物联网(IoT)相关文章最近充斥着许多EE期刊。众所周知,物联网的服务虽然包罗万象,但一些基本特征是大同小异的。例如,无论技术的应用如何,可以肯定的是,需要持续访问不断增加的数据量以进行后续分析、操作和比较。大部分工作的完成都是从数据的获取开始,到云端的传输结束。为了能够连接到云进行操作,必须使用具有相应接口的特定微控制器(MCU)作为桥接开关-用于有线连接的以太网,或通过Wi-Fi、ZigBee或蓝牙协议的无线连接。随着物联网应用越来越多样化,每个应用都有其特定的运行门槛。因此,微控制器需要具备更多的I/O扩展功能。图1:收集传感器阵列数据的工业控制系统图1详细说明了一个简单的案例,其中使用Web服务器从传感器阵列收集数据。本应用采用开源lwIP(轻量级TCP/IP协议)平台,提供网络连接所需的TCP/IP协议层。微控制器执行网络服务器提供的网络代码,经过适当培训的操作员可以通过该代码查看和分析所有采集的数据。根据应用的特点,有些数据可能需要立即处理(例如:在工厂生产线的巡检系统中,如果发现问题,需要立即采取措施)。在这种情况下,系统延迟会导致重大问题,如果没有足够的时间采取适当的应对措施,可能会造成严重的后果——例如昂贵的机器被损坏或附近的员工处于危险之中。如前所述,目前大多数微控制器的I/O资源都比较有限,不能完全满足工程师的期望和需求。它需要具备更强大的连接能力,同时还需要提升计算性能。尽管许多物联网应用侧重于大量远程传感器的连接,但它们侧重于保持低功耗并提供相对有限的数据传输。但除此之外,还有更多使用高速数据传输和数据处理的情况。例如:家庭自动化、工业监控、公共设施等。与目前市场上大多数使用软件支持的功能组合的微控制器解决方案相比,Bridgetek的FT90X系列微控制器使用硬件来执行大部分功能。使用软件支持的传统微控制器平台并不能从运行性能的优化中获益,也无法实现上述数据密集和低延迟的优势。内置高级桥接技术对于32位RISC微控制器至关重要。因为使用这种技术的微控制器可以在高速I/O之间提供专用桥接,所以它们最适合用于读取分立硬件组件的设计。单片机内部有独立的运算处理单元和I/O单元接口,保证指令能够正确完成,没有任何延迟问题。利用专有的FT32内部内核,可以提供真正的零等待操作,在100MHz运行时可以达到310DMIPS的性能。除了10Base-T(10Mbps)和100Base-TX(100Mbps)兼容以太网连接外,它还支持CAN总线、I2C、USB和各种其他I/O。回到前面的示例(如图1所示),MM900EVxA板(使用FT90X微控制器)可以实现Web服务器的功能,并实时处理传感器阵列生成的所有数据。在硬件方面,它实现了通用即插即用(UPnP)的功能,Windows资源管理器“网络”部分的“其他设备”与其他网络连接平台类似。为了使安装更快捷、更容易,相关的网络设置也可以存储在MM900EVxA板上的非易失性存储器中,数据将存储在lwIP数据库中。HTTPD应用程序从虚拟文件系统读取静态和服务器的内部文件。使用HTTPD应用程序处理服务器内部文件,附加数据通过应用程序的回调函数(call-backfunction)处理。
