物联网在未来将扮演主要角色 物联网关键技术

  尽管物联网可能还在兴起过程中,但作为一个行业似乎已经到来。 其潜力正推动着各个方面的发展,事必将影响我们所生活的世界。 未来数十年设备互联将会很普遍,这完全是颠覆性的。

  尽管物联网在未来将扮演主要角色,但离不开电子行业的许多既有部门。

  据 Gartner 预测,到 2020 年将有 260 亿设备连接在一起,因此物联网 (IoT) 成为今年嵌入式世界展览会的重头戏的毫不奇怪的。 许多人将物联网技术视为半导体行业曾经以来出现的单一最重要的趋势,因为这一技术正持续从概念走向商业化,其发展很可能超出其原有范围。

  MCU 开发

  预期未来几年将有众多智能节点出现,对更小微控制器的需求也与日俱增,制造商不得不面对将更多的功能打包到更小的封装中的挑战。Freescale 在 嵌入式世界大会上宣布推出目前最小的微控制器 Kinetis KL03,尺寸仅为 1.6 X 2.0 mm。 这比其前一代整整小了 15%,该公司将 MCU 的小型化视为物联网革命的关键驱动因素。 该器件同时仍采用 ARM? Cortex?-M0+ 内核为心脏,这是业界最具功效的 32 位 ARM 内核。 它同时具有一个高速 12 位 ADC、一个基于 ROM 的引导加载器(允许厂设编程和在线式固件升级)以及一个用于 ADC 的内部电压基准源。 配备 ADC 将允许器件与模拟传感器对接,这在物联网传感器节点中将会普遍应用。 正如 Freescale 所述,“尺寸不再是将微控制器纳入边缘节点器件障碍,我们能够开始重新界定什么对物联网是可能的。”

  Freescale 的 Kinetis KL03

 

  图 1:Freescale 的 Kinetis KL03 采用迄今最小的封装。

  会上,STMicroelectronics 对 其最近发布的 STM32L0x 系列做了推广。该器件也是基于 Cortex-M0+,且目标针对类似应用,尺寸为 3 mm X 3 mm,虽然没有 Freescale 的 KL03 的小, 但仍可以在微小的封装中实现重要的功能。 其上限频率比 KL03 低(32 MHz 对 48 MHz),但均工作在 1.71 V 电压下,而且据 ST 所称,L0x 能在整个电压范围内全速工作。 或许更为重要的是,该器件也能在其整个扩充工作温度范围内(高至 125°C)持续工作在同样低的电流下,这也是 ST 所称的,使之成为工业应用“首选”的主要原因。 按照 ST 所述,该器件还拥有业内电流消耗最低的 ADC,12 位分辨率、每秒 100 K 采样速度下仅消耗 48 ?A,同时其基于硬件的过采样功能能够在不增加转换电流的情况下进行 16 位采样(尽管要花更多的时间进行转换)。

  对于使用 USB 连接的物联网应用来说,L0 范围内的某些器件提供了一个无晶体 USB 2.0 FS 接口(因为集成了一个 48 MHz 振荡器),同时支持电池充电检测功能。

  尽管 ARM 的 Cortex-M 系列内核已经成为 MCU 的“事实”架构,但仍有许多专有解决方案需提供和有待开发。 一个实时实例就是来自 FTDI 的 全新面向应用的控制器 MCU 系列,正如其命名一样,目标针对具体应用领域。 该系列的第一个器件是 FT51,设计旨在解决控制系统问题,且基于经典的 8051 内核。 展会上一同发布的还有 FT900,它采用专有的 32 位 RISC 内核,目标针对高性能系统,如视频成像、多媒体和其它要求苛刻、涉及大量数量处理的成本敏感型应用。

  FT51 达到 48 MIPS 性能,集成 USB 集线器(作为 FTDI“起点”的 USB 技术),如此便可级联子系统。 它同时拥有各种各样的 ADC/DAC 外设,支持传感器 (IoT) 对接。 FT900 在 100 MHz 时达到 293 DMIPS 的性能,据 FTDI 所称,这是通过使用影子 RAM 储存程序记忆来实现的,因此允许内核运行在零瓦等待状态。 8 位和 32 位器件加入之后,丰富了 FTDI 的 MCU 产品家族,另外该产品族中还拥有 16 位的纽带型器件。

  来自 FTDI 的面向应用的控制器 MCU 系列