微控制器是物聯(lián)網(wǎng)中部署中最常用的組件之一，但需要考慮為每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目選擇合適的微控制器。

　　這個(gè)小型集成電路通常包括處理器、存儲(chǔ)器、輸入和輸出外圍設(shè)備——，所有這些都包含在一個(gè)芯片上。專用于控制有限數(shù)量的功能——，通常只是單一操作，如調(diào)節(jié)中機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)行。微控制器被設(shè)計(jì)來(lái)執(zhí)行特定的任務(wù)，然后它被嵌入到中，系統(tǒng)中，在那里它總是運(yùn)行這個(gè)功能。

　　微控制器單元（MCU）及其RAM、ROM和外圍設(shè)備可以獨(dú)立運(yùn)行。獨(dú)立運(yùn)行，特別是體積小，自然適合物聯(lián)網(wǎng)部署。它還節(jié)能，這意味著它的運(yùn)營(yíng)成本低，可以支持?jǐn)U展的移動(dòng)性和遠(yuǎn)程部署。它的軟件控制架構(gòu)使它變得敏捷。

　　“當(dāng)你想到物聯(lián)網(wǎng)中的所有智能事物、小玩意和設(shè)備時(shí)，你實(shí)際上是在談?wù)撐?a target="_blank">控制器的世界。在許多情況下，微控制器是這些小設(shè)備的大腦，它們通常對(duì)處理響應(yīng)、電池壽命或傳感器數(shù)據(jù)收集有非常具體的要求，”虛擬桌面搜索的物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)技術(shù)執(zhí)行副總裁克里斯托弗隆美爾，說(shuō)。

　　物聯(lián)網(wǎng)微控制器的需求正在增長(zhǎng)

　　根據(jù)GrandViewResearch 2020年2月發(fā)布的報(bào)告，2019年微控制器的出貨量超過(guò)300億臺(tái)。據(jù)該研究公司稱，多功能設(shè)備（如車輛、機(jī)器人、醫(yī)療設(shè)備、移動(dòng)無(wú)線電和家用電器）對(duì)中嵌入式控制系統(tǒng)的需求不斷增長(zhǎng)，推動(dòng)了市場(chǎng)的發(fā)展。

　　GrandViewResearch預(yù)測(cè)，2019年全球微控制器市場(chǎng)將達(dá)到208.2億美元，2027年將達(dá)到477.4億美元，未來(lái)7年復(fù)合年增長(zhǎng)率為10.8%。該公司將這一增長(zhǎng)歸因于汽車和工業(yè)領(lǐng)域自動(dòng)化和人工智能應(yīng)用的增加。

　　物聯(lián)網(wǎng)處理器是市場(chǎng)上使用最廣泛的微處理器類型之一。事實(shí)上，物聯(lián)網(wǎng)/嵌入式應(yīng)用在中使用的單片機(jī)數(shù)量是CPU的85倍以上，”隆美爾說(shuō)。

　　物聯(lián)網(wǎng)微控制器的功能

　　物聯(lián)網(wǎng)連接產(chǎn)品和服務(wù)提供商digi international Wireless Design Service Department的高級(jí)首席解決方案架構(gòu)師KevinEichhorst表示，微控制器為物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)了智能。

　　考慮使用傳感器來(lái)確定油箱是空的、滿的還是介于兩者之間。傳感器可以進(jìn)行測(cè)量，但集成無(wú)線電的微控制器必須知道測(cè)量結(jié)果，并指示信息返回到中，中心，如監(jiān)測(cè)站。專業(yè)服務(wù)公司EY的全球物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)導(dǎo)者M(jìn)iroslawRyba表示，“微控制器通過(guò)實(shí)現(xiàn)解決方案流程的自主執(zhí)行，為物聯(lián)網(wǎng)解決方案網(wǎng)絡(luò)的分布式部分帶來(lái)自動(dòng)化，從而在邊緣做出協(xié)調(diào)決策。”

　　然而，并非所有物聯(lián)網(wǎng)部署都使用微控制器。有些使用中央處理器，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，專用集成電路或圖形處理器。較大的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，如網(wǎng)關(guān)和邊緣服務(wù)器，需要較少的專業(yè)計(jì)算，通常使用CPU為更多的通用軟件和操作系統(tǒng)堆棧提供更高的性能和支持。

　　隆美爾說(shuō)：“然而，即使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可能使用另一個(gè)處理器作為系統(tǒng)的主要計(jì)算單元，微控制器仍然可以用于設(shè)計(jì)更復(fù)雜的子系統(tǒng)和外圍計(jì)算。”它們?cè)跐M足實(shí)時(shí)、基于傳感器和冗余要求方面的實(shí)用性使其成為許多項(xiàng)目的明確選擇。“

　　選擇微控制器

　　物聯(lián)網(wǎng)微控制器、產(chǎn)品類型（包括8位、16位和32位）以及用于進(jìn)一步市場(chǎng)細(xì)分的用例的制造商很多，這使得選擇標(biāo)準(zhǔn)成為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的重要組成部分。

　　Ryba說(shuō)：“定義物聯(lián)網(wǎng)微控制器組件規(guī)范的核心因素是用例本身，用例定義了一組必要的功能和非功能特性。”

　　公司的技術(shù)政策以及市場(chǎng)和政府法規(guī)也應(yīng)該影響選擇決策。專家表示，選擇標(biāo)準(zhǔn)包括：

• 　　功能性和非功能性使用的適用性；
• 　　支持和發(fā)展因素；
• 　　運(yùn)營(yíng)成本；
• 　　環(huán)境、健康和安全風(fēng)險(xiǎn)及相關(guān)緩解成本；

　　網(wǎng)絡(luò)安全有風(fēng)險(xiǎn)

　　Eichhorst說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)工程師還應(yīng)該考慮微控制器的接口以及微控制器的內(nèi)存、速度和功耗。例如，工程師可能需要知道微控制器是否集成了藍(lán)牙。

　　艾希霍斯特說(shuō)，工程師應(yīng)該考慮外部因素，比如微控制器是否會(huì)成為極端溫度或條件下使用的物聯(lián)網(wǎng)部署的一部分。例如，空間系統(tǒng)中使用的微控制器必須抗輻射。

　　專家還強(qiáng)調(diào)，在為物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目選擇合適的微控制器時(shí)，需要進(jìn)行廣泛的思考。

　　隆美爾說(shuō)：“現(xiàn)在，工程組織在考慮選擇單片機(jī)時(shí)，必須關(guān)注單片機(jī)對(duì)整個(gè)設(shè)備設(shè)計(jì)和部署周期的影響，而不是考慮速度和能源供應(yīng)。”特別是，鑒于軟件開(kāi)發(fā)流程對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備功能和差異化的重要性，單片機(jī)供應(yīng)商應(yīng)該為軟件開(kāi)發(fā)流程帶來(lái)價(jià)值。

　　隆美爾的公司對(duì)工程師進(jìn)行了一項(xiàng)民意調(diào)查，詢問(wèn)他們?cè)谶x擇處理器時(shí)最重要的是什么，發(fā)現(xiàn)越來(lái)越多的人引用了與軟件和工具相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。

　　隆美爾說(shuō)：“除了獲得一套集成軟件和開(kāi)發(fā)解決方案以幫助加快開(kāi)發(fā)速度變得越來(lái)越重要之外，在選擇單片機(jī)時(shí)考慮其他獨(dú)特的設(shè)計(jì)要求通常也很重要。長(zhǎng)生命周期支持在工業(yè)部門非常重要，任何電池供電設(shè)備的功耗考慮也是如此。”