如今，嵌入式系統開發往往基於平臺模式。MCU平臺包括MCU及其相關器件（外延器件、配套器件等），整合開發環境（開發板、開發工具、中介軟體等），以及作業系統等。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、整合開發環境與作業系統來輔助支援。

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晶片自身的效能，還要考慮該MCU平臺是否能方便地實現程式碼的移植和軟體的相容，硬體設計是否可以進一步優化，從而節省開發時間、縮短產品上市週期。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相容，使產品的通用性更強？便攜裝置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微控制器和感測器產品高階營銷經理 Øivind Loe 

在物聯網領域內的主流無線技術包括：Wi-Fi (802.11)、採用網狀網路的ZigBee 和Thread (802.15.4)，以及低功耗藍芽 (LE)。許多私有協議也被廣泛應用於工業物聯網應用，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頻寬。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援Thread的裝置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“叢集庫”或應用層，它可以在Thread之上執行，以支援裝置之間和網路的互操作性。低功耗藍芽繼續快速增長，這得益於點對點連線的簡易性，以及與智慧手機等移動裝置連線的能力。藍芽網狀網路規範目前還處於早期採用階段，這種新的網路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，它可以支援在單一SoC上進行多個協議之間的動態切換，如ZigBee和低功耗藍芽。這種多協議解決方案可實現物聯網應用的高階功能和互操作性，且不會帶來雙晶片架構的額外複雜性和硬體成本，從而將無線子系統物料清單（BOM）成本和尺寸降低達40%。動態多協議軟體允許使用者使用智慧手機APP通過藍芽直接對ZigBee網狀網路進行部署、更新、控制和監控。

多協議技術還可以通過藍芽信標擴充套件基於ZigBee的可連線照明和樓宇自動化系統，更輕鬆地在室內部署可擴充套件的、基於位置的服務基礎設施。通過向ZigBee網狀網路新增低功耗藍芽功能，開發人員可以建立更易部署、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，支援ZigBee、Thread、低功耗藍芽和私有的無線連線。除了提供廣泛的連線選項之外，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體和軟體，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行動式物聯網裝置市場的主要焦點。超低功率的MCU和無線SoC現在可以極大地減少晶片執行和深度休眠時的功耗，從而延長聯網裝置的電池續航時間。為了充分發揮當今MCU和SoC的電流功耗規範，開發人員必須考慮許多因素。顯著提高電能效率的方法是，在執行程式碼以及在傳送或接收無線訊號包時減少電流的消耗。這些電流應該儘可能低，這將有利於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裝置應用來說，很重要的是使其MCU儘可能多地處於休眠狀態。

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，其絕大多數週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、電容式觸控感測器、通訊介面、多個定時器等；以及低功耗感測器介面（LESENSE）等低功耗外設，它能自主精密地完成感測器監控；還有外設反射系統（PRS），它自主地將不同的外設互動聯絡在一起，並支援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佔空比型應用，到其大部分時間都處於休眠模式、但同時仍然在監測其環境的休眠型應用。

MCU採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

微控制器（MCU）為客戶提供充分的靈活性，可通過軟體演算法、金鑰和證書儲存以及資料的加密/解密提高其平臺的安全性。在最基本的層面上，MCU可以使用軟體演算法來執行對稱加密，從而實現安全通訊。隨著使用者變得越來越複雜，並且希望使其連線的系統更安全，他們可以使用Microchip的CEC1702或SAM D51/E54等MCU，這些MCU現已包括用於公鑰加密的非對稱硬體加速器、用於認證和反克隆的雜湊演算法以及用於加密和解密資料的橢圓曲線。整合到MCU中的硬體加密加速器的執行速度遠快於軟體中執行的演算法，有助於減小總體程式碼長度。

除了對系統進行驗證外，確保MCU僅執行可信程式碼，並提供安全韌體更新的機制至關重要。這通過硬體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程式碼啟動。在MCU中的不可寫儲存器中，不可變源通常是非易失性的。

從執行在MCU上的SSL（安全套接字層）和TLS（傳輸層安全）等軟體解決方案到整合有高階硬體加密功能的MCU和MPU，Microchip可為客戶提供靈活、可擴充套件的MCU解決方案，從而實現安全連線並避免中間人、拒絕服務和後門攻擊。Microchip的解決方案還為安全韌體更新提供了途徑，可保護系統免受惡意軟體或儲存器損壞的影響。

互操作性不是物聯網行業的新問題。目前，計算機、智慧手機和“物體”使用不同的機制連線到網際網路。這就是採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，能夠建立一個可以安全認證並受到保護的唯一可信身份。有不同的方法來實現這種信任，並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充套件、模組化解決方案，幫助其將Microchip的硬體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，應用複雜性與功耗之間呈線性關係，但現在，Microchip可提供採用8位、16位和32位微控制器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來應對應用複雜性，同時仍然保持較低的功耗。也許應用只需將一個8位或16位微控制器連線到網際網路。

為了增強這些低功耗設計的安全性，一種選擇是使用ATECC608A等配套晶片，此晶片提供基於硬體的安全金鑰儲存，可確保產品、產品執行的韌體、支援產品的配件及產品連線的網路節點不會遭到克隆、偽造或篡改。Microchip提供業內極其豐富的驗證器件，這些器件採用基於硬體的可信根儲存和加密對策，即使是最強大的攻擊也能輕鬆應對。要獲得更高的微控制器效能，請考慮使用帶整合加密硬體加速器的微控制器或微處理器。由於安全演算法在硬體上的執行速度是韌體的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，如何能做到標準相容、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瞭解不同的標準，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，包括硬體、軟體以及外圍裝置，從而更好地加速物聯網產品落地，以及後續的更新換代工作。比如，TI公司在2017年釋出了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，包括藍芽SoC，MCU CC2640，支援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，有線連線、無線連線、雲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，還能夠整合乙太網功能進行網路連線，可以作為感測的樞紐，連線到雲端去傳輸資料，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。