物聯(lián)網(wǎng)（IoT）使我們通過互聯(lián)網(wǎng)與世界各地之間的聯(lián)系更加緊密。其中，單片機是電子產(chǎn)品中的微型獨立設(shè)備，它們可以連接和控制所有可能連接到Internet的事物。

單片機旨在執(zhí)行特定功能，并且可以集成到幾乎所有東西中，從工業(yè)設(shè)備、倉庫庫存物品、可穿戴設(shè)備，到家用電器等等。

一、微處理器和單片機之間的區(qū)別

微處理器在設(shè)計上與單片機不同。微處理器內(nèi)部只有CPU，并且沒有內(nèi)存支持。另一方面，單片機具有CPU、RAM、ROM和其他外圍設(shè)備，它們都嵌入在芯片中。有時單片機也稱為單片機或MCU。目前，有成千上萬的單片機具有針對不同用例設(shè)計的多種功能。

二、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的單片機類型

目前，制造商生產(chǎn)了許多具有不同規(guī)格和配置的不同單片機。因此，可以基于存儲器，架構(gòu)和位來劃分單片機。

例如，以下是一些基于位的單片機：

（1）8位單片機，用于執(zhí)行邏輯和算術(shù)運算。
（2）16位單片機以更高的精度和更好的性能執(zhí)行操作。
（3）通常部署在家用電器和醫(yī)療設(shè)備中的32位單片機。他們可以執(zhí)行算術(shù)以及邏輯運算。
（4）64位單片機。

基于架構(gòu)的單片機：

馮·諾依曼（Von Neumann）：在這種體系結(jié)構(gòu)中，CPU與一條數(shù)據(jù)和地址總線進行通信，同時與RAM和ROM進行通信。
哈佛：在這種體系結(jié)構(gòu)中，CPU有兩條獨立的總線。它們是地址總線和數(shù)據(jù)總線，用于與RAM和ROM進行通信。

三、哪種單片機最適合你的物聯(lián)網(wǎng)需求？

如果你要構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，那么選擇合適的單片機將決定你產(chǎn)品的成功。例如，在智能家電產(chǎn)品中添加1MB RAM和大功率單片機毫無意義。

IoT開發(fā)人員和組織中使用的領(lǐng)先架構(gòu)為：

（1）ARM；
（2）MIPS；
（3）X86。

單片機的選擇在很大程度上取決于你的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的功能要求，例如它是否需要低功耗、高性能、無線連接或高端安全性。

通常，行業(yè)中的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品更加復(fù)雜，并且具有更多的計算能力和能源約束。因此，它需要更多的細分市場，但會提高評估你的單片機需求的標準。

四、單片機的處理能力

處理速度對于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品至關(guān)重要，盡管某些物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品可以低速運行，但有些產(chǎn)品要求單片機提供更高的速度，因此它們可以執(zhí)行更苛刻的任務(wù)。

你的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可能大小，可以執(zhí)行簡單的感應(yīng)功能或?qū)⒃紨?shù)據(jù)發(fā)送回控制中心。它甚至可以從多個來源收集數(shù)據(jù)，執(zhí)行本地分析，然后執(zhí)行請求。無論功能、環(huán)境及其操作活動如何，單片機都需要足夠的處理來執(zhí)行功能和任務(wù)。

五、單片機的存儲容量

基于內(nèi)存量的單片機選擇非常重要，因為處理速度和單片機的整體性能取決于內(nèi)存大小。不同的單片機通常具有兩個組件，具有不同的存儲容量：

ROM：它將應(yīng)用程序存儲在單片機中。尺寸越大，變得越復(fù)雜。
RAM：通常執(zhí)行兩項功能，即讀取和寫入存儲的數(shù)據(jù)。此外，它保存要由處理器分析的數(shù)據(jù)并采取措施。

有關(guān)主要單片機的內(nèi)存大小信息，請在我們的網(wǎng)站上查看本文的原始版本。

六、單片機的功耗

首先，對于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，單片機必須具有高能效。通常，為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備構(gòu)建單片機的制造商面臨性能和功率挑戰(zhàn)，特別是對于可穿戴和電池供電的設(shè)備。

例如，智能恒溫器中的單片機會不時地喚醒，以檢查溫度并根據(jù)發(fā)現(xiàn)的結(jié)果調(diào)整空調(diào)溫度。

在上述情況下，單片機會消耗大量功率，而功耗應(yīng)該盡可能少。

七、單片機中的快速喚醒時間（RPC）

超低功耗應(yīng)用通常在最低功耗模式下花費最多的時間，喚醒以執(zhí)行任務(wù)或測量，然后快速重新進入最低功耗模式。

因此，選擇具有超低功耗和最快喚醒時間的MCU非常重要。

相對較慢的喚醒時間會浪費能量，因為MCU在這段時間內(nèi)無法執(zhí)行任何其他任務(wù)。結(jié)果，喚醒時間較慢的MCU無法實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備所需的最佳低功耗。

八、單片機中的網(wǎng)絡(luò)連接接口

單片機使用網(wǎng)絡(luò)接口與本地其他設(shè)備進行交互，并將數(shù)據(jù)推送到IoT應(yīng)用程序進行任何分析。此外，它們旨在支持一種或多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，例如Wifi，藍牙，蜂窩網(wǎng)絡(luò)（例如2G/3G甚至是RFID）。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以通過有線連接（例如，智能建筑和家庭）進行連接，也可以通過無線連接進行連接。因此，你必須確定物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的實用程序，然后確定其網(wǎng)絡(luò)要求。

九、單片機的硬件和運行成本

對于不同的用例，單片機的成本可能會有所不同。此外，某些單片機甚至?xí)樘囟ǖ脑O(shè)備驅(qū)動程序收取一定的許可費，但是隨著你擴大項目規(guī)模，總體成本將為你帶來更高的價值。

十、社區(qū)和制造商對主要單片機的支持

更具體地說，技術(shù)文檔、制造商和網(wǎng)絡(luò)社區(qū)支持對于開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)項目至關(guān)重要。全面的文檔可幫助初次使用單片機，需要指導(dǎo)和信息的任何人就規(guī)格，功能以及編程和使用方法做出明智的決定。

此外，最有可能提供制造商支持，但是社區(qū)支持至關(guān)重要，因為在這里，你將聽到有關(guān)實際問題，實現(xiàn)錯誤以及創(chuàng)新產(chǎn)品的所有秘密的地方。

十一、單片機中輸入/輸出端口的數(shù)量

單片機中的端口充當(dāng)從傳感器到設(shè)備的輸入通道，以及從設(shè)備到傳感器通信的輸出通道。I/O端口可以是數(shù)字或模擬端口。數(shù)字端口處理簡單的邏輯，例如“是”或“否”類型輸入。此外，模擬端口用于連續(xù)輸入/輸出。例如，溫度或速度。

根據(jù)你的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品要求，你可能需要幾個或多個端口。因此，一旦定義了數(shù)據(jù)格式和其他要求，就可以根據(jù)所需的I / O端口的類型和數(shù)量來確定單片機。

十二、單片機的安全性

在數(shù)字時代，保護數(shù)據(jù)安全是使用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的單片機設(shè)計人員和最終消費者最關(guān)心的問題。通常，主要單片機的制造商會部署安全措施，例如數(shù)據(jù)加密和屏蔽層，以防止任何惡意活動的訪問。此外，他們正在構(gòu)建可以與單片機集成的更專用的安全芯片，以安全地存儲加密密鑰和用戶憑證。

關(guān)于這一點，以下是每個開發(fā)人員在選擇單片機之前應(yīng)評估的一些標準安全功能：

十三、防止篡改和逆向工程

攻擊者通常會將注入的代碼放入目標物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或單片機中。成功注入代碼后，他們將執(zhí)行代碼以完全控制設(shè)備及其大腦（即單片機）。

此外，單片機還可以打開你的設(shè)備來逆轉(zhuǎn)工程問題，在此情況下，有人可以通過將一些算法放入設(shè)備中來區(qū)分某些功能，并從你的創(chuàng)新中受益。

根據(jù)設(shè)備及其使用情況，后果可能很糟。為了防止此類攻擊，某些單片機具有內(nèi)置的篡改檢測功能，可檢測到這些活動并保護設(shè)備免受僵尸網(wǎng)絡(luò)的攻擊，從而攻擊同一網(wǎng)絡(luò)上的其他僵尸網(wǎng)絡(luò)。

十四、密碼引導(dǎo)加載程序

制造商通常會為單片機發(fā)布固件和其他安全更新，而加密引導(dǎo)加載程序則提供了安全更新?；旧?，引導(dǎo)加載程序會在更新之前對安全密鑰進行加密，以防止在更新過程中泄漏任何信息。

十五、加密硬件加速器

加密和解密的加密過程會消耗單片機的內(nèi)存和處理能力，這會減慢計劃執(zhí)行的其他活動或事件的速度。有時，制造商會將硬件加速器與某些算法集成到單片機中，以加快此過程。除了加速器芯片外，加密效率還很大程度上取決于他們使用的算法。

十六、導(dǎo)電屏蔽層

單片機通常使用諸如藍牙，Wifi等網(wǎng)絡(luò)接口與其他設(shè)備或應(yīng)用程序進行通信。有時，攻擊者使用奇怪的算法讀取內(nèi)部信號，以進入單片機內(nèi)部并控制設(shè)備。

導(dǎo)電屏蔽層可防止對內(nèi)部信號進行任何形式的讀取和寫入。最后，如果你作為開發(fā)人員或組織希望在下一個項目中采用單片機，請考慮這些安全功能的可用性。

十七、物聯(lián)網(wǎng)單片機中的內(nèi)存保護單元

通常在單片機中部署內(nèi)存保護單元，以定義對內(nèi)存位置的訪問規(guī)則，這有助于單片機控制可以讀取，寫入或執(zhí)行的內(nèi)存。雖然，內(nèi)存保護單元并未內(nèi)置于單片機中，因為有些制造商將其與單片機集成在一起，而有些則沒有。因此，建議選擇支持存儲器保護單元集成的單片機。

結(jié)論

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常對單片機的高性能和低功耗有苛刻的要求，這些單片機為外圍設(shè)備和軟件的交互提供可靠的支持。