为您的物联网项目选择合适的微控制器单片机(MCU)的指南

为您的物联网项目选择合适的微控制器单片机(MCU)的指南
什么是物联网中的单片机(MCU)微控制器？

微控制器是托管在微芯片上的小型、独立的计算机。它们可以连接和控制所有可以连接到互联网的事物。微控制器旨在执行特定功能，它们可以集成到几乎任何东西中，从工业设备、仓库库存物品、可穿戴设备到家用电器等等。

物联网 (IoT) 使我们的超链接世界变得更加紧密。
单片机(MCU)微控制器和微处理器的区别

微处理器的设计不同于微控制器。微处理器内部只有一个 CPU，没有内存支持，而另一方面，微控制器具有 CPU、RAM、ROM 和其他外围设备，它们都嵌入在芯片上。微控制器 - 微处理器

有时它也被称为微型计算机或单芯片计算机。目前，有大量具有针对不同用例设计的各种功能的微控制器。
物联网设备的微控制器类型

制造商生产具有不同规格和配置的不同微控制器。因此，微控制器可以根据内存、架构和位进行划分。微控制器

例如，以下是一些基于位的微控制器：

    用于执行逻辑和算术运算的 8 位微控制器。
    16 位微控制器以更高的精度和更好的性能执行操作。
    32 位微控制器，通常部署在电器和医疗设备中。它们可以进行算术运算，也可以进行逻辑运算。
    64位微控制器

基于架构的物联网单片机(MCU)微控制器：

    冯诺依曼：在这种架构中，CPU 与单个数据和地址总线通​​信，同时与 RAM 和 ROM 通信。
    哈佛：在这种架构中，CPU 有两条独立的总线；这些是与 RAM 和 ROM 通信的地址总线和数据总线。

哪种微控制器适合您的物联网需求？

如果您正在构建物联网产品，选择合适的物联网微控制器将决定您产品的成功与否。例如，在智能家电产品中添加 1MB RAM 和大功率微控制器是没有意义的。

⅔ 的物联网开发人员和组织使用的领先架构是：

    手臂
    MIPS
    X86

微控制器的选择很大程度上取决于您的物联网产品的功能要求，例如它是否需要低功耗、高性能、无线连接或高端安全性。

通常，工业中的物联网产品更复杂，并且具有更多的计算能力和能源限制。因此，它需要更多利基但更先进的标准来评估您的微控制器需求。

在这方面，我们精心挑选了一些主要标准来评估哪种微控制器适合您。

单片机(MCU)微控制器的处理能力

处理速度对于物联网产品来说至关重要，虽然有些物联网产品可以低速运行，但有些需要微控制器提供更高的速度，才能执行要求更高的任务。

您的物联网设备可小可大，它可以执行简单的传感功能或将原始数据发送回控制中心。它甚至可以从多个来源收集数据，执行本地分析，然后执行请求。

无论功能、环境及其操作活动如何，物联网微控制器都需要足够的处理来执行功能和任务。

单片机(MCU)微控制器的内存容量

基于内存量的微控制器选择非常重要，因为微控制器的处理速度和整体性能取决于内存大小。

不同的微控制器具有不同的内存容量，通常分为两个组件：

ROM：将应用程序存储在微控制器中。尺寸越大，它变得越复杂。

RAM：它通常执行两个功能，即读取和写入存储的数据。此外，它保存要由处理器分析并采取行动的数据。

有关主要物联网微控制器的内存大小信息，请在我们的网站上查看本文的原始版本。

单片机(MCU)微控制器的功耗

对于物联网产品，微控制器首先需要节能。为物联网设备构建微控制器的制造商通常面临性能和功耗挑战，尤其是可穿戴设备和电池供电设备。

例如，智能恒温器中的微控制器每隔一段时间就会唤醒以检查温度并根据其发现调整空调温度。

在上述情况下，微控制器会消耗大量功率，而它应该尽可能少地消耗。
微控制器中的快速唤醒时间 (RPC)

超低功耗应用通常在最低功耗模式下花费最多的时间，唤醒以执行任务或测量，然后快速重新进入最低功耗模式。

因此，选择具有超低功耗和最快唤醒时间的 MCU 极为重要。

相对较慢的唤醒时间会导致能量浪费，因为 MCU 在此期间无法执行任何额外任务。因此，唤醒时间较慢的 MCU 无法实现物联网连接设备所需的最佳低功耗。

微控制器中的网络连接接口

微控制器使用网络接口与本地其他设备进行交互，并将数据推送到物联网应用程序进行任何分析。

此外，它们旨在支持一种或多种网络协议，例如 Wifi、蓝牙、蜂窝网络（例如 2G/3G 甚至 RFID）。

物联网设备可以通过有线连接（如智能建筑和家庭）进行连接，也可以通过无线连接进行连接。

因此，您必须确定物联网设备的实用性，然后确定其网络要求。

在此处检查主要微控制器支持的网络接口。
微控制器的硬件和运营成本

微控制器的成本可能因不同的用例而异。此外，一些微控制器甚至对特定设备驱动程序收取一些许可费用，但随着您的项目规模扩大，总成本将为您提供更好的价值。

有关硬件成本，请查看我们网站上的表格。
社区和制造商对主要微控制器的支持

更具体地说，文档、制造商和社区支持对于开发 IoT 项目至关重要。

一个全面的文档可以帮助任何第一次使用微控制器并需要指导和信息的人就规格、功能以及如何编程和使用它做出明智的决定。

此外，制造商支持是最有可能出现的，但社区支持至关重要，因为在这里您会听到实际问题、实施错误以及创新产品的所有秘密。

虽然，新供应商开发的微控制器有时缺乏社区支持，因此找到与该特定微控制器相关的小型社区总是很好的。

单片机(MCU)微控制器中的输入/输出端口数量

微控制器中的端口充当从传感器到设备的输入通道，以及设备与传感器通信的输出通道。 I/O 端口可以是数字的或模拟的。

数字端口处理简单的逻辑，例如是或否类型输入。此外，模拟端口用于连续输入/输出。例如，温度或速度。

根据您的 IoT 产品要求，您可能需要很少或很多端口。因此，一旦您定义了数据格式和其他要求，您就可以根据您需要的 I/O 端口的类型和数量来确定微控制器。
微控制器安全

在数字时代，保护数据是微控制器设计人员和使用物联网设备的最终消费者最关心的问题。

通常，主要微控制器的制造商会部署数据加密和屏蔽层等安全措施，以防止任何恶意活动的访问。

此外，他们正在构建更专业的安全芯片，这些芯片可以与微控制器集成，以安全地存储加密密钥和用户凭证。

关于这一点，以下是每个开发人员在选择微控制器之前应评估的一些标准安全功能：
防止篡改和逆向工程

攻击者通常会将注入的代码放入目标物联网设备或微控制器中。一旦代码成功注入，他们就会执行它以完全控制设备及其大脑，即微控制器。

此外，微控制器还使您的设备面临逆向工程问题，人们可以通过将一些算法放入设备中来区分某些功能，并从您的创新中受益。

后果可能很糟糕，具体取决于设备及其用例。为了防止此类攻击，一些微控制器具有内置的篡改检测功能，可检测这些活动并保护设备不成为僵尸网络来攻击同一网络上的其他设备。

单片机(MCU)加密引导加载程序

制造商经常为微控制器发布固件和其他安全更新，加密引导加载程序提供安全更新。

基本上，引导加载程序在更新之前对安全密钥进行加密，以防止更新过程中的任何信息泄露。

单片机(MCU)加密硬件加速器

加密和解密的加密过程会消耗微控制器的内存和处理能力，这会减慢计划执行的其他活动或事件。

有时，制造商会在微控制器中集成硬件加速器和某些算法来加速这一过程。

除了加速器芯片，加密效率在很大程度上取决于他们使用的算法。
导电屏蔽层

微控制器通常使用蓝牙、Wifi 等网络接口与其他设备或应用程序进行通信。有时，攻击者使用一种奇怪的算法来读取内部信号以进入微控制器并控制设备。

导电屏蔽层可防止对内部信号进行任何形式的读写。

最后一点，如果您作为开发人员或组织希望为您的下一个项目采用微控制器，请寻找这些安全功能的可用性。
物联网微控制器中的内存保护单元

内存保护单元通常部署在微控制器中，以定义对内存位置的访问规则，这有助于微控制器控制可以读取、写入或执行哪些内存。

虽然，内存保护单元没有内置在微控制器中，因为一些制造商将其与微控制器集成，而有些则没有。

因此，建议选择支持集成内存保护单元的微控制器。

结论

物联网设备通常对高性能和低功耗微控制器有苛刻的要求，这些微控制器提供与可用外设和软件堆栈的最高集成度。

市场上有 100 多种微控制器，希望本指南能帮助您评估它们并做出正确的决定。

 

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