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为物联网程序存储器应用选择和使用正确的闪存技术
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2022-11-25
王平
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随着物联网节点变得越来越强大，处理要求可能会增加到需要完整的嵌入式操作系统 (OS)（例如 Linux）才能正确管理所有正在运行的任务的复杂性的水平。虽然将此代码存储在闪存 microSDHC 卡上很方便，但大多数闪存 microSDHC 卡仅设计用于数据存储而不是操作系统存储，尽管供应商已经提出了一些创新的解决方案。随着物联网节点变得越来越强大，处理要求可能会增加到需要完整的嵌入式操作系统 (OS)（例如 Linux）才能正确管理所有正在运行的任务的复杂性的水平。虽然将此代码存储在闪存 microSDHC 卡上很方便，但大多数闪存 microSDHC 卡仅设计用于数据存储而不是操作系统存储，尽管供应商已经提出了一些创新的解决方案。本文介绍了嵌入式操作系统的作用，以及为什么将操作系统和应用程序代码都放在 IoT 节点中的 microSDHC 闪存卡上通常是明智的。然后它解释了闪存卡退化的模式以及操作系统如何特别受到这种退化现象的影响。然后它展示了设计人员如何使用新的闪存实现来克服这种恶化，以实现高效且可靠的 IoT 节点实现。本文介绍了嵌入式操作系统的作用，以及为什么将操作系统和应用程序代码都放在 IoT 节点中的 microSDHC 闪存卡上通常是明智的。然后它解释了闪存卡退化的模式以及操作系统如何特别受到这种退化现象的影响。然后它展示了设计人员如何使用新的闪存实现来克服这种恶化，以实现高效且可靠的 IoT 节点实现。为什么要使用嵌入式操作系统为什么要使用嵌入式操作系统对于某些物联网应用程序，可以在远程物联网节点执行的预处理越多，物联网节点需要传输回中央集线器的数据就越少，从而释放网络带宽。经过预测试的嵌入式操作系统可以通过有效地处理许多单独的任务来支持复杂的预处理，并且可以以可预测（确定性）的方式进行多任务处理。当然，这会对微控制器提出额外要求，需要更快的时钟速度，更重要的是，需要更多的程序内存。对于某些物联网应用程序，可以在远程物联网节点执行的预处理越多，物联网节点需要传输回中央集线器的数据就越少，从而释放网络带宽。经过预测试的嵌入式操作系统可以通过有效地处理许多单独的任务来支持复杂的预处理，并且可以以可预测（确定性）的方式进行多任务处理。当然，这会对微控制器提出额外要求，需要更快的时钟速度，更重要的是，需要更多的程序内存。商业或开源现成的嵌入式操作系统还具有可靠的、经过预先测试的代码很少需要更新的优势。例如，可用的嵌入式 Linux 操作系统可能仅每季度更新一次，或者仅用于紧急安全补丁。嵌入式操作系统和所需的应用程序代码可能需要 8 GB 或更多，并且由于操作系统很少更新，因此将操作系统存储在由技术人员手动（物理）更新的 microSDHC 闪存卡上会更方便。这也适用于未来的内存扩展，因为如果技术人员下次访问时需要，可以轻松地将现有的 4 GB 闪存卡替换为 8 GB 或更大的闪存卡（图 1）。商业或开源现成的嵌入式操作系统还具有可靠的、经过预先测试的代码很少需要更新的优势。例如，可用的嵌入式 Linux 操作系统可能仅每季度更新一次，或者仅用于紧急安全补丁。嵌入式操作系统和所需的应用程序代码可能需要 8 GB 或更多，并且由于操作系统很少更新，因此将操作系统存储在由技术人员手动（物理）更新的 microSDHC 闪存卡上会更方便。这也适用于未来的内存扩展，因为如果技术人员下次访问时需要，可以轻松地将现有的 4 GB 闪存卡替换为 8 GB 或更大的闪存卡（图 1）。图 1：Swissbit Class 10 microSDHC S-140u 存储卡，支持高达 104 MBytes/s 的速度，足以进行高速程序内存访问。（图片来源：图 1：Swissbit Class 10 microSDHC S-140u 存储卡，支持高达 104 MBytes/s 的速度，足以进行高速程序内存访问。（图片来源：SwissbitSwissbit））将千兆字节的嵌入式操作系统存储在经过物理更新的 microSDHC NAND 闪存卡上，与通过无线网络更新的闪存相比具有多项优势。在无线网络中，根据所使用的仲裁方案，更新 4 GB 或更多的嵌入式操作系统可能会从操作通信中窃取无线带宽。通过网络更新还需要一个两倍于正常大小的 microSDHC 卡，因为它需要足够的存储空间来运行操作系统以及容纳传入的更新。将千兆字节的嵌入式操作系统存储在经过物理更新的 microSDHC NAND 闪存卡上，与通过无线网络更新的闪存相比具有多项优势。在无线网络中，根据所使用的仲裁方案，更新 4 GB 或更多的嵌入式操作系统可能会从操作通信中窃取无线带宽。通过网络更新还需要一个两倍于正常大小的 microSDHC 卡，因为它需要足够的存储空间来运行操作系统以及容纳传入的更新。由于无线电活动以及更高的闪存写入电压和功率要求，通过无线更新闪存代码也会缩短电池寿命。
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