十大策略降低物聯(lián)網(wǎng)跨平臺(tái)設(shè)計(jì)復(fù)雜性
發(fā)布時(shí)間:2017-02-14 責(zé)任編輯:sherry
【導(dǎo)讀】隨著新產(chǎn)品或附加產(chǎn)品的開(kāi)發(fā),「甜蜜點(diǎn)(sweet point)」無(wú)疑也需要相應(yīng)地進(jìn)行改變,以滿足不斷變化的要求,同時(shí)避免過(guò)度妥協(xié)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)縱觀當(dāng)前及未來(lái)的產(chǎn)品,選擇適合的平臺(tái),盡量減少返工并提高重復(fù)利用率,確保上述變化不會(huì)對(duì)成本、進(jìn)度或工作負(fù)荷造成不必要的影響。
每個(gè)工程項(xiàng)目在開(kāi)發(fā)實(shí)作的過(guò)程中可能會(huì)受到諸多因素的制約,其中最主要的三大因素是效能、功耗和價(jià)格,人們通常需要對(duì)這些因素做出權(quán)衡和折衷。以這三個(gè)因素為頂點(diǎn)構(gòu)成三角形,每個(gè)項(xiàng)目都有其「?jìng)?cè)重點(diǎn)」,但根據(jù)產(chǎn)品、市場(chǎng)和時(shí)間會(huì)有不同的相對(duì)權(quán)重。
物聯(lián)網(wǎng)(IoT)相關(guān)應(yīng)用的潛在成長(zhǎng)為供貨商及其設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)提供了新的機(jī)會(huì),但也進(jìn)一步擴(kuò)大軟硬件工程方面的挑戰(zhàn)。硬件和軟件密切相關(guān),共同組成了平臺(tái),需要采取多種策略來(lái)最大程度地降低跨平臺(tái)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。這些策略包括:
限制傳感器和變頻器(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(shù)量和類型,或者是否需要擴(kuò)展數(shù)量和提高類型的靈活性。這一決定會(huì)影響您對(duì)微控制器(MCU)和外部接口設(shè)備的選擇。如果輸入/輸出不僅包含簡(jiǎn)單的低壓數(shù)字點(diǎn),還包括溫度傳感器、馬達(dá)、甚至串行和并行格式的通訊線路,這一點(diǎn)就尤為關(guān)鍵。
使用外部認(rèn)證射頻(RF)模塊
很多情況下,獨(dú)立于核心應(yīng)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、功率和成本方面頗具吸引力,但倘若無(wú)線通信協(xié)議(protocol)、要求范圍、甚至法規(guī)要求有任何的變化或擴(kuò)展,都需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行重大改變,或者需要采用新的MCU和射頻鏈路相關(guān)韌體。即便編碼部分很簡(jiǎn)單(可能性不大),但MCU可能無(wú)法滿足新的要求,而且需要升級(jí),因此增加了開(kāi)發(fā)時(shí)間和風(fēng)險(xiǎn)。
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(dāng)您沿著所需效能的曲線往上移,將會(huì)遇到閾值點(diǎn),因此不得不使用體積和功耗更大的MCU。當(dāng)您沿著曲線下移時(shí),所需資源減少,則可考慮使用體積小、功率低、價(jià)格便宜的MCU。
請(qǐng)確保所選的特定MCU支持各種復(fù)雜的速度、功能和功率模式,這樣才能優(yōu)化操作順序,最大程度降低總能耗,應(yīng)對(duì)需要大功耗的操作。
簡(jiǎn)化安全性
一些處理器具有專用的硬件嵌入特性,提供自動(dòng)安全功能,并且不依賴任何應(yīng)用軟件,甚至所選的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)。這種方式可能會(huì)簡(jiǎn)化您所面對(duì)的安全挑戰(zhàn)。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?yàn)闊o(wú)論選擇哪一種處理器,都可以跨越物聯(lián)網(wǎng)挑戰(zhàn)中的這個(gè)重要部分。
系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化
隨著對(duì)大小/效能要求的變化,需要對(duì)低功耗8/16位MCU進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,然后采用不同的內(nèi)存大小(片上內(nèi)存或外部?jī)?nèi)存);也可采用一個(gè)較大的32位MCU,雖然在低階應(yīng)用時(shí)會(huì)浪費(fèi)一些容量,但具有代碼和驅(qū)動(dòng)器一致的優(yōu)勢(shì),同時(shí)還能簡(jiǎn)化物料清單(BOM)和測(cè)試過(guò)程。
操作系統(tǒng)選擇
在某些情況下,一臺(tái)簡(jiǎn)單、低成本的單線程操作系統(tǒng)便已足夠,但也有很多項(xiàng)目需要采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。無(wú)論采用哪一種操作系統(tǒng),都需要對(duì)小型、中型和大型操作系統(tǒng)版本的可擴(kuò)展性和可用性做出評(píng)估。必須了解清楚最小版本的大小及其相應(yīng)的功能——您肯定不希望當(dāng)項(xiàng)目完成80%時(shí),在操作系統(tǒng)的能力「遇到瓶頸」。
硬件升級(jí)VS軟件升級(jí)
在軟件資源曲線上的一些關(guān)鍵點(diǎn)需要完成一些額外任務(wù)(開(kāi)發(fā)時(shí)間,處理器資源),此時(shí)您必須做出以下選擇,要么增加周邊IC來(lái)為滿載運(yùn)作的MCU進(jìn)行分流;要不選擇一臺(tái)指令周期更快的MCU。決策時(shí),要分析何時(shí)需要一臺(tái)功能更強(qiáng)大的MCU說(shuō)明您將硬件任務(wù)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(zhǎng)開(kāi)發(fā)和除錯(cuò)(debug)時(shí)間。
謹(jǐn)慎選擇通訊協(xié)議
使用「較輕的」物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化通訊協(xié)議,而不要選擇基于客戶端/服務(wù)器HTTP的因特網(wǎng)瀏覽器模型,這樣可以將堆棧和處理要求減少二倍或以上,便于應(yīng)對(duì)多臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及其接口設(shè)備。隨著市場(chǎng)要求日趨嚴(yán)苛,還需考慮當(dāng)連接要求(通訊協(xié)議、速度和完整性)提高時(shí)會(huì)發(fā)生什么情況。
在設(shè)計(jì)時(shí)間盡早制定測(cè)試計(jì)劃
這一點(diǎn)非常重要而且復(fù)雜,特別是當(dāng)設(shè)計(jì)中包含無(wú)線應(yīng)用時(shí)。如何非正式、然后正式地驗(yàn)證最終產(chǎn)品是否符合市場(chǎng)、技術(shù)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)要求,會(huì)產(chǎn)品影響「調(diào)整修復(fù)」周期和上市時(shí)間。如果要在產(chǎn)品中增加針對(duì)不同應(yīng)用的功能,就需對(duì)原型測(cè)試程序或生產(chǎn)測(cè)試設(shè)置做出改變,這會(huì)增加工作量,同時(shí)增添不確定性和風(fēng)險(xiǎn)。采用經(jīng)過(guò)許可的預(yù)認(rèn)證(precerTIfied)軟硬件模塊,可確保最終設(shè)計(jì)在許多方面的一致性和順應(yīng)性,但不是全部。如果有關(guān)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的任何高階監(jiān)管準(zhǔn)則(如關(guān)于醫(yī)療產(chǎn)品可靠性的準(zhǔn)則)影響到軟件,都應(yīng)該明了于心。如果這些準(zhǔn)則不適用于所有產(chǎn)品,要清楚它們適用哪些產(chǎn)品。
安全問(wèn)題是重中之重
所采用的軟件技術(shù)和策略應(yīng)能跨產(chǎn)品滿足應(yīng)用要求,并與物聯(lián)網(wǎng)用戶接口(如果有的話)匹配,例如防火墻、身份驗(yàn)證和密碼。從分級(jí)列表中找出所需的安全資源,包括安全啟動(dòng)、身份驗(yàn)證、安全通訊、防火墻、篡改檢測(cè)、事件報(bào)告、遠(yuǎn)程命令審查和策略管理,根據(jù)所擁有的軟件資源,確保每一項(xiàng)的實(shí)際執(zhí)行正確且可行。評(píng)估要提高各種產(chǎn)品的安全性是否必須采用更大或更快的MCU,制定計(jì)劃驗(yàn)證實(shí)施的安全步驟是否可靠。
特別推薦
- 是否存在有關(guān) PCB 走線電感的經(jīng)驗(yàn)法則?
- 一文看懂電壓轉(zhuǎn)換的級(jí)聯(lián)和混合概念
- 第12講:三菱電機(jī)高壓SiC芯片技術(shù)
- 準(zhǔn) Z 源逆變器的設(shè)計(jì)
- 貿(mào)澤電子持續(xù)擴(kuò)充工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品陣容
- 低功耗嵌入式設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介
- 如何通過(guò)基本描述找到需要的電容?
技術(shù)文章更多>>
- 聯(lián)發(fā)科與NVIDIA合作 為NVIDIA 個(gè)人AI超級(jí)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)NVIDIA GB10超級(jí)芯片
- 國(guó)產(chǎn)工業(yè)核心零部件崛起背后,華丞電子的智慧與突破
- 歐盟新規(guī)實(shí)施:新車必須安裝
- 破局時(shí)效,跨越速運(yùn)領(lǐng)航零擔(dān)快運(yùn)新征途
- 瑞典名企Roxtec助力構(gòu)建安全防線
技術(shù)白皮書(shū)下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
云計(jì)算
云母電容
真空三極管
振蕩器
振蕩線圈
振動(dòng)器
振動(dòng)設(shè)備
震動(dòng)馬達(dá)
整流變壓器
整流二極管
整流濾波
直流電機(jī)
智能抄表
智能電表
智能電網(wǎng)
智能家居
智能交通
智能手機(jī)
中電華星
中電器材
中功率管
中間繼電器
周立功單片機(jī)
轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)
自耦變壓器
自耦調(diào)壓器
阻尼三極管
組合開(kāi)關(guān)