單片機(jī)和無(wú)線連接構(gòu)成AIoT系統(tǒng)的核心

過去幾年的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和無(wú)線連接產(chǎn)品出現(xiàn)了爆炸式增長(zhǎng)。傳感器和處理器等電子器件的成本逐漸降低，同時(shí)無(wú)線連接功能和AI性能的加持讓許多產(chǎn)品變得更加“智能”起來(lái)，無(wú)需人工干預(yù)即可相互通信。當(dāng)然成功的AIoT產(chǎn)品必須滿足特定應(yīng)用的要求，比如需具備低功耗、長(zhǎng)無(wú)線連接范圍，以及更高的計(jì)算處理能力等。

下面以一個(gè)典型的無(wú)線智能電表為例，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆啥鄠€(gè)簡(jiǎn)單的傳感器節(jié)點(diǎn)（比如冰箱、空調(diào)和微波爐等）組成，這些節(jié)點(diǎn)通過傳感器收集電量使用數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)街醒肟刂破骰蚓W(wǎng)關(guān)（Collector），從而保持與互聯(lián)網(wǎng)和云服務(wù)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)通信。這些節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)必須最大限度地降低功耗、提供穩(wěn)定可靠的網(wǎng)絡(luò)連接，并盡可能擴(kuò)展無(wú)線連接范圍。

這一物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的核心是微控制器 (MCU)，負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)并運(yùn)行與無(wú)線收發(fā)器件接口的軟件堆棧以實(shí)現(xiàn)無(wú)線連接和數(shù)據(jù)傳輸。MCU和無(wú)線器件的功能特性視特定的應(yīng)用和系統(tǒng)要求不同，智能化的傳感器節(jié)點(diǎn)集成傳感器功能，并使用8位或32位單片機(jī)來(lái)運(yùn)行小型的射頻 (RF) 協(xié)議棧。這些物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常由電池供電，并通過無(wú)線連接到網(wǎng)關(guān)，由網(wǎng)關(guān)進(jìn)行更繁重的處理和數(shù)據(jù)傳輸。

傳感器節(jié)點(diǎn)通常傳輸少量的數(shù)據(jù)，一般使用電池供電，需要正常運(yùn)行長(zhǎng)達(dá)10年。這些設(shè)備還必須具有可靠的連接，并且能夠在各種環(huán)境條件下運(yùn)行，而不受射頻干擾或物理障礙的影響。此外，這些設(shè)備都是網(wǎng)絡(luò)的一部分，還必須考慮網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置、傳感器數(shù)據(jù)聚合和信息的顯示等。因此為這類設(shè)備選擇合適的MCU和無(wú)線連接，以及應(yīng)用開發(fā)工具和軟件堆棧，對(duì)于IoT系統(tǒng)的成功設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

傳統(tǒng)MCU的主要應(yīng)用場(chǎng)景包括消費(fèi)電子、家用電器、電腦及周邊、汽車和工業(yè)領(lǐng)域，沒有無(wú)線通信功能的“純粹”MCU只要滿足功能特性、性能和質(zhì)量安全要求，仍然大有用武之地，特別是在全球性的芯片短缺問題短時(shí)間內(nèi)無(wú)法解決的情況下。然而新興的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對(duì)MCU提出了更高的要求。MCU廠商可以通過增加高精度ADC或AI功能來(lái)提升其產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，但集成無(wú)線連接功能及對(duì)各種無(wú)線協(xié)議的支持將是決定MCU芯片在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場(chǎng)能否成功的關(guān)鍵。