想要在物聯(lián)網(wǎng)(IoT)市場(chǎng)占據(jù)一席之地，原始設(shè)備制造商(OEM)必須加快創(chuàng)新的步伐。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用讓一切變得無限可能，成功的企業(yè)會(huì)敦促其開發(fā)人員不斷拓展和采取新的、更實(shí)用的方法來發(fā)揮傳感器的功能，監(jiān)測(cè)不同類型的數(shù)據(jù)，掌控整個(gè)設(shè)備的生態(tài)系統(tǒng)。
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用覆蓋廣泛，包括可穿戴設(shè)備、汽車、住宅、工業(yè)、乃至城市等眾多領(lǐng)域。這些應(yīng)用需要更加高效節(jié)能的、創(chuàng)新的、安全的體系作為支持。應(yīng)用程序十分重要，旨在實(shí)現(xiàn)軟件開發(fā)的直觀性和易用性。
微控制器(MCU)作為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的核心，選擇合適的 MCU 是滿足客戶當(dāng)前和未來需求的關(guān)鍵。本文將探討當(dāng)今不斷增強(qiáng)的嵌入式 MCU 的豐富功能，MCU 在加速設(shè)計(jì)的同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用。在第一部分，我們會(huì)介紹到先進(jìn)的工藝技術(shù)、低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)、多核系統(tǒng)的功耗問題、多核間的通訊、串行存儲(chǔ)器接口以及系統(tǒng)安全性。
物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)(增長最快的引擎)：
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷改變我們的日常工作和生活方式，使我們的生活更加經(jīng)濟(jì)、便捷、舒適和智能化。物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)可以大致分為兩大類：消費(fèi)型物聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。
消費(fèi)型物聯(lián)網(wǎng)包括住宅、生活方式、健康和出行。個(gè)人用戶可以通過這些物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)品提高其生產(chǎn)力、安全性和生活質(zhì)量。從智能住宅到聯(lián)網(wǎng)汽車，消費(fèi)者市場(chǎng)正在為下一波浪潮做好準(zhǔn)備。
圖1：消費(fèi)型物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)細(xì)分
企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的覆蓋范圍巨大，包括零售、醫(yī)療、能源、出行、城市、制造業(yè)和公共服務(wù)。企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)細(xì)分市場(chǎng)會(huì)改變組織和社區(qū)，從而創(chuàng)造一個(gè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長的新時(shí)代。物聯(lián)網(wǎng)通過連接數(shù)據(jù)、人員和機(jī)器來提高生產(chǎn)力、生產(chǎn)效率以及日常運(yùn)營水平。企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)也可以作為幫助企業(yè)識(shí)別未開發(fā)領(lǐng)域新增長機(jī)會(huì)的工具。
圖2：企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)細(xì)分
工藝技術(shù)(尺寸 — 十分重要)：制造 MCU 的工藝技術(shù)對(duì)于其本身的性能、低功耗和成本而言至關(guān)重要。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需要高效的有源功耗和低功耗模式消耗來提高系統(tǒng)的整體功效。隨著制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，促使硅核心面積不斷縮小。同一塊硅片上可以制造出更多的 MCU，從而降低了芯片的整體成本，性能和功耗也因此直接受到影響。尺寸的縮小減少了開啟/關(guān)閉每個(gè)晶體管所需的電流，同時(shí)保證了時(shí)鐘頻率不變。因此，更小的芯片意味著具備更高的的最大時(shí)鐘頻率，可以在較低的功耗下實(shí)現(xiàn)更高的性能。
例如，用于制造賽普拉斯半導(dǎo)體 PSoC 6 BLE 系列 MCU 的 40 納米工藝技術(shù)，為各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供了高性能，且高效節(jié)能的解決方案。深度睡眠時(shí)的電流僅為幾微安，且能夠完全保留RAM數(shù)據(jù)。運(yùn)行、睡眠、低功耗運(yùn)行和低功耗睡眠等其他功耗模式，助力開發(fā)人員能夠在靈活地優(yōu)化系統(tǒng)功耗的同時(shí)根據(jù)需求保持應(yīng)用的高性能。
圖3：用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的低功耗 MCU 框圖
功率(至關(guān)重要)：設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備時(shí)所面臨的一大挑戰(zhàn)是高能耗。大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備處于實(shí)時(shí)在線、小體積，這意味著自身電池容量非常有限。MCU 供應(yīng)商在優(yōu)化其在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用時(shí)需要考慮諸多因素，比如：
改進(jìn)工藝技術(shù)
提供高度靈活的功耗模式
實(shí)現(xiàn)功耗優(yōu)化過的硬件 IP 模塊
更高的集成度以減少組件數(shù)量
優(yōu)化閃存頻率
啟用高速緩存
支持更大范圍的工作電壓
然而，在工藝技術(shù)縮小體積、提高性能、改進(jìn)功耗和集成度的同時(shí)，也出現(xiàn)了電流泄漏的管理問題，尤其是在低功耗模式下。為了應(yīng)對(duì)電流泄漏問題的挑戰(zhàn)，MCU 供應(yīng)商采用了特殊的晶體管工藝技術(shù)，如多柵器件、高壓晶體管/邏輯/電路、專門設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)單元以及其多方面的技術(shù)。