盡管物聯(lián)網(wǎng)可能還在興起過程中，但作為一個(gè)行業(yè)似乎已經(jīng)到來。 其潛力正推動(dòng)著各個(gè)方面的發(fā)展，事必將影響我們所生活的世界。 未來數(shù)十年設(shè)備互聯(lián)將會(huì)很普遍，這完全是顛覆性的。

盡管物聯(lián)網(wǎng)在未來將扮演主要角色，但離不開電子行業(yè)的許多既有部門。

據(jù) Gartner 預(yù)測，到 2020 年將有 260 億設(shè)備連接在一起，因此物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 成為今年嵌入式世界展覽會(huì)的重頭戲的毫不奇怪的。 許多人將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)視為半導(dǎo)體行業(yè)曾經(jīng)以來出現(xiàn)的單一最重要的趨勢，因?yàn)檫@一技術(shù)正持續(xù)從概念走向商業(yè)化，其發(fā)展很可能超出其原有范圍。

MCU 開發(fā)

預(yù)期未來幾年將有眾多智能節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)，對(duì)更小微控制器的需求也與日俱增，制造商不得不面對(duì)將更多的功能打包到更小的封裝中的挑戰(zhàn)。Freescale 在 嵌入式世界大會(huì)上宣布推出目前最小的微控制器 Kinetis KL03，尺寸僅為 1.6 X 2.0 mm。 這比其前一代整整小了 15%，該公司將 MCU 的小型化視為物聯(lián)網(wǎng)革命的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。 該器件同時(shí)仍采用 ARM® Cortex™-M0+ 內(nèi)核為心臟，這是業(yè)界最具功效的 32 位 ARM 內(nèi)核。 它同時(shí)具有一個(gè)高速 12 位 ADC、一個(gè)基于 ROM 的引導(dǎo)加載器(允許廠設(shè)編程和在線式固件升級(jí))以及一個(gè)用于 ADC 的內(nèi)部電壓基準(zhǔn)源。 配備 ADC 將允許器件與模擬傳感器對(duì)接，這在物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)中將會(huì)普遍應(yīng)用。 正如 Freescale 所述，“尺寸不再是將微控制器納入邊緣節(jié)點(diǎn)器件障礙，我們能夠開始重新界定什么對(duì)物聯(lián)網(wǎng)是可能的。”

會(huì)上，STMicroelectronics 對(duì) 其最近發(fā)布的 STM32L0x 系列做了推廣。該器件也是基于 Cortex-M0+，且目標(biāo)針對(duì)類似應(yīng)用，尺寸為 3 mm X 3 mm，雖然沒有 Freescale 的 KL03 的小, 但仍可以在微小的封裝中實(shí)現(xiàn)重要的功能。 其上限頻率比 KL03 低(32 MHz 對(duì) 48 MHz)，但均工作在 1.71 V 電壓下，而且據(jù) ST 所稱，L0x 能在整個(gè)電壓范圍內(nèi)全速工作。 或許更為重要的是，該器件也能在其整個(gè)擴(kuò)充工作溫度范圍內(nèi)(高至 125°C)持續(xù)工作在同樣低的電流下，這也是 ST 所稱的，使之成為工業(yè)應(yīng)用“首選”的主要原因。 按照 ST 所述，該器件還擁有業(yè)內(nèi)電流消耗最低的 ADC，12 位分辨率、每秒 100 K 采樣速度下僅消耗 48 µA，同時(shí)其基于硬件的過采樣功能能夠在不增加轉(zhuǎn)換電流的情況下進(jìn)行 16 位采樣(盡管要花更多的時(shí)間進(jìn)行轉(zhuǎn)換)。

對(duì)于使用 USB 連接的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用來說，L0 范圍內(nèi)的某些器件提供了一個(gè)無晶體 USB 2.0 FS 接口(因?yàn)榧闪艘粋€(gè) 48 MHz 振蕩器)，同時(shí)支持電池充電檢測功能。

盡管 ARM 的 Cortex-M 系列內(nèi)核已經(jīng)成為 MCU 的“事實(shí)”架構(gòu)，但仍有許多專有解決方案需提供和有待開發(fā)。 一個(gè)實(shí)時(shí)實(shí)例就是來自 FTDI 的 全新面向應(yīng)用的控制器 MCU 系列，正如其命名一樣，目標(biāo)針對(duì)具體應(yīng)用領(lǐng)域。 該系列的第一個(gè)器件是 FT51，設(shè)計(jì)旨在解決控制系統(tǒng)問題，且基于經(jīng)典的 8051 內(nèi)核。 展會(huì)上一同發(fā)布的還有 FT900，它采用專有的 32 位 RISC 內(nèi)核，目標(biāo)針對(duì)高性能系統(tǒng)，如視頻成像、多媒體和其它要求苛刻、涉及大量數(shù)量處理的成本敏感型應(yīng)用。

FT51 達(dá)到 48 MIPS 性能，集成 USB 集線器(作為 FTDI“起點(diǎn)”的 USB 技術(shù))，如此便可級(jí)聯(lián)子系統(tǒng)。 它同時(shí)擁有各種各樣的 ADC/DAC 外設(shè)，支持傳感器 (IoT) 對(duì)接。 FT900 在 100 MHz 時(shí)達(dá)到 293 DMIPS 的性能，據(jù) FTDI 所稱，這是通過使用影子 RAM 儲(chǔ)存程序記憶來實(shí)現(xiàn)的，因此允許內(nèi)核運(yùn)行在零瓦等待狀態(tài)。 8 位和 32 位器件加入之后，豐富了 FTDI 的 MCU 產(chǎn)品家族，另外該產(chǎn)品族中還擁有 16 位的紐帶型器件。

在 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中使用低功耗 MCU 所面臨的一部分挑戰(zhàn)就是，在器件中要能夠接受通信協(xié)議，且一般情況下并不始終要集成大容量 RAM 或閃存。 當(dāng)然為了匹配不同的價(jià)格區(qū)間，該系列中的存儲(chǔ)器容量是不同的，但有時(shí)尺寸也不具有替代性且該物聯(lián)網(wǎng)可能是一個(gè)實(shí)時(shí)實(shí)例。 針對(duì)這一困境，Renesas 在嵌入式世界大會(huì)上宣布推出其新型基于其全新 RXv2 32 位內(nèi)核的 RX64M 系列 MCU。

這 些全新器件將是 RX 家族的第一款產(chǎn)品，采用 40 nm 工藝制造，同時(shí)使用高速嵌入式閃存實(shí)現(xiàn)速度高達(dá) 120 MHz 的零瓦等待狀態(tài)執(zhí)行能力。 據(jù) Renesas 所稱，社會(huì)連接和物聯(lián)網(wǎng)市場的擴(kuò)張意味著已經(jīng)有各種各樣的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)品得到了快速增長，例如使用連接的網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)智能工廠和智能建筑。 這正是驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)器增長需求的原因所在：要容納各種各樣的通信功能。增加存儲(chǔ)器容量在確保安全性的同時(shí)，對(duì)器件進(jìn)一步小型化的支持也起到關(guān)鍵作用。

為 了滿足這一不斷增長的需求，RX64M 系列 MCU 提供高達(dá) 4 M 的嵌入式閃存和 512 K SRAM，但同時(shí)功耗在前一代 RX MCU 基礎(chǔ)上削減了 40%，性能同時(shí)增加到 504 Coremark，是舊版器件的 1.6 倍。 這些改進(jìn)歸功于 40 nm 工藝的采用。

盡管面臨長期性衰退，但市場對(duì) 8 位 MCU 的需要仍然強(qiáng)勁，甚至有時(shí)還會(huì)有些增長。 在特定領(lǐng)域，Microchip 還 預(yù)期在使用 8 位器件的 B 類安全關(guān)鍵型應(yīng)用中有這種需求，為此推出了 PIC16(L)F161x 系列。 這一新型系列采用 Microchip 所稱的內(nèi)核獨(dú)立外設(shè)，以及針對(duì)安全關(guān)鍵型應(yīng)用的故障檢測硬件。 這一器件印證了該公司開發(fā)使用更少內(nèi)核的策略，其中包括存儲(chǔ)掃描冗余循環(huán)檢查裝置，不用停止程序即可運(yùn)行，旨在添加到所有新的器件。 Microchip 宣稱在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)安全和控制需要大量代碼和附加元件，PIC16F161X 系列就是著眼于通過集成其專用硬件功能來減少這種復(fù)雜性。

無線充電

盡管業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)同在可預(yù)見的未來物聯(lián)網(wǎng)將嚴(yán)重依賴電池供電(與之相對(duì)應(yīng)的是長期角度的能量采集)，但場內(nèi)充電的需要也并非不可取，這一領(lǐng)域最近一個(gè)最重要的發(fā)展就是無線充電技術(shù)的到來。

NXP 在 這次展會(huì)上不僅展示了新型電機(jī)控制 MCU，而且還展出了其冠軍器件 NXQ1TXA5——全新基于 DSP 的 Qi 無線充電器設(shè)備，在 5 mm X 5 mm 的封裝中集成了所需的所有關(guān)鍵型電路。 該設(shè)備專門針對(duì)移動(dòng)電話，要求少于十外部元件即可以構(gòu)建一個(gè)完整的低功耗 5 V Qi A5/A11 無線充電發(fā)射器，配套 Qi 線圈和諧振電容器。

但是，正如許多新技術(shù)一樣，無線充電存在一種以上解決方案。為此，IDT 推出其所稱的業(yè)界第一款雙模無線電力接收器，同時(shí)兼容無線充電聯(lián)盟 (WPC) 1.1 Qi 標(biāo)準(zhǔn)和充電聯(lián)盟 (PMA) 1.1 標(biāo)準(zhǔn)。 如此，IDTP9023 便可以使移動(dòng)設(shè)備同時(shí)完全兼容 Qi 和 PMA 充電座。

該 器件帶有高效同步降壓轉(zhuǎn)換器，與嵌入式 MCU 組合一起，可支持當(dāng)前市面上提供的所有 WPC 和 PMA 接收器線圈，以及專有的和基于 PCB 的線圈。 IDT 聲稱，該 MCU 提供的功能超出了 Qi 和 PMA 規(guī)范要求，能夠開發(fā)出更復(fù)雜的電力傳輸系統(tǒng)。 它同時(shí)使用專有的發(fā)射器/接收器反向通道通信協(xié)議來實(shí)現(xiàn)與 IDT 無線電力發(fā)射器的兼容。

無線通信

物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)關(guān)鍵要素就是連通性。不出所料，無線連接正成為主要方式。 特別是低功耗藍(lán)牙 (BLE) 技術(shù)的出現(xiàn)，加上智能和智能就緒技術(shù)，將成為一種促成型技術(shù)。

Digi-Key 過去 12 個(gè)月來一直積極擴(kuò)充其產(chǎn)品庫，現(xiàn)在包括了更多的 Wi-Fi、藍(lán)牙以及 BLE SoC 和模塊，而且最近在嵌入式世界大會(huì)上宣布與Nordic Semiconductor 達(dá)成經(jīng)銷協(xié)議。

Nordic 的低功耗藍(lán)牙解決方案包括 nRF51822 SoC(基于 ARM Cortex-M0)和 nRF51422 SoC，這兩個(gè)器件在單一芯片中能夠同時(shí)為 BLE 和 ANT+ 無線技術(shù)提供特有的支持。

Digi-Key 負(fù)責(zé)全球半導(dǎo)體產(chǎn)品的副總裁 Mark Zack 指出，“低功耗藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)成為低功耗連接應(yīng)用的金牌標(biāo)準(zhǔn)，Nordic Semiconductor 提供的解決方案針對(duì)的正是這一領(lǐng)域，為我們的低功耗藍(lán)牙產(chǎn)品庫提供了有益的補(bǔ)充。”

低功耗藍(lán)牙技術(shù)具有出色的節(jié)電能力和兼容性，預(yù)期將在物聯(lián)網(wǎng)特別是在可穿戴技術(shù)領(lǐng)域?qū)⑵鸬疥P(guān)鍵作用。 這意味著新解決方案的機(jī)會(huì)將與連接到“物件”的需要一樣快速增長。為了因應(yīng)這種增長需求，Toshiba Electronics 歐 洲在 2014 嵌入式世界大會(huì)發(fā)表演講，談到他們最近在這一領(lǐng)域推出的產(chǎn)品 TC35667FTG。 雖然這個(gè)器件基于舊版 ARM 內(nèi)核 (ARM7)，但它為 MCU 集成了配套 EEPROM，因此它可以支持 Generic Attribute Profile (GATT) 定義的服務(wù)器和客戶端功能。

2014 嵌入式世界大會(huì)是電子行業(yè)最大的單一活動(dòng)，850 多家國際展商和 26,600 個(gè)訪客(比去年增長 18%)齊聚德國紐倫堡，探索行業(yè)展，研究物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)方式。 他們一如既往，個(gè)個(gè)都有所斬獲。