如今，嵌入式系統開發往往基于平臺模式。MCU平臺包括MCU及其相關器件（外延器件、配套器件等），集成開發環境（開發板、開發工具、中間件等），以及操作系統等。半導體廠商在推出一款MCU新產品時，一般都有相應的周邊器件、集成開發環境與操作系統來輔助支持。

因此，工程師在選擇一款MCU平臺進行嵌入式系統開發時，不僅要考慮MCU芯片自身的性能，還要考慮該MCU平臺是否能方便地實現代碼的移植和軟件的兼容，硬件設計是否可以進一步優化，從而節省開發時間、縮短產品上市周期。如果MCU平臺選擇得合適，產品的設計也就成功了一半。

隨著物聯網產業的蓬勃發展，出現的問題也越來越多：MCU平臺怎樣能讓開發的產品更好地做到安全的互聯互通？物聯網產業存在很多不同的協議標準，如何實現不同協議標準間的兼容，使產品的通用性更強？便攜設備對低功耗的需求越來越高，如何通過選擇適合的MCU平臺來應對這一挑戰？

業界聲音

多協議無線SoC助力物聯網應用加速部署、更新

Silicon Labs微控制器和傳感器產品高級營銷經理 ?ivind Loe

在物聯網領域內的主流無線技術包括：Wi-Fi (802.11)、采用網狀網絡的ZigBee 和Thread (802.15.4)，以及低功耗藍牙 (LE)。許多私有協議也被廣泛應用于工業物聯網應用，特別是在Sub-GHz頻段。每種協議都針對特定的應用需求，但是沒有一種協議能夠提供通用的、萬能的解決方案。Wi-Fi接入點無處不在，為流媒體和安防攝像頭等應用提供高帶寬。我們看到在家庭聯網市場中，802.15.4平臺上的ZigBee和Thread的出貨量穩步增長，尤其是在電源受限、電池供電的應用領域內。雖然現在已有了一個很大的ZigBee生態系統，但越來越多的開發人員正在將支持Thread的設備轉移到這些生態系統中，以便為未來的變化做好準備。

ZigBee已經建立了一套現在被稱為dotdot的、豐富的“集群庫”或應用層，它可以在Thread之上運行，以支持設備之間和網絡的互操作性。低功耗藍牙繼續快速增長，這得益于點對點連接的簡易性，以及與智能手機等移動設備連接的能力。藍牙網狀網絡規范目前還處于早期采用階段，這種新的網絡協議將如何在市場上發揮作用還有待觀察。

物聯網的一個重要新趨勢是多協議無線SoC的興起，它可以支持在單一SoC上進行多個協議之間的動態切換，如ZigBee和低功耗藍牙。這種多協議解決方案可實現物聯網應用的高級功能和互操作性，且不會帶來雙芯片架構的額外復雜性和硬件成本，從而將無線子系統物料清單（BOM）成本和尺寸降低達40%。動態多協議軟件允許用戶使用智能手機APP通過藍牙直接對ZigBee網狀網絡進行部署、更新、控制和監控。

多協議技術還可以通過藍牙信標擴展基于ZigBee的可連接照明和樓宇自動化系統，更輕松地在室內部署可擴展的、基于位置的服務基礎設施。通過向ZigBee網狀網絡添加低功耗藍牙功能，開發人員可以創建更易部署、使用和更新的下一代物聯網應用。我們相信，這種多協議的能力將是明年增長最快的趨勢之一。

為了滿足這一市場需求，Silicon Labs提供了一個無線Gecko多協議SoC的組合，支持ZigBee、Thread、低功耗藍牙和私有的無線連接。除了提供廣泛的連接選項之外，無線Gecko平臺還允許開發人員利用相同的工程專有技術和重用硬件和軟件，跨越多種應用來應對不同的需求。這種多協議方法在開發新產品時帶來了敏捷性和效率。

減少電流消耗仍然是便攜式物聯網設備市場的主要焦點。超低功率的MCU和無線SoC現在可以極大地減少芯片運行和深度休眠時的功耗，從而延長聯網設備的電池續航時間。為了充分發揮當今MCU和SoC的電流功耗規范，開發人員必須考慮許多因素。顯著提高電能效率的方法是，在執行代碼以及在發送或接收無線信號包時減少電流的消耗。這些電流應該盡可能低，這將有利于大多數時間都在工作的應用。然而在那些場景中，對許多僅靠很小電池運轉的聯網設備應用來說，很重要的是使其MCU盡可能多地處于休眠狀態。

休眠電流很重要，但是更重要的是MCU在休眠狀態下完成工作的能力。以Silicon Labs的Gecko MCU和 Wireless Gecko SoC為例，即使在深度休眠模式下，其絕大多數周邊功能還能繼續工作。這些功能包括多個模擬外設，如ADC、運算放大器、DAC、分段LCD驅動器、電容式觸摸傳感器、通信接口、多個定時器等；以及低功耗傳感器接口（LESENSE）等低功耗外設，它能自主精密地完成傳感器監控；還有外設反射系統（PRS），它自主地將不同的外設交互聯系在一起，并支持它們在深度休眠模式下互動。為了使低功耗平臺的效益最大化，關鍵是使其能夠應對廣泛的應用場景，從CPU和射頻部分經常工作的高占空比型應用，到其大部分時間都處于休眠模式、但同時仍然在監測其環境的休眠型應用。

MCU采用靈活安全的解決方案是物聯網產品開發的重中之重

Microchip Technology Inc.計算機產品部市場營銷經理Jeannette Wilson

單片機（MCU）為客戶提供充分的靈活性，可通過軟件算法、密鑰和證書存儲以及數據的加密/解密提高其平臺的安全性。在最基本的層面上，MCU可以使用軟件算法來執行對稱加密，從而實現安全通信。隨著用戶變得越來越復雜，并且希望使其連接的系統更安全，他們可以使用Microchip的CEC1702或SAM D51/E54等MCU，這些MCU現已包括用于公鑰加密的非對稱硬件加速器、用于認證和反克隆的哈希算法以及用于加密和解密數據的橢圓曲線。集成到MCU中的硬件加密加速器的運行速度遠快于軟件中運行的算法，有助于減小總體代碼長度。

除了對系統進行驗證外，確保MCU僅執行可信代碼，并提供安全固件更新的機制至關重要。這通過硬件驗證的啟動過程完成，以確保系統只能使用來自不可變源的代碼啟動。在MCU中的不可寫存儲器中，不可變源通常是非易失性的。

從運行在MCU上的SSL（安全套接字層）和TLS（傳輸層安全）等軟件解決方案到集成有高級硬件加密功能的MCU和MPU，Microchip可為客戶提供靈活、可擴展的MCU解決方案，從而實現安全連接并避免中間人、拒絕服務和后門攻擊。Microchip的解決方案還為安全固件更新提供了途徑，可保護系統免受惡意軟件或存儲器損壞的影響。

互操作性不是物聯網行業的新問題。目前，計算機、智能手機和“物體”使用不同的機制連接到互聯網。這就是采用靈活的安全解決方案來滿足這種不斷變化的趨勢至關重要的主要原因之一。

與各種各樣的物聯網標準類似，安全解決方案也不是一成不變的。重要的是，能夠創建一個可以安全認證并受到保護的唯一可信身份。有不同的方法來實現這種信任，并且可以根據特定系統所需的安全級別增加額外的措施。

本質上，開發人員可以使用我們的可擴展、模塊化解決方案，幫助其將Microchip的硬件和開發生態系統接入他們的應用中，而幾乎無需開銷。

選擇適合設計的MCU非常重要。過去，應用復雜性與功耗之間呈線性關系，但現在，Microchip可提供采用8位、16位和32位單片機的多種超低功耗產品解決方案。這使客戶能夠選擇合適的MCU來應對應用復雜性，同時仍然保持較低的功耗。也許應用只需將一個8位或16位單片機連接到互聯網。

為了增強這些低功耗設計的安全性，一種選擇是使用ATECC608A等配套芯片，此芯片提供基于硬件的安全密鑰存儲，可確保產品、產品運行的固件、支持產品的配件及產品連接的網絡節點不會遭到克隆、偽造或篡改。Microchip提供業內極其豐富的驗證器件，這些器件采用基于硬件的可信根存儲和加密對策，即使是最強大的攻擊也能輕松應對。要獲得更高的單片機性能，請考慮使用帶集成加密硬件加速器的單片機或微處理器。由于安全算法在硬件上的執行速度是固件的5到20倍，因此所需的處理能力更少，系統功耗也更低。

編輯視角

可以看到，工程師在選擇MCU平臺做嵌入式開發時有幾類問題要特別注意：①物聯網產品互聯互通時的安全性；②物聯網行業有很多不同的標準，如何能做到標準兼容、協議共通，是設計師要關注的重點；③還需要從技術角度更深入地了解不同的標準，才能把一些深入的產品問題解決掉，對工程師的專業知識要求比較高；④是低功耗，現在越來越多的產品對功耗有著極高的要求。上邊提到的公司的平臺和產品都是圍繞這4個主題打造的，目的是方便工程設計。

各大半導體廠商都在根據自己產品的特點，打造嵌入式開發平臺，包括硬件、軟件以及外圍設備，從而更好地加速物聯網產品落地，以及后續的更新換代工作。比如，TI公司在2017年發布了SimpleLink平臺，它集成了TI現有的產品，包括：MSP432 MCU，主要用作主機控制；不同無線SoC產品，包括藍牙SoC，MCU CC2640，支持2.4GHz、雙頻段的CC1350以及Sub 1 GHz的CC1310 MCU，還有WiFi的SoC產品CC3220。這樣打造平臺，有線連接、無線連接、云端全部可以互聯互通。

未來的趨勢是，嵌入式開發平臺不僅能夠充分地進行有線和無線的融合，還能夠集成以太網功能進行網絡連接，可以作為傳感的樞紐，連接到云端去傳輸數據，更可為產品提供低功耗設計選項。工程師們在設計時的可選功能越來越多，適合的嵌入式開發平臺定能讓產品設計事半功倍。