為您的物聯網項目選擇合適的微控制器單片機(MCU)的指南
什么是物聯網中的單片機(MCU)微控制器？

微控制器是托管在微芯片上的小型、獨立的計算機。它們可以連接和控制所有可以連接到互聯網的事物。微控制器旨在執(zhí)行特定功能，它們可以集成到幾乎任何東西中，從工業(yè)設備、倉庫庫存物品、可穿戴設備到家用電器等等。

物聯網 (IoT) 使我們的超鏈接世界變得更加緊密。
單片機(MCU)微控制器和微處理器的區(qū)別

微處理器的設計不同于微控制器。微處理器內部只有一個 CPU，沒有內存支持，而另一方面，微控制器具有 CPU、RAM、ROM 和其他外圍設備，它們都嵌入在芯片上。微控制器 - 微處理器

有時它也被稱為微型計算機或單芯片計算機。目前，有大量具有針對不同用例設計的各種功能的微控制器。
物聯網設備的微控制器類型

制造商生產具有不同規(guī)格和配置的不同微控制器。因此，微控制器可以根據內存、架構和位進行劃分。微控制器

例如，以下是一些基于位的微控制器：

    用于執(zhí)行邏輯和算術運算的 8 位微控制器。
    16 位微控制器以更高的精度和更好的性能執(zhí)行操作。
    32 位微控制器，通常部署在電器和醫(yī)療設備中。它們可以進行算術運算，也可以進行邏輯運算。
    64位微控制器

基于架構的物聯網單片機(MCU)微控制器：

    馮諾依曼：在這種架構中，CPU 與單個數據和地址總線通??信，同時與 RAM 和 ROM 通信。
    哈佛：在這種架構中，CPU 有兩條獨立的總線；這些是與 RAM 和 ROM 通信的地址總線和數據總線。

哪種微控制器適合您的物聯網需求？

如果您正在構建物聯網產品，選擇合適的物聯網微控制器將決定您產品的成功與否。例如，在智能家電產品中添加 1MB RAM 和大功率微控制器是沒有意義的。

? 的物聯網開發(fā)人員和組織使用的領先架構是：

    手臂
    MIPS
    X86

微控制器的選擇很大程度上取決于您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，工業(yè)中的物聯網產品更復雜，并且具有更多的計算能力和能源限制。因此，它需要更多利基但更先進的標準來評估您的微控制器需求。

在這方面，我們精心挑選了一些主要標準來評估哪種微控制器適合您。

單片機(MCU)微控制器的處理能力

處理速度對于物聯網產品來說至關重要，雖然有些物聯網產品可以低速運行，但有些需要微控制器提供更高的速度，才能執(zhí)行要求更高的任務。

您的物聯網設備可小可大，它可以執(zhí)行簡單的傳感功能或將原始數據發(fā)送回控制中心。它甚至可以從多個來源收集數據，執(zhí)行本地分析，然后執(zhí)行請求。

無論功能、環(huán)境及其操作活動如何，物聯網微控制器都需要足夠的處理來執(zhí)行功能和任務。

單片機(MCU)微控制器的內存容量

基于內存量的微控制器選擇非常重要，因為微控制器的處理速度和整體性能取決于內存大小。

不同的微控制器具有不同的內存容量，通常分為兩個組件：

ROM：將應用程序存儲在微控制器中。尺寸越大，它變得越復雜。

RAM：它通常執(zhí)行兩個功能，即讀取和寫入存儲的數據。此外，它保存要由處理器分析并采取行動的數據。

有關主要物聯網微控制器的內存大小信息，請在我們的網站上查看本文的原始版本。

單片機(MCU)微控制器的功耗

對于物聯網產品，微控制器首先需要節(jié)能。為物聯網設備構建微控制器的制造商通常面臨性能和功耗挑戰(zhàn)，尤其是可穿戴設備和電池供電設備。

例如，智能恒溫器中的微控制器每隔一段時間就會喚醒以檢查溫度并根據其發(fā)現調整空調溫度。

在上述情況下，微控制器會消耗大量功率，而它應該盡可能少地消耗。
微控制器中的快速喚醒時間 (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(zhí)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 極為重要。

相對較慢的喚醒時間會導致能量浪費，因為 MCU 在此期間無法執(zhí)行任何額外任務。因此，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。

微控制器中的網絡連接接口

微控制器使用網絡接口與本地其他設備進行交互，并將數據推送到物聯網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(xié)議，例如 Wifi、藍牙、蜂窩網絡（例如 2G/3G 甚至 RFID）。

物聯網設備可以通過有線連接（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，您必須確定物聯網設備的實用性，然后確定其網絡要求。

在此處檢查主要微控制器支持的網絡接口。
微控制器的硬件和運營成本

微控制器的成本可能因不同的用例而異。此外，一些微控制器甚至對特定設備驅動程序收取一些許可費用，但隨著您的項目規(guī)模擴大，總成本將為您提供更好的價值。

有關硬件成本，請查看我們網站上的表格。
社區(qū)和制造商對主要微控制器的支持

更具體地說，文檔、制造商和社區(qū)支持對于開發(fā) IoT 項目至關重要。

一個全面的文檔可以幫助任何第一次使用微控制器并需要指導和信息的人就規(guī)格、功能以及如何編程和使用它做出明智的決定。

此外，制造商支持是最有可能出現的，但社區(qū)支持至關重要，因為在這里您會聽到實際問題、實施錯誤以及創(chuàng)新產品的所有秘密。

雖然，新供應商開發(fā)的微控制器有時缺乏社區(qū)支持，因此找到與該特定微控制器相關的小型社區(qū)總是很好的。

單片機(MCU)微控制器中的輸入/輸出端口數量

微控制器中的端口充當從傳感器到設備的輸入通道，以及設備與傳感器通信的輸出通道。 I/O 端口可以是數字的或模擬的。

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(xù)輸入/輸出。例如，溫度或速度。

根據您的 IoT 產品要求，您可能需要很少或很多端口。因此，一旦您定義了數據格式和其他要求，您就可以根據您需要的 I/O 端口的類型和數量來確定微控制器。
微控制器安全

在數字時代，保護數據是微控制器設計人員和使用物聯網設備的最終消費者最關心的問題。

通常，主要微控制器的制造商會部署數據加密和屏蔽層等安全措施，以防止任何惡意活動的訪問。

此外，他們正在構建更專業(yè)的安全芯片，這些芯片可以與微控制器集成，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(fā)人員在選擇微控制器之前應評估的一些標準安全功能：
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微控制器中。一旦代碼成功注入，他們就會執(zhí)行它以完全控制設備及其大腦，即微控制器。

此外，微控制器還使您的設備面臨逆向工程問題，人們可以通過將一些算法放入設備中來區(qū)分某些功能，并從您的創(chuàng)新中受益。

后果可能很糟糕，具體取決于設備及其用例。為了防止此類攻擊，一些微控制器具有內置的篡改檢測功能，可檢測這些活動并保護設備不成為僵尸網絡來攻擊同一網絡上的其他設備。

單片機(MCU)加密引導加載程序

制造商經常為微控制器發(fā)布固件和其他安全更新，加密引導加載程序提供安全更新。

基本上，引導加載程序在更新之前對安全密鑰進行加密，以防止更新過程中的任何信息泄露。

單片機(MCU)加密硬件加速器

加密和解密的加密過程會消耗微控制器的內存和處理能力，這會減慢計劃執(zhí)行的其他活動或事件。

有時，制造商會在微控制器中集成硬件加速器和某些算法來加速這一過程。

除了加速器芯片，加密效率在很大程度上取決于他們使用的算法。
導電屏蔽層

微控制器通常使用藍牙、Wifi 等網絡接口與其他設備或應用程序進行通信。有時，攻擊者使用一種奇怪的算法來讀取內部信號以進入微控制器并控制設備。

導電屏蔽層可防止對內部信號進行任何形式的讀寫。

最后一點，如果您作為開發(fā)人員或組織希望為您的下一個項目采用微控制器，請尋找這些安全功能的可用性。
物聯網微控制器中的內存保護單元

內存保護單元通常部署在微控制器中，以定義對內存位置的訪問規(guī)則，這有助于微控制器控制可以讀取、寫入或執(zhí)行哪些內存。

雖然，內存保護單元沒有內置在微控制器中，因為一些制造商將其與微控制器集成，而有些則沒有。

因此，建議選擇支持集成內存保護單元的微控制器。

結論

物聯網設備通常對高性能和低功耗微控制器有苛刻的要求，這些微控制器提供與可用外設和軟件堆棧的最高集成度。

市場上有 100 多種微控制器，希望本指南能幫助您評估它們并做出正確的決定。

 

上一條: 單片機/MCU/微控制器/技術發(fā)展的5個歷史階段,MCU是Micro Control Unit的縮寫

下一條: 30個單片機MCU項目開發(fā)常見問題解決辦法！