【導讀】工業物聯網的發展趨勢是在一個SoC而非多個離散器件中執行更多功能
，以精簡物料清單、降低設計風險

、減少占用空間。Wi-Fi® MCU即是一個典型，它將Wi-Fi連接與處理器及所需GPIO集(ji)成(cheng)在(zai)一(yi)起(qi)，以(yi)滿(man)足(zu)多(duo)種(zhong)應(ying)用(yong)的(de)需(xu)求(qiu)。在(zai)指(zhi)定(ding)其(qi)中(zhong)一(yi)個(ge)器(qi)件(jian)時(shi)，需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)多(duo)個(ge)因(yin)素(su)
，並(bing)需(xu)審(shen)慎(shen)進(jin)行(xing)選(xuan)擇(ze)
，因(yin)此(ci)務(wu)必(bi)對(dui)這(zhe)些(xie)器(qi)件(jian)有(you)所(suo)了(le)解(jie)。

工業物聯網的發展趨勢是在一個SoC而非多個離散器件中執行更多功能，以精簡物料清單
、降低設計風險、減少占用空間。Wi-Fi® MCU即是一個典型，它將Wi-Fi連接與處理器及所需GPIO集(ji)成(cheng)在(zai)一(yi)起(qi)

，以(yi)滿(man)足(zu)多(duo)種(zhong)應(ying)用(yong)的(de)需(xu)求(qiu)。在(zai)指(zhi)定(ding)其(qi)中(zhong)一(yi)個(ge)器(qi)件(jian)時(shi)，需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)多(duo)個(ge)因(yin)素(su)
，並(bing)需(xu)審(shen)慎(shen)進(jin)行(xing)選(xuan)擇(ze)

，因(yin)此(ci)務(wu)必(bi)對(dui)這(zhe)些(xie)器(qi)件(jian)有(you)所(suo)了(le)解(jie)。

當今市場上存在低成本的Wi-Fi連接方案
，但通常會以外設數量和整體性能為代價。這意味著選擇最佳Wi-Fi MCU充滿挑戰和風險，因為Wi-Fi MCU必須兼具穩健的Wi-Fi連接和高性能MCU功能，二者缺一不可，否則會導致整個設計項目延遲甚至失敗。MCU是係統的核心
，是Wi-Fi MCU中zhong最zui關guan鍵jian的de部bu分fen，因yin此ci需xu要yao在zai項xiang目mu伊yi始shi對dui其qi性xing能neng進jin行xing檢jian查zha，否fou則ze可ke能neng在zai後hou期qi發fa生sheng需xu要yao更geng換huan器qi件jian的de情qing況kuang，通tong常chang需xu要yao重zhong新xin設she計ji所suo有you軟ruan件jian及ji配pei置zhi配pei套tao電dian路lu。

ADC不容忽視

指定Wi-Fi MCU時(shi)，模(mo)數(shu)轉(zhuan)換(huan)是(shi)最(zui)易(yi)忽(hu)視(shi)的(de)功(gong)能(neng)之(zhi)一(yi)，盡(jin)管(guan)它(ta)是(shi)信(xin)號(hao)鏈(lian)中(zhong)模(mo)擬(ni)輸(shu)入(ru)之(zhi)後(hou)的(de)第(di)一(yi)個(ge)處(chu)理(li)元(yuan)件(jian)。這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)它(ta)的(de)性(xing)能(neng)將(jiang)影(ying)響(xiang)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)，因(yin)此(ci)務(wu)必(bi)掌(zhang)握(wo)有(you)關(guan)模(mo)數(shu)轉(zhuan)換(huan)器(qi)（ADC）的關鍵指標以及Wi-Fi MCU製造商為達成指標所應采用的方式。

設計人員關注的首要規範之一是ADC的位數。這會讓人感到困惑
，因為，事實上，實際位數將少於（甚至遠低於）數據手冊規範。ADC可用於執行轉換的有效位數（ENOB）更為重要，ENOB始終小於數據手冊規範，但與數據手冊規範越接近越好，因為在不同ADC之間這一位數有著很大的差異。可用於執行轉換的位數越少，SoC的輸入信號的精度就越低。

此外，與所有電子器件一樣，ADC會為信號“貢獻”一些對其功能產生負麵影響的因素，包括量化和時序誤差以及失調、增益和線性度的變化。ADC還有一個眾所周知的缺點：易受諸多工業物聯網運行環境中常見的大溫度波動影響（見圖1）。Wi-Fi MCU製造商可以規避這種情況，因此務必聯係每個候選Wi-Fi MCU的製造商以確定其ENOB、性能隨溫度變化情況
、線性度和精度。如果無法提供這些信息，則棄用。

圖1.低檔ADC的精度和線性度差，易受環境和溫度影響

外設支持

所有Wi-Fi MCU至少都支持少量接口標準，因此很容易認為它們能達到要求。而當工程師試圖在其他設計中使用相同的Wi-Fi MCUshi，tamenchangchanghuiweizijidecaolvhouhuibuyi。zhezhongqingkuangzaijianlihuoxiugaigongyewulianwangxitongshiyuelaiyuechangjian，yinweidaduoshushengchansheshijuncaiyongyoubutongzhizaoshangzaibutongshijianzhizaodegezhongjiqihekongzhiqi。

隨著係統的完善，可能會增加更多的接口
，有時可能需要支持觸摸檢測和LCD等功能。如果SoC有備用GPIO
，則可以在幾乎不共用引腳的情況下控製更多繼電器、開關和其他元件。為此

，器件支持的接口應包括以太網MAC、USB、CAN
、CAN-FD
、SPI
、I2C、SQI、UART和JTAG（可能還包括觸摸發送和顯示支持），以確保能夠在現在和可預見的未來適應幾乎所有情況。

安全始於內部

安an全quan性xing對dui於yu每mei個ge物wu聯lian網wang應ying用yong都dou至zhi關guan重zhong要yao
，但dan工gong業ye環huan境jing具ju有you任ren務wu關guan鍵jian性xing特te征zheng
，一yi旦dan有you威wei脅xie進jin入ru工gong業ye物wu聯lian網wang的de網wang絡luo，就jiu會hui在zai整zheng個ge設she施shi乃nai至zhi整zheng個ge公gong司si擴kuo散san。第di一yi級ji所suo需xu安an全quan性xing位wei於yuMCU的集成加密引擎中，在這裏，將順序執行或並行執行加密和身份驗證。密碼應包括AES加密（密鑰大小最高256位）、DES和TDES，身份驗證應包括SHA-1和SHA-256以及MD-5。

由you於yu每mei個ge雲yun服fu務wu提ti供gong商shang都dou有you自zi己ji的de認ren證zheng和he密mi鑰yao
，為wei其qi置zhi備bei器qi件jian是shi一yi個ge複fu雜za的de過guo程cheng，需xu掌zhang握wo大da量liang與yu加jia密mi相xiang關guan的de知zhi識shi，是shi設she計ji人ren員yuan針zhen對dui雲yun服fu務wu置zhi備bei產chan品pin時shi最zui具ju挑tiao戰zhan性xing的de任ren務wu之zhi一yi。幸xing運yun的de是shi，包bao括kuoMicrochip Technology在內的一些製造商簡化了這一過程
，從而節省了大量的時間和金錢。這種方法能夠極大地縮短時間，減少混亂；可以將設計過程縮短數周或更長時間，同時憑借行之有效的可驗證方法確保滿足所有安全和置備要求。

務必注意，大多數Wi-Fi MCU將(jiang)憑(ping)證(zheng)存(cun)儲(chu)在(zai)閃(shan)存(cun)中(zhong)
，其(qi)中(zhong)的(de)數(shu)據(ju)可(ke)訪(fang)問(wen)且(qie)容(rong)易(yi)受(shou)到(dao)軟(ruan)件(jian)和(he)物(wu)理(li)攻(gong)擊(ji)。如(ru)果(guo)將(jiang)此(ci)類(lei)信(xin)息(xi)存(cun)儲(chu)在(zai)硬(ying)編(bian)碼(ma)的(de)安(an)全(quan)元(yuan)件(jian)中(zhong)
，則(ze)無(wu)法(fa)通(tong)過(guo)任(ren)何(he)外(wai)部(bu)軟(ruan)件(jian)讀(du)取(qu)其(qi)中(zhong)的(de)數(shu)據(ju)
，因(yin)而(er)可(ke)以(yi)達(da)到(dao)最(zui)高(gao)的(de)安(an)全(quan)性(xing)。例(li)如(ru)，WFI32等Microchip Wi-Fi MCU（圖2）在公司的Trust&GO平台中采用這種方法安全地置備其MCU，以連接到AWS IoT、Google Cloud、Microsoft® Azure和第三方TLS網絡。

圖2.WFI32 Wi-Fi®模塊將憑證存儲在硬件中加以隔離，使其幾乎不會遭受黑客攻擊

預置備、預配置或自定義的安全元件在製造時即會存儲於器件的硬件安全模塊（HSM）內生成的憑證

，防止憑證在生產期間和之後公開。Trust&Go平台隻需一款成本低廉的Microchip開發工具包
，設計人員可使用隨附設計套件中的教程和代碼示例創建所需的清單文件。一旦安全元件的C代碼在應用程序中運行

，就可以從設計轉入生產。

所需安全性的另一種形式是Wi-Fi聯盟認證的最新Wi-Fi安全。最新版本的WPA3基於上一代WPA2構建，但增加了一些功能，可簡化Wi-Fi安全、實現更穩健的身份驗證、提供更高的加密強度並保持網絡彈性。所有新器件均須通過WPA3認證才能使用Wi-Fi聯盟標誌，因此應對每個Wi-Fi芯片和Wi-Fi MCU進行認證，以實現最高安全性。不過，仍需進行核實以確保候選Wi-Fi MCU已通過WPA3認證。

確保互操作性

由於射頻不匹配、軟件和其他一些因素，Wi-Fi MCU始終有可能無法與市場上的部分接入點通信。無法連接到常用的接入點有損公司聲譽。盡管我們無法保證Wi-Fi MCU能與全球每個接入點（AP）搭配使用
，但可確保Wi-Fi MCU通過了與市場上最常用AP的de互hu操cao作zuo性xing測ce試shi
，從cong而er能neng最zui大da程cheng度du地di減jian少shao問wen題ti。此ci信xin息xi通tong常chang可ke從cong製zhi造zao商shang網wang站zhan獲huo取qu
，但dan若ruo網wang站zhan未wei提ti供gong相xiang關guan信xin息xi
，可ke致zhi電dian製zhi造zao商shang獲huo取qu信xin息xi
，如ru果guo仍reng未wei能neng獲huo取qu信xin息xi，請qing選xuan擇ze其qi他ta供gong應ying商shang。

需要得到幫助

最後但同樣重要的是需要設計支持。如果沒有一個全麵的集成開發環境（IDE）平台，設計人員隻能將一些不確定是否有用、簡單或可靠的Web資源拚湊在一起。例如，少數Wi-Fi MCU製造商提供了有關產品的基本詳情和原型設計說明

，但就此止步，不提供將其從當前階段轉入生產階段所需的信息。

真正有用的是，製造商應提供一個全麵的IDE（圖3）
，其中包括Wi-Fi MCU執zhi行xing的de每mei一yi個ge模mo擬ni和he數shu字zi功gong能neng以yi及ji要yao在zai特te定ding應ying用yong中zhong實shi現xian所suo需xu要yao的de全quan部bu外wai部bu元yuan件jian。應ying提ti供gong一yi種zhong方fang法fa將jiang設she計ji變bian更geng對dui整zheng體ti性xing能neng的de影ying響xiang可ke視shi化hua
，還hai應ying具ju備bei評ping估gu設she計ji的deRF性能和合規性的能力。一些基本工具可免費使用，另一些工具則以適中的成本提供，包括設計用於製造商的Wi-Fi MCU係列的評估板。

圖3.從原型設計階段到成品，此類集成開發環境均能為設計人員提供調試工具和其他工具來降低風險

總結

wulianwangdefazhanqushishijianggengduodechulinenglizhuanxiangwangluobianyuan，erbushizhijizhongyujiyuyundeshujuzhongxin。weici

，xuyaozaizuishaodekongjianheyuanjianzhongjichengjinkenengduodegongneng。Wi-Fi MCU是眾多SoC中的一種，它將多個功能集成在一個器件中

，而不是分布於功能特定的離散元件，從而實現上述目標。

如果Wi-Fi MCU製造商可提供足夠的資源，則將這些器件集成到嵌入式IoT子係統中可能相對簡單。這些資源包括高度安全性（通過一種簡單的置備方法來滿足雲服務提供商的需求）和全麵的IDE（引導設計人員從原型設計階段轉向生產階段）。

（來源：Microchip Technology，作者：無線解決方案產品部 資深市場營銷工程師Alex Li）

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