微控制器、RTOS與網(wǎng)絡(luò)，嵌入式物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)解讀

摘要：微控制器工藝與技術(shù)的發(fā)展讓成本越來(lái)越低，更多的產(chǎn)品用上了微控制器，使得“物”越來(lái)越智能化，并在ICT的推動(dòng)下，電子智能化的“物”越來(lái)越多地連接到網(wǎng)絡(luò)上，物連網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展讓人與“物”的聯(lián)系越來(lái)越緊密。

概述

嵌入式物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)是一個(gè)系統(tǒng)，是微控制器+物+聯(lián)+網(wǎng)+開(kāi)發(fā)平臺(tái)的系統(tǒng)組合。

微控制器：是嵌入式控制的核心
物：智能化的電子產(chǎn)品
聯(lián)：電子產(chǎn)品通訊或?qū)υ挼耐ǖ?br />網(wǎng)：互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)
開(kāi)發(fā)平臺(tái)：產(chǎn)品、技術(shù)和開(kāi)發(fā)工具的組合
隨著微控制器的工藝和技術(shù)的發(fā)展，成本越來(lái)越低，更多的產(chǎn)品用上了微控制器，使得“物（電子產(chǎn)品）”越來(lái)越智能化，并在ICT（信息通訊技術(shù)）的推動(dòng)下，電子智能化的“物（電子產(chǎn)品）”越來(lái)越多地連接到網(wǎng)絡(luò)上，物連網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展讓人與“物”的聯(lián)系越來(lái)越緊密了。

微控制器

微控制器根據(jù)數(shù)據(jù)處理能力不同，分為4位、8位、16位、32位微控制器，如下圖：

面對(duì)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的需求，眾多的MCU廠家都在計(jì)劃著推出新產(chǎn)品。如在一些小家電和家電市場(chǎng)、一些MCU廠商配合用戶做一些定制化的產(chǎn)品；有的51廠商開(kāi)始考慮集成藍(lán)牙功能的產(chǎn)品；ARM公司收購(gòu)了兩家美國(guó)公司W(wǎng)icentric和Sunrise，將以Cordio品牌推出低功耗藍(lán)牙產(chǎn)品。

實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）

微控制器性能的提升讓一些實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS有了“容身之地”，在32位 的ARM Cortex-M系列產(chǎn)品中，越來(lái)越多的產(chǎn)品用上了RTOS。也為一些中間件/協(xié)議?；蛞恍└呒?jí)的應(yīng)用提供了一個(gè)平臺(tái)基礎(chǔ)。產(chǎn)品的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)成為了可能，為物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模開(kāi)發(fā)部署提供了發(fā)展機(jī)會(huì)。

操作系統(tǒng)好多是開(kāi)源的。開(kāi)源機(jī)制使更多的人參與其中，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題改正問(wèn)題，使平臺(tái)能在眾人的推動(dòng)下不斷優(yōu)化發(fā)展。也能使一些優(yōu)秀的組件或中間件/協(xié)議棧開(kāi)源出來(lái)與更多的人分享設(shè)計(jì)。

ARM mbed.org

值得一提的是mbed.org項(xiàng)目。mbed.org項(xiàng)目不僅僅是一個(gè)操作系統(tǒng)那么簡(jiǎn)單，而是構(gòu)建了一個(gè)的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品原型開(kāi)發(fā)框架。憑借ARM Cortex-M系列的產(chǎn)品的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，ARM公司聯(lián)絡(luò)了一些MCU廠商和合作伙伴推出了基于ARM Cortex-M的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品原型開(kāi)發(fā)平臺(tái)。ARM及其合作伙伴的提出的口號(hào)就是“連接一切”。

在業(yè)內(nèi)能提供如此全方面開(kāi)放的面向物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)的平臺(tái)幾乎沒(méi)有，也值得物聯(lián)網(wǎng)從業(yè)者關(guān)注。

ARM mbed物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)系統(tǒng)如下：

開(kāi)發(fā)平臺(tái)選擇

開(kāi)發(fā)平臺(tái)不是一個(gè)產(chǎn)品，是系統(tǒng)的組合。如何在做或計(jì)劃一個(gè)項(xiàng)目時(shí)選擇一個(gè)合適的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，需要多方面綜合考慮。

微控制器

做一個(gè)“跟隨者”，參考同行中的產(chǎn)品選型。不做“個(gè)吃螃蟹”的，這樣可以避免走一些不必要的彎路，不會(huì)有產(chǎn)品開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。但新機(jī)會(huì)往往會(huì)都是會(huì)眷顧那些“敢為天下先”的人。新的產(chǎn)品層出不窮，也為提供了更多的選擇空間。

對(duì)于遙控、小家電/家電、智能卡、玩具等市場(chǎng)應(yīng)用而言，4位/8位/16位仍然有很大的選擇空間。畢竟一些應(yīng)用的數(shù)據(jù)處理要求并不高，在原有產(chǎn)品基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)成本低。

新的產(chǎn)品總是會(huì)在一些新的項(xiàng)目上開(kāi)始，近些年流行的ARM Cortex-M是比較理想的選擇。畢竟ARM Cortex-M是32位機(jī)市場(chǎng)的主流，廠家多、應(yīng)用廣、資源多。

嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）

32位MCU的流行，越來(lái)越愛(ài)使用RTOS了。有的甚至在8位MCU上跑RTOS。RTOS提供了開(kāi)發(fā)的便捷性，但在資源緊張的8位微控制器上運(yùn)行還是有一些局限性的。建議還是在資源豐富的產(chǎn)品上運(yùn)行RTOS。

選擇活躍度比較高的開(kāi)源的RTOS會(huì)得到后續(xù)更好的升級(jí)維護(hù)，學(xué)習(xí)成本低，社區(qū)眾多人的支持和參與會(huì)使得RTOS不斷改進(jìn)不斷完善。國(guó)內(nèi)的RTOS操作系統(tǒng)近幾年也多了起來(lái)，如：RT-Thread、 MiCo、DJYOS、μTenux等等?？梢愿鶕?jù)項(xiàng)目需求選擇適合的RTOS。

在使用RTOS帶來(lái)方便的同時(shí)，也需要注意一些問(wèn)題：

RTOS穩(wěn)定性
RTOS安全性
RTOS方式/版權(quán)
中間件或協(xié)議棧的支持

網(wǎng)絡(luò)

物聯(lián)網(wǎng)就是將電子設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)，基于網(wǎng)絡(luò)來(lái)控制或使用一些服務(wù)。目前，連接到網(wǎng)絡(luò)的方式有：有線連接和無(wú)線連接。近些年來(lái)，無(wú)線技術(shù)的發(fā)展非常迅速。

產(chǎn)品原型設(shè)計(jì)

從目前業(yè)內(nèi)來(lái)看，mbed.org提供了比較齊全的功能設(shè)計(jì)，無(wú)論從底層、RTOS、中間件或協(xié)議棧、組件、服務(wù)器端等應(yīng)用都提供了比較全的選擇。這為或者有意于物聯(lián)網(wǎng)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)不錯(cuò)的參考。

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展的特點(diǎn)是：智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化。

關(guān)于我們

華和技術(shù)（WONHERE）順應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)，作為智能硬件一站式解決方案提供者，基于低功耗嵌入式平臺(tái)專注采集、控制、通訊一站式解決智能硬件研發(fā)，堅(jiān)持以持續(xù)）創(chuàng)新為客戶不斷創(chuàng)造價(jià)值。成功案例遍布檢測(cè)監(jiān)測(cè)儀器、環(huán)境工程與自然、工業(yè)控制與自動(dòng)化、智能交通能源、北斗位置服務(wù)、國(guó)防及醫(yī)療電子等領(lǐng)域。致力于通過(guò)方案開(kāi)發(fā)幫助客戶：縮短開(kāi)發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)成本，提高投資效率。致力于通過(guò)技術(shù)服務(wù)、項(xiàng)目管理和集成化的采購(gòu)、生產(chǎn)幫助客戶提高供貨質(zhì)量和降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本。

華和技術(shù)（WONHERE）有十余年的嵌入式項(xiàng)目研發(fā)及管理經(jīng)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)致力于平臺(tái)級(jí)產(chǎn)品的研發(fā)和檢測(cè)、監(jiān)測(cè)、控制類系統(tǒng)方案的項(xiàng)目定制。華和技術(shù)是武漢大學(xué)研究生培養(yǎng)基地、湖北省儀器儀表學(xué)會(huì)理事單位，擁有嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的多項(xiàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。華和技術(shù)以打造中國(guó)低功耗嵌入式平臺(tái)、物聯(lián)網(wǎng)智能硬件開(kāi)發(fā)及技術(shù)支持中心為使命。我們的產(chǎn)品有：ARM335x嵌入式板卡、ARM3530嵌入式板卡、ARM3730嵌入式板卡，X86嵌入式平臺(tái)、Power PC嵌入式平臺(tái)，以及儀器儀表、環(huán)境工程、智能裝備、智能交通、行業(yè)嵌入式系統(tǒng)方案。產(chǎn)品咨詢請(qǐng)與華和技術(shù)（WONHERE）聯(lián)系。