除了物聯(lián)網(wǎng)潛力的大肆宣傳之外，還有一些必須克服的實(shí)際工程挑戰(zhàn)，以滿足工業(yè)和商業(yè)市場(chǎng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)采用的令人陶醉的市場(chǎng)預(yù)測(cè)。 ABI Research估計(jì)，物聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備捕獲的數(shù)據(jù)量在2014年超過(guò)200艾字節(jié)，預(yù)計(jì)其年度總量將在十年內(nèi)增長(zhǎng)七倍，到2020年將超過(guò)1,600艾字節(jié)(或1.6千兆字節(jié))。那么，如何我們是否成功創(chuàng)建了能夠處理所有這些數(shù)據(jù)的設(shè)備?

除了為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備保持低成本的明顯挑戰(zhàn)外，還存在許多設(shè)計(jì)和驗(yàn)證挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)主要是通過(guò)在功能和功能之間找到平衡來(lái)實(shí)現(xiàn)的。硬件和軟件的局限性。 ARM的技術(shù)營(yíng)銷經(jīng)理錢(qián)宇表示，從物理實(shí)施的角度來(lái)看，由于功能要求，閃存技術(shù)的局限性和經(jīng)濟(jì)性，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)面臨挑戰(zhàn)。

在功能方面，即使與移動(dòng)設(shè)備相比，IoT SoC設(shè)計(jì)的獨(dú)特之處在于其低功耗要求。而且，他們的睡眠與覺(jué)醒比例要高得多。但是，它們?nèi)匀痪哂蓄愃频念l率要求，以確保功能。 “因此，”Yu表示，設(shè)計(jì)人員需要專注于峰值功耗和睡眠泄漏功率優(yōu)化而不會(huì)犧牲太多性能。“

Micrium首席技術(shù)官兼執(zhí)行副總裁ChristianLégaré指出，連接問(wèn)題對(duì)物聯(lián)網(wǎng)也很重要，因?yàn)?a href="http://www.www27dydycom.cn/v/tag/1301/" target="_blank">通信棧可能需要自己的處理器。 Légaré還強(qiáng)調(diào)了出于安全目的在硬件中定義身份的重要性，并補(bǔ)充說(shuō)“它是唯一無(wú)法修改或黑客入侵的地方?！蔽锫?lián)網(wǎng)的其他安全問(wèn)題包括維護(hù)隱私，防篡改，安全啟動(dòng)以及遠(yuǎn)程升級(jí)。

顯然，小型，單用途，低功耗的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備無(wú)法滿足所有這些電源管理，連接和安全要求，那么前進(jìn)的方向是什么? Légaré建議整合物聯(lián)網(wǎng)方法，包括邊緣節(jié)點(diǎn)(集線器或網(wǎng)關(guān))。他說(shuō)，在這種類型的部署中，設(shè)計(jì)人員必須回答以下問(wèn)題：您在哪里將所需的計(jì)算資源放入系統(tǒng)?您如何設(shè)計(jì)系統(tǒng)以便面向未來(lái)?為了在這里取得成功，Légaré認(rèn)為嵌入式工程師需要與IT部門(mén)的同事更緊密地合作。 “這并不簡(jiǎn)單，”他說(shuō)，“因?yàn)檫@兩個(gè)領(lǐng)域都有自己的技術(shù)和詞匯。然而，為了使物聯(lián)網(wǎng)獲得成功，嵌入式和IT工程師必須相互理解。“

進(jìn)入性能領(lǐng)域，Yu指出，一些實(shí)施和驗(yàn)證挑戰(zhàn)包括噪聲隔離，模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)序和混合信號(hào)建模。此外，他指出現(xiàn)有的嵌入式閃存技術(shù)不能遠(yuǎn)低于40納米工藝。它們需要比其他類型邏輯塊更高的電壓，因此它們消耗更多功率。

如何選擇平臺(tái)

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)中最大的早期挑戰(zhàn)之一可能是選擇一個(gè)實(shí)施平臺(tái)。 PTR Group，Inc。首席技術(shù)官兼首席科學(xué)家Mike Anderson指出，ARM Cortex M0/M0 +/M3/M4(很快就是M7)之間的選擇非常豐富。與所有設(shè)計(jì)項(xiàng)目一樣，工程師權(quán)衡哪個(gè)平臺(tái)為其設(shè)計(jì)約束提供了最多的功能。但是，更常見(jiàn)的是，他們傾向于根據(jù)原型平臺(tái)的可用性進(jìn)行選擇。 Anderson指出TI MSP432，F(xiàn)reescale Kinetis系列和ST Micro ST32作為一些例子。他還建議與Arduino平臺(tái)的兼容性提供廉價(jià)傳感器模塊，眾多通信選項(xiàng)和易于使用的開(kāi)源開(kāi)發(fā)的優(yōu)勢(shì)。環(huán)境。點(diǎn)擊平臺(tái)選擇的另一個(gè)問(wèn)題是調(diào)試環(huán)境。 Anderson提供了這樣的建議，“像Keil和IAR這樣的商業(yè)開(kāi)發(fā)平臺(tái)在將開(kāi)發(fā)/調(diào)試功能集成到一個(gè)通用IDE中做得很好 - 只需付出代價(jià)。如果您是初創(chuàng)公司或DIY/制造商群體之一，那么有一些開(kāi)源工具，只要您進(jìn)行一些集成，就可以滿足您的職責(zé)，而不會(huì)受到商業(yè)產(chǎn)品的初步貼紙沖擊。此外，如果您覺(jué)得需要一些定制硬件，許多FPGA供應(yīng)商都可以嵌入帶有驗(yàn)證工具的Cortex-M內(nèi)核?！?/p>

Anderson補(bǔ)充說(shuō)，雖然您可以查看規(guī)格以確定所選平臺(tái)，但他發(fā)現(xiàn)最近的選擇更有可能基于軼事證據(jù)。例如，某個(gè)人在另一家公司的朋友有很好的應(yīng)用程序支持經(jīng)驗(yàn)，因此這是其他人選擇的產(chǎn)品。

首先，定義系統(tǒng)架構(gòu)并將計(jì)算資源放在最有意義的地方，Légaré建議道。那么，這是相當(dāng)簡(jiǎn)單的部分，然后是什么?

下一步是不同的。如果端點(diǎn)需要針對(duì)功率進(jìn)行優(yōu)化，則通常從設(shè)計(jì)步驟開(kāi)始，然后使用具有功率測(cè)量功能的JTAG探頭來(lái)找到正確的平衡點(diǎn)。如果通信堆棧將在端點(diǎn)或連接到端點(diǎn)的模塊上運(yùn)行，則通常使用實(shí)時(shí)內(nèi)核來(lái)優(yōu)化CPU使用率。

當(dāng)然，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用有不同的要求。例如，物聯(lián)網(wǎng)端點(diǎn)應(yīng)用程序具有比可穿戴設(shè)備更小的功率范圍和更低的性能目標(biāo)。從物理實(shí)現(xiàn)的角度來(lái)看，錢(qián)宇為設(shè)計(jì)人員提供了以下檢查清單，以平衡功耗，功能和可靠性：

代工廠流程選擇：通過(guò)選擇流程節(jié)點(diǎn)，設(shè)計(jì)師錨點(diǎn)PPAC的窗口(性能，功率，面積，成本)基于應(yīng)用和設(shè)計(jì)預(yù)算。然后他們使用各種設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行權(quán)衡

工作電壓：較低的工作電壓對(duì)節(jié)能有很大影響，因此采用低壓設(shè)計(jì)技術(shù)可以帶來(lái)很大的收益關(guān)閉。

睡眠泄漏優(yōu)化：許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備大部分時(shí)間都處于休眠狀態(tài)，因此睡眠模式的泄漏優(yōu)化至關(guān)重要。設(shè)計(jì)人員可以使用厚柵極氧化(TGO)器件針對(duì)非睡眠模塊優(yōu)化存儲(chǔ)器保持和掉電模式，考慮通過(guò)應(yīng)用更多長(zhǎng)通道器件在功率區(qū)域之間進(jìn)行權(quán)衡。

物聯(lián)網(wǎng)SoC子系統(tǒng)：盡管物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)SoC的概念相對(duì)較新，但這些組件實(shí)際上使用的是成熟技術(shù)。設(shè)計(jì)人員可以利用IP模塊，參考設(shè)計(jì)和集成工具來(lái)增加功能并提高可靠性。