如何为物联网项目选择合适的微控制器

　　微控制器是物联网中部署中最常用的组件之一，但需要考虑为每个物联网项目选择合适的微控制器。

　　这个小型集成电路通常包括处理器、存储器、输入和输出外围设备——，所有这些都包含在一个芯片上。专用于控制有限数量的功能——，通常只是单一操作，如调节中机电系统的运行。微控制器被设计来执行特定的任务，然后它被嵌入到中，系统中，在那里它总是运行这个功能。

　　微控制器单元（MCU）及其RAM、ROM和外围设备可以独立运行。独立运行，特别是体积小，自然适合物联网部署。它还节能，这意味着它的运营成本低，可以支持扩展的移动性和远程部署。它的软件控制架构使它变得敏捷。

　　“当你想到物联网中的所有智能事物、小玩意和设备时，你实际上是在谈论微控制器的世界。在许多情况下，微控制器是这些小设备的大脑，它们通常对处理响应、电池寿命或传感器数据收集有非常具体的要求，”虚拟桌面搜索的物联网和工业技术执行副总裁克里斯托弗隆美尔，说。

　　物联网微控制器的需求正在增长

　　根据GrandViewResearch 2020年2月发布的报告，2019年微控制器的出货量超过300亿台。据该研究公司称，多功能设备（如车辆、机器人、医疗设备、移动无线电和家用电器）对中嵌入式控制系统的需求不断增长，推动了市场的发展。

　　GrandViewResearch预测，2019年全球微控制器市场将达到208.2亿美元，2027年将达到477.4亿美元，未来7年复合年增长率为10.8%。该公司将这一增长归因于汽车和工业领域自动化和人工智能应用的增加。

　　物联网处理器是市场上使用最广泛的微处理器类型之一。事实上，物联网/嵌入式应用在中使用的单片机数量是CPU的85倍以上，”隆美尔说。

　　物联网微控制器的功能

　　物联网连接产品和服务提供商digi international Wireless Design Service Department的高级首席解决方案架构师KevinEichhorst表示，微控制器为物联网带来了智能。

　　考虑使用传感器来确定油箱是空的、满的还是介于两者之间。传感器可以进行测量，但集成无线电的微控制器必须知道测量结果，并指示信息返回到中，中心，如监测站。专业服务公司EY的全球物联网领导者MiroslawRyba表示，“微控制器通过实现解决方案流程的自主执行，为物联网解决方案网络的分布式部分带来自动化，从而在边缘做出协调决策。”

　　然而，并非所有物联网部署都使用微控制器。有些使用中央处理器，现场可编程门阵列，专用集成电路或图形处理器。较大的物联网技术，如网关和边缘服务器，需要较少的专业计算，通常使用CPU为更多的通用软件和操作系统堆栈提供更高的性能和支持。

　　隆美尔说：“然而，即使物联网设备可能使用另一个处理器作为系统的主要计算单元，微控制器仍然可以用于设计更复杂的子系统和外围计算。”它们在满足实时、基于传感器和冗余要求方面的实用性使其成为许多项目的明确选择。“

　　选择微控制器

　　物联网微控制器、产品类型（包括8位、16位和32位）以及用于进一步市场细分的用例的制造商很多，这使得选择标准成为物联网设计的重要组成部分。

　　Ryba说：“定义物联网微控制器组件规范的核心因素是用例本身，用例定义了一组必要的功能和非功能特性。”

　　公司的技术政策以及市场和政府法规也应该影响选择决策。专家表示，选择标准包括：

• 　　功能性和非功能性使用的适用性；
• 　　支持和发展因素；
• 　　运营成本；
• 　　环境、健康和安全风险及相关缓解成本；

　　网络安全有风险

　　Eichhorst说，物联网工程师还应该考虑微控制器的接口以及微控制器的内存、速度和功耗。例如，工程师可能需要知道微控制器是否集成了蓝牙。

　　艾希霍斯特说，工程师应该考虑外部因素，比如微控制器是否会成为极端温度或条件下使用的物联网部署的一部分。例如，空间系统中使用的微控制器必须抗辐射。

　　专家还强调，在为物联网项目选择合适的微控制器时，需要进行广泛的思考。

　　隆美尔说：“现在，工程组织在考虑选择单片机时，必须关注单片机对整个设备设计和部署周期的影响，而不是考虑速度和能源供应。”特别是，鉴于软件开发流程对物联网设备功能和差异化的重要性，单片机供应商应该为软件开发流程带来价值。

　　隆美尔的公司对工程师进行了一项民意调查，询问他们在选择处理器时最重要的是什么，发现越来越多的人引用了与软件和工具相关的标准。

　　隆美尔说：“除了获得一套集成软件和开发解决方案以帮助加快开发速度变得越来越重要之外，在选择单片机时考虑其他独特的设计要求通常也很重要。长生命周期支持在工业部门非常重要，任何电池供电设备的功耗考虑也是如此。”