十大策略降低物聯網跨平台設計複雜性
發布時間:2017-02-14 責任編輯:sherry
【導讀】隨著新產品或附加產品的開發,「甜蜜點(sweet point)」無wu疑yi也ye需xu要yao相xiang應ying地di進jin行xing改gai變bian,以yi滿man足zu不bu斷duan變bian化hua的de要yao求qiu,同tong時shi避bi免mian過guo度du妥tuo協xie。設she計ji人ren員yuan應ying縱zong觀guan當dang前qian及ji未wei來lai的de產chan品pin,選xuan擇ze適shi合he的de平ping台tai,盡jin量liang減jian少shao返fan工gong並bing提ti高gao重zhong複fu利li用yong率lv,確que保bao上shang述shu變bian化hua不bu會hui對dui成cheng本ben、進度或工作負荷造成不必要的影響。
每個工程項目在開發實作的過程中可能會受到諸多因素的製約,其中最主要的三大因素是效能、功耗和價格,人們通常需要對這些因素做出權衡和折衷。以這三個因素為頂點構成三角形,每個項目都有其「側重點」,但根據產品、市場和時間會有不同的相對權重。
物聯網(IoT)相(xiang)關(guan)應(ying)用(yong)的(de)潛(qian)在(zai)成(cheng)長(chang)為(wei)供(gong)貨(huo)商(shang)及(ji)其(qi)設(she)計(ji)團(tuan)隊(dui)提(ti)供(gong)了(le)新(xin)的(de)機(ji)會(hui),但(dan)也(ye)進(jin)一(yi)步(bu)擴(kuo)大(da)軟(ruan)硬(ying)件(jian)工(gong)程(cheng)方(fang)麵(mian)的(de)挑(tiao)戰(zhan)。硬(ying)件(jian)和(he)軟(ruan)件(jian)密(mi)切(qie)相(xiang)關(guan),共(gong)同(tong)組(zu)成(cheng)了(le)平(ping)台(tai),需(xu)要(yao)采(cai)取(qu)多(duo)種(zhong)策(ce)略(lve)來(lai)最(zui)大(da)程(cheng)度(du)地(di)降(jiang)低(di)跨(kua)平(ping)台(tai)設(she)計(ji)的(de)複(fu)雜(za)性(xing)。這(zhe)些(xie)策(ce)略(lve)包(bao)括(kuo):
限製傳感器和變頻器(Transducer)輸入/輸出(I/O)
首先決定您的輸入/輸出需求是否采用固定或有限的數量和類型,或者是否需要擴展數量和提高類型的靈活性。這一決定會影響您對微控製器(MCU)和外部接口設備的選擇。如果輸入/輸出不僅包含簡單的低壓數字點,還包括溫度傳感器、馬達、甚至串行和並行格式的通訊線路,這一點就尤為關鍵。
使用外部認證射頻(RF)模塊
很多情況下,獨立於核心應用處理器的模塊都具有重要意義。雖然高度整合的單芯片解決方案在電路板空間、功率和成本方麵頗具吸引力,但倘若無線通信協議(protocol)、要求範圍、甚至法規要求有任何的變化或擴展,都需要對設計進行重大改變,或者需要采用新的MCU和射頻鏈路相關韌體。即便編碼部分很簡單(可能性不大),但MCU可能無法滿足新的要求,而且需要升級,因此增加了開發時間和風險。

以功率換取效能
弄清楚選擇的MCU在功率與效能矩陣中的正確位置。當您沿著所需效能的曲線往上移,將會遇到閾值點,因此不得不使用體積和功耗更大的MCU。當您沿著曲線下移時,所需資源減少,則可考慮使用體積小、功率低、價格便宜的MCU。
請確保所選的特定MCU支持各種複雜的速度、功能和功率模式,這樣才能優化操作順序,最大程度降低總能耗,應對需要大功耗的操作。
簡化安全性
一些處理器具有專用的硬件嵌入特性,提供自動安全功能,並且不依賴任何應用軟件,甚至所選的實時操作係統(RTOS)。這種方式可能會簡化您所麵對的安全挑戰。如果您選的所有MCU都具有相同的嵌入式安全功能就更好了,因為無論選擇哪一種處理器,都可以跨越物聯網挑戰中的這個重要部分。
係統標準化
隨著對大小/效能要求的變化,需要對低功耗8/16位MCU進行標準化,然後采用不同的內存大小(片上內存或外部內存);也可采用一個較大的32位MCU,雖然在低階應用時會浪費一些容量,但具有代碼和驅動器一致的優勢,同時還能簡化物料清單(BOM)和測試過程。
操作係統選擇
在某些情況下,一台簡單、低成本的單線程操作係統便已足夠,但也有很多項目需要采用實時操作係統。無論采用哪一種操作係統,都需要對小型、中型和大型操作係統版本的可擴展性和可用性做出評估。必須了解清楚最小版本的大小及其相應的功能——您肯定不希望當項目完成80%時,在操作係統的能力「遇到瓶頸」。
硬件升級VS軟件升級
在軟件資源曲線上的一些關鍵點需要完成一些額外任務(開發時間,處理器資源),此時您必須做出以下選擇,要麼增加周邊IC來為滿載運作的MCU進行分流;要不選擇一台指令周期更快的MCU。決策時,要分析何時需要一台功能更強大的MCU說明您將硬件任務交回軟件,從而減少組件成本、電路板尺寸和功耗(原則上),但為此您可能要延長開發和除錯(debug)時間。
謹慎選擇通訊協議
使用「較輕的」物聯網優化通訊協議,而不要選擇基於客戶端/服務器HTTPdeyintewangliulanqimoxing,zheyangkeyijiangduizhanhechuliyaoqiujianshaoerbeihuoyishang,bianyuyingduiduotaiwulianwangshebeijiqijiekoushebei。suizheshichangyaoqiuriquyanke,haixukaolvdanglianjieyaoqiu(通訊協議、速度和完整性)提高時會發生什麼情況。
在設計時間盡早製定測試計劃
這一點非常重要而且複雜,特別是當設計中包含無線應用時。如何非正式、然後正式地驗證最終產品是否符合市場、技術、行業標準和法規要求,會產品影響「調整修複」周zhou期qi和he上shang市shi時shi間jian。如ru果guo要yao在zai產chan品pin中zhong增zeng加jia針zhen對dui不bu同tong應ying用yong的de功gong能neng,就jiu需xu對dui原yuan型xing測ce試shi程cheng序xu或huo生sheng產chan測ce試shi設she置zhi做zuo出chu改gai變bian,這zhe會hui增zeng加jia工gong作zuo量liang,同tong時shi增zeng添tian不bu確que定ding性xing和he風feng險xian。采cai用yong經jing過guo許xu可ke的de預yu認ren證zheng(precerTIfied)軟硬件模塊,可確保最終設計在許多方麵的一致性和順應性,但不是全部。如果有關設計和驗證的任何高階監管準則(如關於醫療產品可靠性的準則)影響到軟件,都應該明了於心。如果這些準則不適用於所有產品,要清楚它們適用哪些產品。
安全問題是重中之重
所采用的軟件技術和策略應能跨產品滿足應用要求,並與物聯網用戶接口(如果有的話)匹配,例如防火牆、身份驗證和密碼。從分級列表中找出所需的安全資源,包括安全啟動、身份驗證、安全通訊、防火牆、篡改檢測、事件報告、遠yuan程cheng命ming令ling審shen查zha和he策ce略lve管guan理li,根gen據ju所suo擁yong有you的de軟ruan件jian資zi源yuan,確que保bao每mei一yi項xiang的de實shi際ji執zhi行xing正zheng確que且qie可ke行xing。評ping估gu要yao提ti高gao各ge種zhong產chan品pin的de安an全quan性xing是shi否fou必bi須xu采cai用yong更geng大da或huo更geng快kuai的deMCU,製定計劃驗證實施的安全步驟是否可靠。
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