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物联网严重碎片化?SimpleLink MCU平台帮助工程师简化设计流程

2017/03/29
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除了手机,生活中越来越多的电子设备开始逐步联网,空调、微波炉、烤箱、灯泡…物联网设备在我们生活中变得无处不在。根据 HS Markit 和 Bain & Company 的最新数据,预计到 2020 年全球互联网设备将超过 307 亿个,而到 2025 年该数字将增长至 754 亿个。大量的需求预示着强劲市场前景,但是无论是从软件方面还是硬件方面,物联网的碎片化还非常严重,产业链上下游的厂商在狂欢的同时也不得不面对诸多技术问题和应用问题:第一,众多设备互联互通以后安全如何保证?第二,标准还未统一,怎样在不同的标准下把产品做好?第三,众多标准的包围之中,工程师工作繁重,如何帮助他们简化设计流程?第四,物联网设备的低功耗问题如何解决?

SimpleLink MCU 平台:统一的平台提供全面的连接产品
相信几乎所有的工程师都遇到过切换平台的问题,每当更换一个平台工程师就需要学习一种新的技术,或者开发一款新的软件,耗时耗力,而且大部分工作是重复的,对于物联网来说尤其突出。在标准不统一的情况下,既要满足各种标准,又要做好产品。这让工程师头疼不已。

为了帮助工程师简化设计流程,TI 最近推出了 SimpleLink 微控制器(MCU)平台。TI 业务拓展总监吴健鸿介绍,“通过将一套稳健耐用的硬件、软件和工具在单一开发环境中集成,该平台可加快产品扩张的进程。基于驱动、框架和数据库等共享基础,SimpleLink MCU 平台全新的软件开发套件(SDK)以 100%的代码重用率实现了可扩展性,从而缩短了设计时间,并允许开发人员在不同的产品中重复利用此前的投资。”


德州仪器(TI)半导体事业部中国区 业务拓展总监吴健鸿

物联网产品的通信方式包括无线和有线,要想全方面满足产品设计需求,就要全方面覆盖。因此 TI 不仅是把单一的单片机 MCU 连接到物联网,而是把整个 MCU 平台扩展到互联互通,SimpleLink MCU 平台就可以满足这些要求。

SimpleLink MCU 平台包含有线和无线 MCU,如下:

1.MSP432 主机微控制器:提供高级的模拟能力,以及大范围的存储器可扩展性,从而可以运行多个无线协议。这些无线协议通常用于驱动无线网络处理器
2. 无线微控制器:包括整个片上系统(SoC)解决方案,该解决方案将一个微控制器合并至无线网络处理器之中,从而覆盖了广泛的无线连通性和标准,其中包括:Wi-Fi、Bluetooth 低能耗、Sub-1 GHz 和双频段(Sub-1 GHz 和 2.4GHz),如:低功耗蓝牙 BLE 产品 CC2640;Sub-1GHz 产品 CC1310;无线连接产品 CC1350。
3. 无线网络处理器:可提供一个集成的无线设备和网络处理器,以运行网络堆栈。该网络堆栈与一个主机微控制器想连接,从而可以运行顶级应用程序

统一的 SDK:帮助工程师简化设计流程
在物联网设计产品时,工程师往往需要单独为某一产品设计一个软件,耗时费力。然而 TI 有统一的 SDK,在这个环境中,工程师只要学习一个工具就可以很方便地在众多产品里做开发。开发完成后,所有的软件只要通过 TI SDK 上的 API 就很容易从一个产品移植到另外一个产品。

关于无线部分,TI 已经将不同的无线协议标准全部做好放到了库里,只要通过这些库就可以很快从一个无线标准转移到另一个无线的标准,如从 BLE 移植到 Wi-Fi,从 Wi-Fi 移植到 Sub-1Ghz。关于操作系统,客户可能会选择不同的 OS 或者 RTOS,针对这种情况,TI 做了两件事情,第一是在开发软件 SDK 里已经包含了 TI 标准的免费 RTOS 给用户。当然,不同的客户对 RTOS 可能会有不同的要求,所以 TI 做了一个协议的中间件,这是一个全球的标准,用户用协议软件 API 非常方便,只要 RTOS 本身是协议标准,都可以和这个协议 API 连起来。因此用户可以选择 TI 提供的 RTOS,也可以选择其它的 RTOS,只要有满足这个协议连接口都可以连接到 SimpleLink MCU 平台上。

Wi-Fi 芯片和模块:让 SimpleLink MCU 平台更完善
在 SimpleLink MCU 平台上,TI 已经有了低功耗蓝牙 BLE 产品 CC2640、Sub-1GHz 产品 CC1310、无线连接产品 CC1350,在此基础上,TI 又推出了全新一代的 Wi-Fi 芯片和模块,即 SimpleLink Wi-Fi CC3220 无线 MCU 和 CC3120 无线网络处理器。CC3220 无线 MCU 基于一种新颖的架构开发,在单个芯片上拥有两个物理上分离的执行环境。CC3220 器件包含了诸如安全存储、克隆保护、安全启动和网络安全性等丰富的嵌入式安全特性,这些特性为开发人员提供了强大的工具,帮助他们在无需使用外部安全 MCU 或元件的情况下保护 IoT 器件,避免知识产权(IP)、数据窃取和其他风险。此外,如同其他 SimpleLink 产品,这些全新的器件仍然支持 Apple HomeKit 技术。

CC3220 配备了一个完全独立的 ARM Cortex-M4 内核,包括了 256KB RAM 和 1MB Flash,给用户去开发自己的上层软件。吴健鸿强调,“我们在安全方面配备了硬件加密解密功能,光是硬件加密器就提供了 25 个不同的功能,不管是底层的 Wi-Fi 加密,还是上层应用层的 Wi-Fi 加密或者是 IP 加密,通过硬件加密器都可以做加速。其他公司一般是通过软件去跑,但是在里面做不到 25 个不同的功能。在低功耗方面,做了电池寿命延长 30%的改善。”

都是针对 Wi-Fi 开发的产品,CC3120 和 CC3220 的区别是什么?吴健鸿解释,CC3120 只是带 Wi-Fi,外面是需要挂一个 MCU;CC3220 里面已经包含了一个额外的 MCU 给用户去用,这样就为用户提供了两种选择,可以选择整合 MCU 的产品,也可以选择外挂 MCU 的产品。

集成 or 分立?从成本和应用出发
SimpleLink MCU 平台在不断完善,目前已经有了 BLE、Sub-1 Ghz 和 Wi-Fi。现在的产品越来越走向集成化,那么 TI 是否会将不同的通信协议集成到一颗芯片上?吴健鸿表示,“我们考虑的最大问题是成本问题,另外,无线标准里有 2.4G、Sub-1Ghz,有其它不同的无线射频设计,当把这些不同的射频协议放在一起,还要不对其它部分产生影响,这十分困难。当然不代表 TI 做不到,不代表 TI 未来不会往这个方向走。以后的产品 TI 到底可以提供怎样整合的产品?还有很多思考的空间。”

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