如何為物聯網選擇合適微控制器
微控制器在物聯網部署方面比其他處理器具有優勢，包括高效的能源使用。了解微控制器選擇的市場和標準。
微控制器是物聯網部署中最常用的組件之一，但為每個物聯網項目選擇合適的微控制器需要一些考慮。
小型集成電路通常包括處理器、存儲器以及輸入和輸出外圍設備——所有這些都包含在單個芯片上。它專用于控制有限數量的功能——通常只是一個操作，例如調節設備中機電系統的操作。微控制器設計執行一項特定任務，然后將其嵌入到一個系統中，并在其中永久運行該功能。
帶有RAM、ROM和外圍設備的微控制器單元(MCU)可以獨立運行。獨立操作，尤其是結合其小尺寸時，使其非常適合物聯網部署。它還具有能源效率，這意味著它的運營成本低，并且可以支持擴展的移動性和遠程部署。其軟件控制架構使其敏捷。
“當您考慮物聯網中的所有智能事物、小工具和設備時，您實際上是在談論微控制器的世界。在許多情況下，MCU是這些小型設備的大腦，它們通常對處理響應有非常具體的要求，電池壽命或傳感器數據收集，”VDC Research物聯網和工業技術執行副總裁Christopher Rommel說。
對物聯網微控制器的需求不斷增長
根據Grand View Research2020年2月的一份報告，2019年微控制器的出貨量超過300億個。該研究公司表示，多功能設備(如車輛、機器人、醫療設備、移動無線電和家用電器)對嵌入式控制系統的需求增加推動了市場的發展。
GrandViewResearch預計2019年全球微控制器市場規模為208.2億美元，并預測到2027年將達到477.4億美元，預計未來七年復合年增長率為10.8%。該公司將這種增長歸因于汽車和工業領域自動化和人工智能應用的增加。
“微控制器是物聯網市場中使用最廣泛的處理器類型之一。事實上，物聯網/嵌入式應用中使用的MCU數量是CPU的85倍，”Rommel說。
物聯網微控制器的功能
物聯網連接產品和服務提供商Digi International無線設計服務部門的高級首席解決方案架構師Kevin Eichhorst表示，微控制器為物聯網帶來了智能。
考慮使用傳感器來確定儲罐是空的、滿的還是介于兩者之間。傳感器可以進行測量，但集成無線電的微控制器必須理解測量并將該信息引導回中心點，例如監測站。
專業服務公司EY的全球物聯網負責人Miroslaw Ryba表示：“微控制器通過實現解決方案流程的自主執行，為物聯網解決方案網絡的分布式部分帶來自動化，在邊緣進行協調決策。”
但是，并非所有IoT部署都使用MCU。有些使用CPU、現場可編程門陣列、專用集成電路或GPU。更大的物聯網技術，例如網關和邊緣服務器，需要較少的專業計算，并且通常使用提供更高性能和支持更多通用軟件和操作系統堆棧的CPU。
“然而，即使在物聯網設備可能使用另一種類型的處理器作為系統中的主要計算單元的情況下，在更復雜的設計中，MCU通常仍可用于子系統和外圍計算，”Rommel說。“它們用于解決實時、基于傳感器和冗余需求的實用性使它們成為許多項目的明確選擇。”
選擇微控制器
有許多IoT微控制器制造商、產品類型(包括8位、16位和32位)以及進一步細分市場的用例，這使得選擇標準成為IoT設計的重要組成部分。
“[物聯網微控制器]組件的核心因素定義規范將是用例本身，它定義了一組所需的功能性和非功能性特征，”Ryba說。
企業技術政策以及市場和政府法規也應影響選擇決策。專家表示，選擇標準包括：
- 功能性和非功能性使用適用性;
- 支持和發展因素;
- 運營成本;
- 環境、健康和安全風險，以及相關的緩解成本;和
- 網絡安全風險暴露。
Eichhorst說，物聯網工程師還應該考慮微控制器的接口，以及MCU有多少內存、速度和功耗。例如，工程師可能需要知道微控制器是否與藍牙集成。
[物聯網微控制器]組件的核心因素定義規范將是用例本身，它定義了一組所需的功能性和非功能性特征。Miroslaw Ryba全球物聯網負責人，安永
Eichhorst說，工程師應該考慮外部因素，例如微控制器是否將成為在極端溫度或條件下使用的物聯網部署的一部分。例如，空間系統中使用的微控制器必須是抗輻射的。
專家還強調，在為物聯網項目選擇合適的微控制器時，需要進行廣泛的思考。
隆美爾說：“現在，工程組織在考慮MCU選擇時，不僅僅考慮速度和饋送，而是關注MCU對整個設備設計和部署生命周期的影響，這一點至關重要。”“特別值得注意的是MCU供應商應該為軟件開發過程帶來價值，因為后者對物聯網設備功能和差異化很重要。”
隆美爾的公司就選擇處理器時對他們最重要的因素對工程師進行了調查，發現越來越多的人引用了與軟件和工具相關的標準。
“除了獲得集成軟件和開發解決方案套件以幫助加速開發的重要性日益增加之外，在選擇MCU時考慮設計的其他獨特要求通常也很重要。長生命周期支持在工業中非常重要任何電池供電設備的功耗考慮因素也是如此。”Rommel說。
