MCU+智能传感，无缝物联网全靠它俩了！

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至今为止，尚未有一项无线技术能满足所有物联网应用，因此微控制器(MCU)开发商竞相推出可同时支援多种无线技术的新一代解决方案，简化智慧感测和联网功能设计，并降低物料清单(BOM)成本，进而打造无缝连结的物联网环境。
设计消费与工业智慧联网应用时，制造商常得选择该使用何种无线标准，此类装置在许多领域尚属新兴技术，例如在市面上智慧灯泡产品中，就使用多种无线联网标准。其他必须选择无线标准的应用市场包括遥控、家庭/建筑自动化、智慧量表、健康/医疗、穿戴式装置、安全警示等。
由于无线电是智慧感测应用的核心要素，开发人员过去在设计时，很早就得决定无线标准选项，做为产品规画与开发基准，许多设计项目也随无线标准而定，如收发器技术、印刷电路板(PCB)配置、软体堆叠、无线电存取的应用程式介面(API)。
假设制造商选用ZigBee技术后，在设计过程里，最新市场资料显示，若改用蓝牙智慧(Bluetooth Smart)技术，将大幅扩张目标客层规模。
例如Bluetooth Smart无线电元件可能得向不同厂商采购，且应用产品也得随新的软体堆叠与API调整，为更改无线标准，几乎得完全重新设计。即便Bluetooth Smart无线元件的供应商与原本ZigBee元件相同，两者技术也完全不同，这种差异将导致新设计大多无法沿用现有方案，严重拖累设计完成与产品上市时 间，可能也将增加工程成本。
SimpleLink平台满足无线设计弹性
近来全球主要无线晶片开发商，如德州仪器(TI)等深知在开拓新市场或推广新技术时，设计弹性至关重要，缺乏弹性可能导致产品在市场上乏人问津，故可配置能力高低攸关产品成败。
为扩大制造商选择无线技术的空间，德州仪器遂推出SimpleLink超低功率无线微控制器平台，采用安谋国际(ARM)Cortex-M3架构，快闪记忆体容量介于32 KB至128 KB，处理能力可独立满足多种智慧感测应用。
SimpleLink 独特之处在于无线技术的扩充性，支援多种无线电及接脚相容封装选项，如Bluetooth Smart、Sub-1GHz、ZigBee、6LoWPAN、IEEE 802.15.4、RF4CE及其他专利模式，运作速率最高达5Mbit/s。该平台可直接改变无线电硬体选项，所有2.4GHz及Sub-1GHz技术 均接脚相容，大部分周边元件也相同，制造商因此握有较大弹性。
这项平台的程式码也与上述各种标准相容，不过由于无线电堆叠各异，更换 无线标准时，势必会影响应用软体设计，故必须纳入考量标准，例如6LoWPAN堆叠使用IP讯息介接，而Bluetooth Smart应用则读取或修改各种属性，均须纳入无线微控制器平台的API支援中。
制造商能以模组思维设计无线电介面，相较于应用装置直接存取无线电，可改由应用装置传送资料至无线电功能，再依据所需使用适合的API处理收发资料，让无线API转为抽象，因此即便在设计后期转换无线标准，也只需要更换无线电功能即可。
多标准无线MCU平台减轻设计风险
透 过极具弹性的无线连结技术平台架构，制造商可待设计后期再选择无线联网协定，只要首部无线电装置完成，设计其他无线电装置就不须花费太多力气，故可同时开 发多项无线电产品。不仅如此，由于同一设计可轻松移植至不同无线电技术，制造商可使用相同基础设计支援多种无线标准，不仅能降低揣测市场喜好的风险，也能 以符合成本效益的方式提供多种选项。
此一超低功率无线MCU平台目前有两项方案，包括支援Bluetooth Smart，以及支援6LoWPAN与ZigBee的版本;今年厂商再推出支援ZigBee RF4CE，以及支援Sub-1GHz的两个新版本。每项装置的营运功率超低，只需钮扣型电池即可运作数年，或甚至完全仰赖能源采集 (Energy Harvesting)，让制造商拥有更多弹性及创新机会，连接至许多感测器及物件。
由于该方案可更改支援的无线标准，装置内单一晶片即可支援多种无线电，只要在现场重新编程，系统即可与ZigBee或Bluetooth装置沟通。
智慧感测设计须全面考量
许多智慧感测应用只能仰赖单一钮扣型电池，就得以永久连接模式运作多年，有些设计甚而没有电池，故须倚赖能源采集技术的有限电量，尤其穿戴式应用对耗能变化更加敏感。
SimpleLink 平台创新之处在于整合多项处理器，依据智慧感测应用平台功能，提供不同程度的运算能力，只要搭配合适的处理器，SimpleLink无线微控制器即可以最 低功率运作。其以Cortex-M3为主要处理器，提供独立MCU所需的表现，可智慧管理感测系统，Cortex-M3的处理能力可满足应用及高阶堆叠处 理，能源效能极佳，仅需48MIPS。此外，该平台亦内建Cortex-M0，专门管理系统低阶无线电需求，为主要CPU分摊对时间很敏感的功能。
该方案更支援感测控制器，帮助开发人员快速监控感测器，以供资料采样与简易感测决策所需的处理能力，无需多余记忆体或周边设备，故执行功率效能极佳。例如定期搜集感测器输出资料、判断是否发生临界值事件，避免不必要时唤醒主要CPU。
基于上述需求，可支援无线标准运作及介接所需的软体至为关键，除可降低使用无线微控制器设计的门槛，亦有助开发人员迅速开始使用无线电，不须大量配置与调谐;由于无线电控制器即附带制作程式码，因而能达到最高无线电运作效能。
感测控制器须针对特定应用，监控感测器、决策与采取行动，故开发人员须配置运作情况，此时利用软体开发工具--Sensor Controller Studio，即可配置感测控制器，不须编写任何程式码，感测控制器即可执行一般工作，至于需要特殊编写程式的应用项目，则支援C系列程式语言。这套工具 利用感测控制器测试与除错，藉以加速开发进度，可即时以图像呈现感测资料与验证演算式。
高整合MCU平台　感测/无线电控制一次搞定
感测控制器内建于主要CPU内，也成为另一大优点，以往系统须配备另一个功能较弱的MCU，以分摊主要应用处理器的负担，主要优点在于应用处理器可进入休眠 模式，由功率效能较佳的控制器监控与管理感测器。不过因为是外加MCU，开发人员须设计与管理两个处理器之间的沟通情况，且控制器如须唤醒应用处理器，也得增加干扰功能。
SimpleLink平台整合感测控制器的方式与众不同，具备所有功率效能优点，却不会增加设计复杂度，单一晶片整合感测控制器、无线电MCU与应用处理器，软硬体设计均大幅简化。
简言之，无线微控制器能轻松编程，避免整合无线电实体层与软体堆叠的麻烦，应用程式码均在Cortex-M3架构上运作;更重要的是，系统射频(RF)与天 线设计也经简化，亦不影响稳定性，且资安功能相当健全，协定堆叠亦可直接投入生产。 多重标准无线微控制器平台，不仅以最低功耗运作，设计时也最为简单，因为能横跨多项无线技术，可自行选择最适合的记忆体、GPIO数量、封装尺寸，达到更 低功率与成本。