每個工程專案在開發實作的過程中可能會受到諸多因素的制約,其中最主要的三大因素是效能、功耗和價格,人們通常需要對這些因素做出權衡和折衷。以這三個因素為頂點構成三角形,每個項目都有其「側重點」,但根據產品、市場和時間會有不同的相對權重。

物聯網(IoT)相關應用的潛在成長為供應商及其設計團隊提供了新的機會,但也進一步擴大軟硬體工程方面的挑戰。硬體和軟體密切相關,共同組成了平台,需要採取多種策略來最大程度地降低跨平台設計的複雜性。這些策略包括:

限制感測器和變頻器(Transducer)輸入/輸出(I/O)

首先決定您的輸入/輸出需求是否採用固定或有限的數量和類型,或者是否需要擴展數量和提高類型的靈活性。這一決定會影響您對微控制器(MCU)和外部周邊設備的選擇。如果輸入/輸出不僅包含簡單的低壓數位點,還包括溫度感測器、馬達、甚至串列和並行格式的通訊線路,這一點就尤為關鍵。

使用外部認證射頻(RF)模組

很多情況下,獨立於核心應用處理器的模組都具有重要意義。雖然高度整合的單晶片解決方案在電路板空間、功率和成本方面頗具吸引力,但倘若無線通訊協議(protocol)、要求範圍、甚至法規要求有任何的變化或擴展,都需要對設計進行重大改變,或者需要採用新的MCU和射頻鏈路相關韌體。即便編碼部分很簡單(可能性不大),但MCU可能無法滿足新的要求,而且需要升級,因此增加了開發時間和風險。

以功率換取效能

弄清楚選擇的MCU在功率與效能矩陣中的正確位置。當您沿著所需效能的曲線往上移,將會遇到閾值點,因此不得不使用體積和功耗更大的MCU。當您沿著曲線下移時,所需資源減少,則可考慮使用體積小、功率低、價格便宜的MCU。

請確保所選的特定MCU支援各種複雜的速度、功能和功率模式,這樣才能優化操作順序,最大程度降低總能耗,應對需要大功耗的操作。

簡化安全性

一些處理器具有專用的硬體嵌入特性,提供自動安全功能,並且不依賴任何應用軟體,甚至所選的即時作業系統(RTOS)。這種方式可能會簡化您所面對的安全挑戰。如果您選的所有MCU都具有相同的嵌入式安全功能就更好了,因為無論選擇哪一種處理器,都可以跨越物聯網挑戰中的這個重要部分。

系統標準化

隨著對大小/效能要求的變化,需要對低功耗8/16位元MCU進行標準化,然後採用不同的記憶體大小(片上記憶體或外部記憶體);也可採用一個較大的32位元MCU,雖然在低階應用時會浪費一些容量,但具有代碼和驅動器一致的優勢,同時還能簡化物料清單(BOM)和測試過程。

作業系統選擇

在某些情況下,一台簡單、低成本的單執行緒作業系統便已足夠,但也有很多專案需要採用即時作業系統。無論採用哪一種作業系統,都需要對小型、中型和大型作業系統版本的可擴展性和可用性做出評估。必須瞭解清楚最小版本的大小及其相應的功能——您肯定不希望當專案完成80%時,在作業系統的能力「遇到瓶頸」。

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