)點可能會成為所有變種中部署最廣泛的節(jié)點，并且功能強大，可以本地處理它們收集的數據，它們需要能夠以節(jié)能的方式在本地網絡中傳輸這些數據，主要使用充當本地集線器的“網關”設備。該網關將由電源供電，具有比普通節(jié)點更多的處理能力，充當其本地網絡上數十個甚至數百個節(jié)點的協(xié)調器，通過廣域將其提供的大部分數據傳輸到其他網絡網絡或實際上是互聯網。

在這種情況下，適合在基于物聯網傳感器的節(jié)點中部署的MCU的簡要列表變得更加清晰，允許開發(fā)人員快速關注(或者更確切地說，丟棄)許多目前可用的數千種通用MCU變體。