物联网催发MCU应用新业态.doc

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1、物联网催发MCU应用新业态　　在物联网应用发展中，MCU的应用生态也发生了一些改变，呈现出了新的应用生态。目前，物联网应用基本都是将传感终端连接到云端，基本遵循云－管－端的架构。MCU的应用一般是在“管”和“端”，管指的是连接通信的管道，端是设备终端或传感终端。　　下图是MCU在物联网中应用生态的示意图：　　　　物联网应用中MCU应用生态示意图　　MCU　　和CPU一样，MCU也在性能和成本道路上不断地向前发展着。从4位、8位、16位到今天主流的32位MCU；从8MHz、16MHz发展到现在的几百MHz主频MCU。MCU的性能不断地提升，而价格却在不断地下降，低配版本的32位MCU已经达到了0

2、．3美金的价位，这加速了电子产品的设备升级换代，也促进了电子产品智能化的发展。国产的32位MCU供应商也越来越多，尤其是凭借ARMCortex－M系列内核的MCU产品，部分国产MCU品牌发展迅速，有了一定的市场份额。　　随着物联网市场需求的强劲增长，对MCU的规格也提出了一些要求，如无线MCU（RF、Wi－Fi、BLE等）和安全MCU等产品。　　底层硬件驱动　　早在4位、8位MCU时代，由于程序存储容量小、资源少。一般地，底层MCU外设的驱动都是由工程师根据MCU的寄存器自己开发设计，设计风格因人而异，更换不同的芯片或使用新的外设就需要重新开发底层驱动。MCU程序的通用性不强，移植成本也较高，

3、工程师更换芯片也面临着重新学习和开发的成本。　　而当MCU产品规格发展越来越复杂的时候，尤其是32位MCU，自己写MCU底层驱动就越来越不是一种好的做法了。现在的MCU厂商也基本都提供了底层驱动库给工程师，极大地方便了开发。ST公司更是提供了图形化的初始化生成工具，让STM32的开发起步更容易简单。　　　　实时操作系统（RealTimeOperaTIngSystem，RTOS）　　RTOS也随着物联网应用的发展而逐渐多了。物联网应用多是对数据的采集和数据的传输，对控制的实时性要求并不高，一些物联网应用的任务越来越复杂，就需要一个RTOS对MCU资源进行管理和任务的调度，以简化应用的开发和程序的

4、维护更新。而一些对实时性要求控制比较高的应用，如电机控制等，MCU一般不会用到操作系统（RTOS），虽然RTOS是实时RTOS，但对于控制要求精确到指令周期的控制还是不适用的。　　如同PC的操作系统一样，物联网的RTOS也管理着MCU的基础资源和应用程序的运行。RTOS没有PC操作系统那么通用性好，由于MCU架构不同，各个厂家的MCU产品也存在着差异，RTOS需要针对不同MCU做适配。为了让物联网设备或传感终端便能更容易方便地连接到互联网，阿里（AliOSThings）、华为（HuaweiLiteOS）等大公司都纷纷推出了自己的RTOS。思必驰和华强聚丰也投资了RT－ThreadRTOS，以期

5、语音技术通过RTOS快速到达更多的MCU产品上，使得物联网的连接更便捷。操作系统的价值随着物联网应用的发展越来越体现出来。　　中间件（Middleware）　　有了RTOS的基础，MCU做的应用任务也就可以更多了，可以针对应用需求开发一些功能，如文件的操作，方便应用的管理。这部分功能是应用程序的一部分，而非全部，是一个相对独立的功能，一般可称之为中间件。一些MCU厂商也针对物联网推出了中间件。中间件为MCU的应用提供了更多应用的可能性，拓展了MCU的应用范围。　　下面列出了一些中间件：　　　　应用程序　　物联网中MCU的应用程序，多是以功能实现为主，对实时控制的要求弱化了很多，主要是做传感器数

6、据采集、连接通信以及简单控制等功能。　　工具链（Toolchain）　　在软件中，工具链一般是指一套编程的工具，用于设计软件产品，由编译器和连接器（将源代码转换为机器能识别并可执行的程序）、库和调试器（测试和调试程序）等组成。MCU的应用开发离不开工具链的支持。8／16位MCU厂商一般提供汇编语言的编译器，不同指令架构的MCU需要不同的专用工具链支持。作为软件产品的工具链，其编译性能和稳定性需要长期不断地完善，市场的工具链基本有三类：a）MCU厂家自有的工具链b）第三方工具链，多是商业软件c）开源工具链，如GCC。有实力的MCU厂家会自己发展工具链，为用户提供更多的价值服务。而多数的MCU厂商

7、借助第三方或开源的工具链发展MCU产品。　　连接通信（ConnecTIon）　　在物联网应用中的连接通信的产品，一般可以有两种产品形态：通信模块和网关。常见的一些通信模块有：Wi－Fi、NB－IoT、2G／3G／4G等，可直接连接到云端。MCU在模块中一般用作数据传输。在使用电池供电的应用中一般会选择用超低功耗MCU（ULPMCU）。而如LoRa、Zigbee、Z－Wave、BLE等无线连接技术则