物联网开发

降低物联网跨平台设计复杂性的十大策略

字号+ 作者:Stefan Ingenhaag 来源:eettaiwan 2017-02-14 10:19

物联网硬件和软件密切相关,共同组成了平台,需要采取多种策略来最大程度地降低跨平台设计的复杂性。

 

来源:https://vimeo.com/145406345


物联网硬件和软件密切相关,共同组成了平台,需要采取多种策略来最大程度地降低跨平台设计的复杂性。
 
每个工程项目在开发实作的过程中可能会受到诸多因素的制约,其中最主要的三大因素是效能、功耗和价格,人们通常需要对这些因素做出权衡和折衷。以这三个因素为顶点构成三角形,每个项目都有其“侧重点”,但根据产品、市场和时间会有不同的相对权重。
 
物联网(IoT)相关应用的潜在成长为供货商及其设计团队提供了新的机会,但也进一步扩大软硬件工程方面的挑战。硬件和软件密切相关,共同组成了平台,需要采取多种策略来最大程度地降低跨平台设计的复杂性。这些策略包括:
 
限制传感器和变频器(Transducer)输入/输出(I/O)
 
首先决定您的输入/输出需求是否采用固定或有限的数量和类型,或者是否需要扩展数量和提高类型的灵活性。这一决定会影响您对微控制器(MCU)和外部接口设备的选择。如果输入/输出不仅包含简单的低压数字点,还包括温度传感器、马达、甚至串行和并行格式的通讯线路,这一点就尤为关键。
 
使用外部认证射频(RF)模块
 
很多情况下,独立于核心应用处理器的模块都具有重要意义。虽然高度整合的单芯片解决方案在电路板空间、功率和成本方面颇具吸引力,但倘若无线通信协议(protocol)、要求范围、甚至法规要求有任何的变化或扩展,都需要对设计进行重大改变,或者需要采用新的MCU和射频链路相关固件。即便编码部分很简单(可能性不大),但MCU可能无法满足新的要求,而且需要升级,因此增加了开发时间和风险。
 
以功率换取效能
 
弄清楚选择的MCU在功率与效能矩阵中的正确位置。当您沿着所需效能的曲线往上移,将会遇到阈值点,因此不得不使用体积和功耗更大的MCU。当您沿着曲线下移时,所需资源减少,则可考虑使用体积小、功率低、价格便宜的MCU。
 
请确保所选的特定MCU支持各种复杂的速度、功能和功率模式,这样才能优化操作顺序,最大程度降低总能耗,应对需要大功耗的操作。
 
简化安全性
 
一些处理器具有专用的硬件嵌入特性,提供自动安全功能,并且不依赖任何应用软件,甚至所选的实时操作系统(RTOS)。这种方式可能会简化您所面对的安全挑战。如果您选的所有MCU都具有相同的嵌入式安全功能就更好了,因为无论选择哪一种处理器,都可以跨越物联网挑战中的这个重要部分。
 
系统标准化
 
随着对大小/效能要求的变化,需要对低功耗8/16位MCU进行标准化,然后采用不同的内存大小(片上内存或外部内存);也可采用一个较大的32位MCU,虽然在低阶应用时会浪费一些容量,但具有代码和驱动器一致的优势,同时还能简化物料清单(BOM)和测试过程。
 
操作系统选择
 
在某些情况下,一台简单、低成本的单线程操作系统便已足够,但也有很多项目需要采用实时操作系统。无论采用哪一种操作系统,都需要对小型、中型和大型操作系统版本的可扩展性和可用性做出评估。必须了解清楚最小版本的大小及其相应的功能——您肯定不希望当项目完成80%时,在操作系统的能力“遇到瓶颈”。






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