微控制器、RTOS與網(wǎng)絡(luò)，嵌入式物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺解讀

摘要：微控制器工藝與技術(shù)的發(fā)展讓成本越來越低，更多的產(chǎn)品用上了微控制器，使得“物”越來越智能化，并在ICT的推動下，電子智能化的“物”越來越多地連接到網(wǎng)絡(luò)上，物連網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展讓人與“物”的聯(lián)系越來越緊密。

概述

嵌入式物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺是一個系統(tǒng)，是微控制器+物+聯(lián)+網(wǎng)+開發(fā)平臺的系統(tǒng)組合。

微控制器：是嵌入式控制的核心
物：智能化的電子產(chǎn)品
聯(lián)：電子產(chǎn)品通訊或?qū)υ挼耐ǖ?br />網(wǎng)：互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)
開發(fā)平臺：產(chǎn)品、技術(shù)和開發(fā)工具的組合
隨著微控制器的工藝和技術(shù)的發(fā)展，成本越來越低，更多的產(chǎn)品用上了微控制器，使得“物（電子產(chǎn)品）”越來越智能化，并在ICT（信息通訊技術(shù)）的推動下，電子智能化的“物（電子產(chǎn)品）”越來越多地連接到網(wǎng)絡(luò)上，物連網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展讓人與“物”的聯(lián)系越來越緊密了。

微控制器

微控制器根據(jù)數(shù)據(jù)處理能力不同，分為4位、8位、16位、32位微控制器，如下圖：

面對物聯(lián)網(wǎng)市場的需求，眾多的MCU廠家都在計劃著推出新產(chǎn)品。如在一些小家電和家電市場、一些MCU廠商配合用戶做一些定制化的產(chǎn)品；有的51廠商開始考慮集成藍(lán)牙功能的產(chǎn)品；ARM公司收購了兩家美國公司W(wǎng)icentric和Sunrise，將以Cordio品牌推出低功耗藍(lán)牙產(chǎn)品。

實(shí)時操作系統(tǒng)（RTOS）

微控制器性能的提升讓一些實(shí)時操作系統(tǒng)RTOS有了“容身之地”，在32位 的ARM Cortex-M系列產(chǎn)品中，越來越多的產(chǎn)品用上了RTOS。也為一些中間件/協(xié)議?；蛞恍└呒壍膽?yīng)用提供了一個平臺基礎(chǔ)。產(chǎn)品的系統(tǒng)化設(shè)計成為了可能，為物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模開發(fā)部署提供了發(fā)展機(jī)會。

操作系統(tǒng)好多是開源的。開源機(jī)制使更多的人參與其中，發(fā)現(xiàn)問題改正問題，使平臺能在眾人的推動下不斷優(yōu)化發(fā)展。也能使一些優(yōu)秀的組件或中間件/協(xié)議棧開源出來與更多的人分享設(shè)計。

ARM mbed.org

值得一提的是mbed.org項目。mbed.org項目不僅僅是一個操作系統(tǒng)那么簡單，而是構(gòu)建了一個的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品原型開發(fā)框架。憑借ARM Cortex-M系列的產(chǎn)品的市場優(yōu)勢，ARM公司聯(lián)絡(luò)了一些MCU廠商和合作伙伴推出了基于ARM Cortex-M的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品原型開發(fā)平臺。ARM及其合作伙伴的提出的口號就是“連接一切”。

在業(yè)內(nèi)能提供如此全方面開放的面向物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)的平臺幾乎沒有，也值得物聯(lián)網(wǎng)從業(yè)者關(guān)注。

ARM mbed物聯(lián)網(wǎng)平臺系統(tǒng)如下：

開發(fā)平臺選擇

開發(fā)平臺不是一個產(chǎn)品，是系統(tǒng)的組合。如何在做或計劃一個項目時選擇一個合適的開發(fā)平臺，需要多方面綜合考慮。

微控制器

做一個“跟隨者”，參考同行中的產(chǎn)品選型。不做“個吃螃蟹”的，這樣可以避免走一些不必要的彎路，不會有產(chǎn)品開發(fā)風(fēng)險。但新機(jī)會往往會都是會眷顧那些“敢為天下先”的人。新的產(chǎn)品層出不窮，也為提供了更多的選擇空間。

對于遙控、小家電/家電、智能卡、玩具等市場應(yīng)用而言，4位/8位/16位仍然有很大的選擇空間。畢竟一些應(yīng)用的數(shù)據(jù)處理要求并不高，在原有產(chǎn)品基礎(chǔ)上開發(fā)，開發(fā)成本低。

新的產(chǎn)品總是會在一些新的項目上開始，近些年流行的ARM Cortex-M是比較理想的選擇。畢竟ARM Cortex-M是32位機(jī)市場的主流，廠家多、應(yīng)用廣、資源多。

嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)（RTOS）

32位MCU的流行，越來越愛使用RTOS了。有的甚至在8位MCU上跑RTOS。RTOS提供了開發(fā)的便捷性，但在資源緊張的8位微控制器上運(yùn)行還是有一些局限性的。建議還是在資源豐富的產(chǎn)品上運(yùn)行RTOS。

選擇活躍度比較高的開源的RTOS會得到后續(xù)更好的升級維護(hù)，學(xué)習(xí)成本低，社區(qū)眾多人的支持和參與會使得RTOS不斷改進(jìn)不斷完善。國內(nèi)的RTOS操作系統(tǒng)近幾年也多了起來，如：RT-Thread、 MiCo、DJYOS、μTenux等等。可以根據(jù)項目需求選擇適合的RTOS。

在使用RTOS帶來方便的同時，也需要注意一些問題：

RTOS穩(wěn)定性
RTOS安全性
RTOS方式/版權(quán)
中間件或協(xié)議棧的支持

網(wǎng)絡(luò)

物聯(lián)網(wǎng)就是將電子設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)，基于網(wǎng)絡(luò)來控制或使用一些服務(wù)。目前，連接到網(wǎng)絡(luò)的方式有：有線連接和無線連接。近些年來，無線技術(shù)的發(fā)展非常迅速。

產(chǎn)品原型設(shè)計

從目前業(yè)內(nèi)來看，mbed.org提供了比較齊全的功能設(shè)計，無論從底層、RTOS、中間件或協(xié)議棧、組件、服務(wù)器端等應(yīng)用都提供了比較全的選擇。這為或者有意于物聯(lián)網(wǎng)來說，是一個不錯的參考。

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展的特點(diǎn)是：智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化。

關(guān)于我們

華和技術(shù)（WONHERE）順應(yīng)市場發(fā)展趨勢，作為智能硬件一站式解決方案提供者，基于低功耗嵌入式平臺專注采集、控制、通訊一站式解決智能硬件研發(fā)，堅持以持續(xù)）創(chuàng)新為客戶不斷創(chuàng)造價值。成功案例遍布檢測監(jiān)測儀器、環(huán)境工程與自然、工業(yè)控制與自動化、智能交通能源、北斗位置服務(wù)、國防及醫(yī)療電子等領(lǐng)域。致力于通過方案開發(fā)幫助客戶：縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，提高投資效率。致力于通過技術(shù)服務(wù)、項目管理和集成化的采購、生產(chǎn)幫助客戶提高供貨質(zhì)量和降低企業(yè)運(yùn)營成本。

華和技術(shù)（WONHERE）有十余年的嵌入式項目研發(fā)及管理經(jīng)驗，團(tuán)隊致力于平臺級產(chǎn)品的研發(fā)和檢測、監(jiān)測、控制類系統(tǒng)方案的項目定制。華和技術(shù)是武漢大學(xué)研究生培養(yǎng)基地、湖北省儀器儀表學(xué)會理事單位，擁有嵌入式系統(tǒng)開發(fā)領(lǐng)域的多項知識產(chǎn)權(quán)。華和技術(shù)以打造中國低功耗嵌入式平臺、物聯(lián)網(wǎng)智能硬件開發(fā)及技術(shù)支持中心為使命。我們的產(chǎn)品有：ARM335x嵌入式板卡、ARM3530嵌入式板卡、ARM3730嵌入式板卡，X86嵌入式平臺、Power PC嵌入式平臺，以及儀器儀表、環(huán)境工程、智能裝備、智能交通、行業(yè)嵌入式系統(tǒng)方案。產(chǎn)品咨詢請與華和技術(shù)（WONHERE）聯(lián)系。