如何為物聯網產品挑選合適的單片機？

物聯網（IoT）使我們通過互聯網與世界各地之間的聯系更加緊密。其中，單片機是電子產品中的微型獨立設備，它們可以連接和控制所有可能連接到Internet的事物。

單片機旨在執行特定功能，并且可以集成到幾乎所有東西中，從工業設備、倉庫庫存物品、可穿戴設備，到家用電器等等。

一、微處理器和單片機之間的區別

微處理器在設計上與單片機不同。微處理器內部只有CPU，并且沒有內存支持。另一方面，單片機具有CPU、RAM、ROM和其他外圍設備，它們都嵌入在芯片中。有時單片機也稱為單片機或MCU。目前，有成千上萬的單片機具有針對不同用例設計的多種功能。

二、物聯網設備的單片機類型

目前，制造商生產了許多具有不同規格和配置的不同單片機。因此，可以基于存儲器，架構和位來劃分單片機。

例如，以下是一些基于位的單片機：

（1）8位單片機，用于執行邏輯和算術運算。
（2）16位單片機以更高的精度和更好的性能執行操作。
（3）通常部署在家用電器和醫療設備中的32位單片機。他們可以執行算術以及邏輯運算。
（4）64位單片機。

基于架構的單片機：

馮·諾依曼（Von Neumann）：在這種體系結構中，CPU與一條數據和地址總線進行通信，同時與RAM和ROM進行通信。
哈佛：在這種體系結構中，CPU有兩條獨立的總線。它們是地址總線和數據總線，用于與RAM和ROM進行通信。

三、哪種單片機最適合你的物聯網需求？

如果你要構建物聯網產品，那么選擇合適的單片機將決定你產品的成功。例如，在智能家電產品中添加1MB RAM和大功率單片機毫無意義。

IoT開發人員和組織中使用的領先架構為：

（1）ARM；
（2）MIPS；
（3）X86。

單片機的選擇在很大程度上取決于你的物聯網產品的功能要求，例如它是否需要低功耗、高性能、無線連接或高端安全性。

通常，行業中的物聯網產品更加復雜，并且具有更多的計算能力和能源約束。因此，它需要更多的細分市場，但會提高評估你的單片機需求的標準。

四、單片機的處理能力

處理速度對于物聯網產品至關重要，盡管某些物聯網產品可以低速運行，但有些產品要求單片機提供更高的速度，因此它們可以執行更苛刻的任務。

你的物聯網設備可能大小，可以執行簡單的感應功能或將原始數據發送回控制中心。它甚至可以從多個來源收集數據，執行本地分析，然后執行請求。無論功能、環境及其操作活動如何，單片機都需要足夠的處理來執行功能和任務。

五、單片機的存儲容量

基于內存量的單片機選擇非常重要，因為處理速度和單片機的整體性能取決于內存大小。不同的單片機通常具有兩個組件，具有不同的存儲容量：

ROM：它將應用程序存儲在單片機中。尺寸越大，變得越復雜。
RAM：通常執行兩項功能，即讀取和寫入存儲的數據。此外，它保存要由處理器分析的數據并采取措施。

有關主要單片機的內存大小信息，請在我們的網站上查看本文的原始版本。

六、單片機的功耗

首先，對于物聯網產品，單片機必須具有高能效。通常，為物聯網設備構建單片機的制造商面臨性能和功率挑戰，特別是對于可穿戴和電池供電的設備。

例如，智能恒溫器中的單片機會不時地喚醒，以檢查溫度并根據發現的結果調整空調溫度。

在上述情況下，單片機會消耗大量功率，而功耗應該盡可能少。

七、單片機中的快速喚醒時間（RPC）

超低功耗應用通常在最低功耗模式下花費最多的時間，喚醒以執行任務或測量，然后快速重新進入最低功耗模式。

因此，選擇具有超低功耗和最快喚醒時間的MCU非常重要。

相對較慢的喚醒時間會浪費能量，因為MCU在這段時間內無法執行任何其他任務。結果，喚醒時間較慢的MCU無法實現物聯網連接設備所需的最佳低功耗。

八、單片機中的網絡連接接口

單片機使用網絡接口與本地其他設備進行交互，并將數據推送到IoT應用程序進行任何分析。此外，它們旨在支持一種或多種網絡協議，例如Wifi，藍牙，蜂窩網絡（例如2G/3G甚至是RFID）。

物聯網設備可以通過有線連接（例如，智能建筑和家庭）進行連接，也可以通過無線連接進行連接。因此，你必須確定物聯網設備的實用程序，然后確定其網絡要求。

九、單片機的硬件和運行成本

對于不同的用例，單片機的成本可能會有所不同。此外，某些單片機甚至會為特定的設備驅動程序收取一定的許可費，但是隨著你擴大項目規模，總體成本將為你帶來更高的價值。

十、社區和制造商對主要單片機的支持

更具體地說，技術文檔、制造商和網絡社區支持對于開發物聯網項目至關重要。全面的文檔可幫助初次使用單片機，需要指導和信息的任何人就規格，功能以及編程和使用方法做出明智的決定。

此外，最有可能提供制造商支持，但是社區支持至關重要，因為在這里，你將聽到有關實際問題，實現錯誤以及創新產品的所有秘密的地方。

十一、單片機中輸入/輸出端口的數量

單片機中的端口充當從傳感器到設備的輸入通道，以及從設備到傳感器通信的輸出通道。I/O端口可以是數字或模擬端口。數字端口處理簡單的邏輯，例如“是”或“否”類型輸入。此外，模擬端口用于連續輸入/輸出。例如，溫度或速度。

根據你的物聯網產品要求，你可能需要幾個或多個端口。因此，一旦定義了數據格式和其他要求，就可以根據所需的I / O端口的類型和數量來確定單片機。

十二、單片機的安全性

在數字時代，保護數據安全是使用物聯網設備的單片機設計人員和最終消費者最關心的問題。通常，主要單片機的制造商會部署安全措施，例如數據加密和屏蔽層，以防止任何惡意活動的訪問。此外，他們正在構建可以與單片機集成的更專用的安全芯片，以安全地存儲加密密鑰和用戶憑證。

關于這一點，以下是每個開發人員在選擇單片機之前應評估的一些標準安全功能：

十三、防止篡改和逆向工程

攻擊者通常會將注入的代碼放入目標物聯網設備或單片機中。成功注入代碼后，他們將執行代碼以完全控制設備及其大腦（即單片機）。

此外，單片機還可以打開你的設備來逆轉工程問題，在此情況下，有人可以通過將一些算法放入設備中來區分某些功能，并從你的創新中受益。

根據設備及其使用情況，后果可能很糟。為了防止此類攻擊，某些單片機具有內置的篡改檢測功能，可檢測到這些活動并保護設備免受僵尸網絡的攻擊，從而攻擊同一網絡上的其他僵尸網絡。

十四、密碼引導加載程序

制造商通常會為單片機發布固件和其他安全更新，而加密引導加載程序則提供了安全更新?；旧?，引導加載程序會在更新之前對安全密鑰進行加密，以防止在更新過程中泄漏任何信息。

十五、加密硬件加速器

加密和解密的加密過程會消耗單片機的內存和處理能力，這會減慢計劃執行的其他活動或事件的速度。有時，制造商會將硬件加速器與某些算法集成到單片機中，以加快此過程。除了加速器芯片外，加密效率還很大程度上取決于他們使用的算法。

十六、導電屏蔽層

單片機通常使用諸如藍牙，Wifi等網絡接口與其他設備或應用程序進行通信。有時，攻擊者使用奇怪的算法讀取內部信號，以進入單片機內部并控制設備。

導電屏蔽層可防止對內部信號進行任何形式的讀取和寫入。最后，如果你作為開發人員或組織希望在下一個項目中采用單片機，請考慮這些安全功能的可用性。

十七、物聯網單片機中的內存保護單元

通常在單片機中部署內存保護單元，以定義對內存位置的訪問規則，這有助于單片機控制可以讀取，寫入或執行的內存。雖然，內存保護單元并未內置于單片機中，因為有些制造商將其與單片機集成在一起，而有些則沒有。因此，建議選擇支持存儲器保護單元集成的單片機。

結論

物聯網設備通常對單片機的高性能和低功耗有苛刻的要求，這些單片機為外圍設備和軟件的交互提供可靠的支持。