MCU+智能傳感，無縫物聯(lián)網(wǎng)全靠它倆了！

至今為止，尚未有一項無線技術(shù)能滿足所有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，因此微控制器(MCU)開發(fā)商競相推出可同時支援多種無線技術(shù)的新一代解決方案，簡化智慧感測和聯(lián)網(wǎng)功能設(shè)計，并降低物料清單(BOM)成本，進而打造無縫連結(jié)的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。

設(shè)計消費與工業(yè)智慧聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用時，制造商常得選擇該使用何種無線標準，此類裝置在許多領(lǐng)域尚屬新興技術(shù)，例如在市面上智慧燈泡產(chǎn)品中，就使用多種無線聯(lián)網(wǎng)標準。其他必須選擇無線標準的應(yīng)用市場包括遙控、家庭/建筑自動化、智慧量表、健康/醫(yī)療、穿戴式裝置、安全警示等。

由于無線電是智慧感測應(yīng)用的核心要素，開發(fā)人員過去在設(shè)計時，很早就得決定無線標準選項，做為產(chǎn)品規(guī)畫與開發(fā)基準，許多設(shè)計項目也隨無線標準而定，如收發(fā)器技術(shù)、印刷電路板(PCB)配置、軟體堆疊、無線電存取的應(yīng)用程式介面(API)。

假設(shè)制造商選用ZigBee技術(shù)后，在設(shè)計過程里，最新市場資料顯示，若改用藍牙智慧(Bluetooth Smart)技術(shù)，將大幅擴張目標客層規(guī)模。

例如Bluetooth Smart無線電元件可能得向不同廠商采購，且應(yīng)用產(chǎn)品也得隨新的軟體堆疊與API調(diào)整，為更改無線標準，幾乎得完全重新設(shè)計。即便Bluetooth Smart無線元件的供應(yīng)商與原本ZigBee元件相同，兩者技術(shù)也完全不同，這種差異將導(dǎo)致新設(shè)計大多無法沿用現(xiàn)有方案，嚴重拖累設(shè)計完成與產(chǎn)品上市時 間，可能也將增加工程成本。

SimpleLink平臺滿足無線設(shè)計彈性

近來全球主要無線晶片開發(fā)商，如德州儀器(TI)等深知在開拓新市場或推廣新技術(shù)時，設(shè)計彈性至關(guān)重要，缺乏彈性可能導(dǎo)致產(chǎn)品在市場上乏人問津，故可配置能力高低攸關(guān)產(chǎn)品成敗。

為擴大制造商選擇無線技術(shù)的空間，德州儀器遂推出SimpleLink超低功率無線微控制器平臺，采用安謀國際(ARM)Cortex-M3架構(gòu)，快閃記憶體容量介于32 KB至128 KB，處理能力可獨立滿足多種智慧感測應(yīng)用。

SimpleLink 獨特之處在于無線技術(shù)的擴充性，支援多種無線電及接腳相容封裝選項，如Bluetooth Smart、Sub-1GHz、ZigBee、6LoWPAN、IEEE 802.15.4、RF4CE及其他專利模式，運作速率最高達5Mbit/s。該平臺可直接改變無線電硬體選項，所有2.4GHz及Sub-1GHz技術(shù) 均接腳相容，大部分周邊元件也相同，制造商因此握有較大彈性。

這項平臺的程式碼也與上述各種標準相容，不過由于無線電堆疊各異，更換 無線標準時，勢必會影響應(yīng)用軟體設(shè)計，故必須納入考量標準，例如6LoWPAN堆疊使用IP訊息介接，而Bluetooth Smart應(yīng)用則讀取或修改各種屬性，均須納入無線微控制器平臺的API支援中。

制造商能以模組思維設(shè)計無線電介面，相較于應(yīng)用裝置直接存取無線電，可改由應(yīng)用裝置傳送資料至無線電功能，再依據(jù)所需使用適合的API處理收發(fā)資料，讓無線API轉(zhuǎn)為抽象，因此即便在設(shè)計后期轉(zhuǎn)換無線標準，也只需要更換無線電功能即可。

多標準無線MCU平臺減輕設(shè)計風險

透 過極具彈性的無線連結(jié)技術(shù)平臺架構(gòu)，制造商可待設(shè)計后期再選擇無線聯(lián)網(wǎng)協(xié)定，只要首部無線電裝置完成，設(shè)計其他無線電裝置就不須花費太多力氣，故可同時開 發(fā)多項無線電產(chǎn)品。不僅如此，由于同一設(shè)計可輕松移植至不同無線電技術(shù)，制造商可使用相同基礎(chǔ)設(shè)計支援多種無線標準，不僅能降低揣測市場喜好的風險，也能 以符合成本效益的方式提供多種選項。

此一超低功率無線MCU平臺目前有兩項方案，包括支援Bluetooth Smart，以及支援6LoWPAN與ZigBee的版本;今年廠商再推出支援ZigBee RF4CE，以及支援Sub-1GHz的兩個新版本。每項裝置的營運功率超低，只需鈕扣型電池即可運作數(shù)年，或甚至完全仰賴能源采集 (Energy Harvesting)，讓制造商擁有更多彈性及創(chuàng)新機會，連接至許多感測器及物件。

由于該方案可更改支援的無線標準，裝置內(nèi)單一晶片即可支援多種無線電，只要在現(xiàn)場重新編程，系統(tǒng)即可與ZigBee或Bluetooth裝置溝通。

智慧感測設(shè)計須全面考量

許多智慧感測應(yīng)用只能仰賴單一鈕扣型電池，就得以永久連接模式運作多年，有些設(shè)計甚而沒有電池，故須倚賴能源采集技術(shù)的有限電量，尤其穿戴式應(yīng)用對耗能變化更加敏感。

SimpleLink 平臺創(chuàng)新之處在于整合多項處理器，依據(jù)智慧感測應(yīng)用平臺功能，提供不同程度的運算能力，只要搭配合適的處理器，SimpleLink無線微控制器即可以最 低功率運作。其以Cortex-M3為主要處理器，提供獨立MCU所需的表現(xiàn)，可智慧管理感測系統(tǒng)，Cortex-M3的處理能力可滿足應(yīng)用及高階堆疊處 理，能源效能極佳，僅需48MIPS。此外，該平臺亦內(nèi)建Cortex-M0，專門管理系統(tǒng)低階無線電需求，為主要CPU分攤對時間很敏感的功能。

該方案更支援感測控制器，幫助開發(fā)人員快速監(jiān)控感測器，以供資料采樣與簡易感測決策所需的處理能力，無需多余記憶體或周邊設(shè)備，故執(zhí)行功率效能極佳。例如定期搜集感測器輸出資料、判斷是否發(fā)生臨界值事件，避免不必要時喚醒主要CPU。

基于上述需求，可支援無線標準運作及介接所需的軟體至為關(guān)鍵，除可降低使用無線微控制器設(shè)計的門檻，亦有助開發(fā)人員迅速開始使用無線電，不須大量配置與調(diào)諧;由于無線電控制器即附帶制作程式碼，因而能達到最高無線電運作效能。

感測控制器須針對特定應(yīng)用，監(jiān)控感測器、決策與采取行動，故開發(fā)人員須配置運作情況，此時利用軟體開發(fā)工具--Sensor Controller Studio，即可配置感測控制器，不須編寫任何程式碼，感測控制器即可執(zhí)行一般工作，至于需要特殊編寫程式的應(yīng)用項目，則支援C系列程式語言。這套工具 利用感測控制器測試與除錯，藉以加速開發(fā)進度，可即時以圖像呈現(xiàn)感測資料與驗證演算式。

高整合MCU平臺　感測/無線電控制一次搞定

感測控制器內(nèi)建于主要CPU內(nèi)，也成為另一大優(yōu)點，以往系統(tǒng)須配備另一個功能較弱的MCU，以分攤主要應(yīng)用處理器的負擔，主要優(yōu)點在于應(yīng)用處理器可進入休眠 模式，由功率效能較佳的控制器監(jiān)控與管理感測器。不過因為是外加MCU，開發(fā)人員須設(shè)計與管理兩個處理器之間的溝通情況，且控制器如須喚醒應(yīng)用處理器，也得增加干擾功能。

SimpleLink平臺整合感測控制器的方式與眾不同，具備所有功率效能優(yōu)點，卻不會增加設(shè)計復(fù)雜度，單一晶片整合感測控制器、無線電MCU與應(yīng)用處理器，軟硬體設(shè)計均大幅簡化。

簡言之，無線微控制器能輕松編程，避免整合無線電實體層與軟體堆疊的麻煩，應(yīng)用程式碼均在Cortex-M3架構(gòu)上運作;更重要的是，系統(tǒng)射頻(RF)與天 線設(shè)計也經(jīng)簡化，亦不影響穩(wěn)定性，且資安功能相當健全，協(xié)定堆疊亦可直接投入生產(chǎn)。 多重標準無線微控制器平臺，不僅以最低功耗運作，設(shè)計時也最為簡單，因為能橫跨多項無線技術(shù)，可自行選擇最適合的記憶體、GPIO數(shù)量、封裝尺寸，達到更 低功率與成本。