連接和計算是物聯網的兩大支柱。隨著無線電技術在吞吐量和能力方面的提高，對構成系統大腦的嵌入式計算的需求也必須發展。他們有。如今僅消耗毫瓦功率的低成本微控制器比 1990 年代后期基于奔騰 II 的臺式 PC 具有更高的計算能力。物聯網設備在計算能力和所需帶寬方面形成了一系列功能——從計算步數的鞋子到需要流式傳輸高分辨率圖像和視頻的數碼相機。同樣，一系列微控制器/片上系統 （SoC） 架構和無線電技術可用于創建高效的系統。但是，從無數可用的選項中進行選擇并不總是那么簡單。有時它甚至是違反直覺的。

MCU供應商擁有一系列專有CPU內核已有很長時間了。但是，在當今世界，您的設計有望與生態系統中的其他設備兼容，并且您的智力投資將是可重復使用的。這促使MCU供應商選擇標準處理架構來構建其控制器。ARM成為大多數MCU制造商事實上的選擇。ARM處理器是計算和連接革命的核心，提供了廣泛的處理器產品組合，可用于從傳感器到智能手機再到超級計算機。

具有電池供電的低功耗物聯網設備通常使用低帶寬、高效的無線電技術（如 BLE）使用短時間的數據突發與其他節點進行通信。設計用于支持這些無線電模塊的處理器需要匹配連接、應用和電源要求。Cortex M0+ 和 M4 等入門級微控制器是這些節能、低成本物聯網設計的最佳選擇。M0+具有極低門數的優點，使得將M0+與無線電集成在芯片面積方面非常經濟高效。M0+足以運行典型的BLE堆棧以及相對較輕的應用程序。另一方面，M4在此功率范圍內具有很高的能效，除了無線電堆棧外，還可以處理相對復雜的應用代碼。

對于某些應用，設計人員更喜歡同時使用 M4 和 M0+ 內核的組合。這種設計方法通常稱為異步多核體系結構。多核MCU集成了足夠的資源，使CPU能夠并行處理密集型任務，并利用多任務處理效率。這些還允許開發人員有效地將系統事件分配給特定內核，從而滿足適當的功耗和性能目標。例如，在雙核可穿戴設計中，可以將無線連接和傳感器接口等周期性功能分配給M0+代碼，而M4可以在RTOS環境中運行應用代碼，而無需處理許多外部中斷。

另一方面，Wi-Fi應用程序需要功能更強大的處理器。對于需要確定性和實時性能的應用，如路由器，Cortex R 系列是事實上的選擇。但是，更高時鐘的 M4 或 M7 也可能足以滿足入門級 Wi-Fi 應用的需求。另一方面，應用（A 系列）處理器為高吞吐量（例如 802.11ac）和更高的應用復雜性提供必要的硬件和軟件功能。

一旦設備連接到網絡，就會引入被黑客入侵的可能性。因此，物聯網設備的安全性是一個不容商量的要素，無論設備是個人可穿戴手環還是聯網汽車。所有級別都需要數據保護，包括存儲、處理和通信期間，以確保系統可靠性。此外，處理數據的任何軟件或固件也應受到保護。這種安全性可以在兩個級別上啟用 - 硬件和軟件。強大的物聯網安全產品組合使開發人員能夠保護其設備免受所有類型的漏洞的影響，同時部署最符合其應用程序需求的安全級別。大多數MCU供應商提供具有加密和篡改保護功能的內置硬件。最新的 Cortex M 系列 CPU（如 M23、M33 和 M35P）也提供了內置于 CPU 子系統中的安全功能，從而為 使用 M0+、M4 和 M7 的現有物聯網節點提供了安全升級路徑。

除了集成無線電和CPU之外，其他幾個外設也理想地集成到同一個芯片中，以提供類似SOC的功能。例如，要構建智能可穿戴設備，您需要一個用于無線通信的BLE控制器，一個用于用戶界面實現的觸摸MCU和顯示驅動程序，以及一個用于運行應用的主MCU。這些多MCU的功能可以通過集成外設的單個高度集成的多核MCU提供。

功能豐富的MCU的推出在單芯片架構中帶來了更高的系統集成度，已經擴展到滿足基于物聯網的應用的要求。例如，物聯網MCU還集成了用于傳感器接口的模擬前端（AFE）、用于傳感器融合的計算引擎（ARM CPU）、片上存儲器、連接（BLE）和電容式觸摸接口（CapSense），使設計人員能夠為下一代便攜式物聯網應用構建緊湊的小尺寸設計。這些功能集成在單個芯片中不僅降低了空間需求，還降低了系統成本和功耗。

審核編輯：郭婷