功能多样性是设计 MCU 实施型 IoT 的关键

　　功能多样性是设计 MCU 实施型 IoT 的关键

　　物联网 （IoT） 的本质特性决定了其将由大量元件组成，且每个元件均针对不同功能进行了优化。 可穿戴设备将针对低功耗和本地连接进行优化，无线桥接器则针对传输能效、灵活的协议支持进行优化，您连接的厨房电器则注重易用性。 这些多样性要求意味着，为了达到最佳实施效果，基础硬件（最有可能基于 MCU）也需要具有多样的功能集。 如果您认为我们在 MCU 方面已有太多选择，那么下一代面向 IoT 的设备会使您头晕目眩。

　　多样化要求促进了特性的多样性

　　连接性是最明显的物联网 （IoT） 要求之一。 如果没有通信功能，我们将只有“物”，而非“物联网”。 然而，连接性又涵盖众多功能。 只需打开 Digi-Key 无线解决方案 TechZone 主页，我们便会看到针对蓝牙、蜂窝、GPS、ISM、RFID、802.11/Wi-Fi/WiMax 和 802.15.4/ZigBee 协议的各种无线解决方案，这些解决方案已然令人眼花缭乱，但它们仅仅是冰山一角。 每一种 MCU 都需要支持所有这些无线协议吗？ 若果真如此，MCU 将会爆掉几乎每一种 IoT 设计的功耗、成本、复杂性预算。 那么，我们该怎么办？

　　一种方法是将关键 IoT 设备的功能专门化，使这些设备能简化自身连接要求。 例如：不是每个传感器都需要连接 Wi-Fi。 传感器可只采用低功耗、高能效、短距离连接标准。 多个传感器可用这种标准连接传感器“桥”，然后由传感器桥连接更远的设备，直至连接物联网主体。 其它专门元件将提供存储功能，以便在与目标建立连接前存储本地产生的数据。 例如，在骑车人骑行期间获得的骑车人的心率数据、骑行路径信息可暂时存储在本地活动监视器中，直到返回家庭健康信息收集器的覆盖范围内。 计算元件也可分布在该网络内，用于执行分布式计算，从而能在大的数据集发送前进行处理、压缩。 无线通信会非常耗电，因此在数据传输前利用少量电能合并数据将会显著提升总能效。 另外，因为数据需要在多个中间点间流动，以到达最终目标，所以，前端器件节能也可用来补偿网络中的任一部分。

　　例如，图 1 所示为物联网中一组不同的“物”，我们将以此为例深入探讨不同的功能如何成为 IoT 成功部署的关键。 本例中包含上文介绍的多个不同类型的元件以及一些新元件。 该 IoT 边缘是分布式传感器和致动器——IoT 与“现实世界”连接的接口。 此处，我们熟悉的元件是人体活动监视器、位置跟踪器、环境传感器，以及用于如加热、冷却、照明和建筑入口之类“物”的相关致动器。 在这些“边缘”元件后则是传感器融合设备，它们收集传感器数据并合并（或融合）多种测量值，以创建供更高级别应用使用的附加知识。 通过把 GPS 和大气压数据相结合来确定海拔高度和位置便是传感器融合的一个常见实例。 传感器融合设备通常与执行协议间转换的桥接器连接，且通常位于有线连接和无线之间。 有些情况下，需要执行本地存储来缓冲传感器数据，以备后续下载。例如，当为了方便以后下载而由人体活动监视器信息管理器存储心率信息时，就需要这项功能。