By Mary K. Pratt

微控制器是物聯網部署中最常用的組件之一，但如何為每個物聯網項目選擇合適的微控制器，則需要一些正確知識和思考。

這種小型集成電路通常包括處理器、存儲器、輸入和輸出外圍設備——所有這些都包含在一個芯片上。它致力于控制有限數量的功能——通常只是一個單一的操作，比如調節設備中機電系統的運行。微控制器的設計執行一個特定的任務，然后它被嵌入到一個系統中，在那里永遠運行這個功能。

微控制器單元（MCU）及其包含的RAM、ROM和外圍設備可以獨立運行。獨立運行，尤其是體積小巧時，使其自然而然地適合物聯網部署。它還具有節能性，這意味著它的運營成本較低，可以支持擴展的移動性和遠程部署。它的軟件控制架構使它變得敏捷。

“當你想到物聯網中的所有智能事物、小工具和設備時，你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、電池壽命或傳感器數據收集有非常具體的要求，”VDCResearch公司物聯網和工業技術執行副總裁克里斯托弗·隆美爾說。

物聯網微控制器需求增長

根據GrandViewResearch于2020年2月發布的一份報告，2019年微控制器出貨量超過300億臺。這家研究公司表示，對多功能設備（如車輛、機器人、醫療設備、移動收音機和家用電器）中嵌入式控制系統的需求增加推動了市場。

GrandViewResearch預測，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7年復合年增長率為10.8%。該公司將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。

物聯網處理器是市場上應用最廣泛的微處理器類型之一。事實上，物聯網/嵌入式應用中使用的MCU數量是CPU的85倍以上，”隆美爾說。

物聯網微控制器的功能

物聯網連接產品和服務提供商DigiInternational無線設計服務部高級首席解決方案架構師KevinEichhorst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油箱是空的、滿的還是介于兩者之間。傳感器可以進行測量，但無線電集成微控制器必須了解測量結果，并指示該信息回到中心點，如監控站。

專家MiroslawRyba表示：“微控制器通過實現解決方案過程的自主執行，將自動化帶到物聯網解決方案網絡的分布式部分，從而在邊緣做出協調決策。”

然而，并非所有物聯網部署都使用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，如網關和邊緣服務器，需要較少的專門計算，并且通常使用CPU來提供更高的性能和對更通用軟件和操作系統堆棧的支持。

隆美爾說：“然而，即使物聯網設備可能使用另一種處理器作為系統的主要計算單元，MCU仍然可以用于更復雜設計的子系統和外圍計算。”它們在滿足實時、基于傳感器和冗余需求方面的實用性使其成為許多項目的明確選擇。”

選擇微控制器的技巧

有許多物聯網微控制器制造商、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物聯網設計的重要部分。

Ryba說：“定義物聯網微控制器組件規范的核心因素是用例本身，它定義了一組必需的功能性、非功能性特征。”

公司的技術政策，以及市場和政府的法規，也應該影響選擇的決定。專家表示，選擇標準包括：

█ 功能和非功能使用的適用性；
█ 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；
█ 網絡安全面臨風險。

IoT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，Eichhorst舉例表示，工程師可能需要知道微控制器是否與藍牙集成。

工程師們應該考慮外部因素，比如微控制器是否會成為在極端溫度或條件下使用的物聯網部署的一部分，艾希霍斯特說。例如，在太空系統中使用的微控制器必須是抗輻射的。

專家們還強調，在為物聯網項目選擇合適的微控制器時，需要有廣泛的思考。

來源：千家智能家居網

審核編輯 黃昊宇