將要采取哪些策略降低物聯網跨平臺設計的復雜性

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制約，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）相關應用的潛在成長為供貨商及其設計團隊提供了新的機會，但也進一步擴大軟硬件工程方面的挑戰。硬件和軟件密切相關，共同組成了平臺，需要采取多種策略來最大程度地降低跨平臺設計的復雜性。這些策略包括：

1限制傳感器和變頻器輸入/輸出

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制器（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、甚至串行和并行格式的通訊線路，這一點就尤為關鍵。

2使用外部認證射頻模塊

很多情況下，獨立于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、功率和成本方面頗具吸引力，但倘若無線通信協議（protocol）、要求范圍、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。

3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支持各種復雜的速度、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。

4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，并且不依賴任何應用軟件，甚至所選的實時操作系統（RTOS）。這種方式可能會簡化您所面對的安全挑戰。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。

5系統標準化

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，然后采用不同的內存大?。ㄆ蟽却婊蛲獠績却妫?；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。

6操作系統選擇

在某些情況下，一臺簡單、低成本的單線程操作系統便已足夠，但也有很多項目需要采用實時操作系統。無論采用哪一種操作系統，都需要對小型、中型和大型操作系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，在操作系統的能力「遇到瓶頸」。

7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，要么增加周邊IC來為滿載運作的MCU進行分流；要不選擇一臺指令周期更快的MCU。決策時，要分析何時需要一臺功能更強大的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。

8謹慎選擇通訊協議

使用「較輕的」物聯網優化通訊協議，而不要選擇基于客戶端/服務器HTTP的因特網瀏覽器模型，這樣可以將堆棧和處理要求減少二倍或以上，便于應對多臺物聯網設備及其接口設備。隨著市場要求日趨嚴苛，還需考慮當連接要求（通訊協議、速度和完整性）提高時會發生什么情況。

9在設計時間盡早制定測試計劃

這一點非常重要而且復雜，特別是當設計中包含無線應用時。如何非正式、然后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「調整修復」周期和上市時間。如果要在產品中增加針對不同應用的功能，就需對原型測試程序或生產測試設置做出改變，這會增加工作量，同時增添不確定性和風險。采用經過許可的預認證（precerTIfied）軟硬件模塊，可確保最終設計在許多方面的一致性和順應性，但不是全部。如果有關設計和驗證的任何高階監管準則（如關于醫療產品可靠性的準則）影響到軟件，都應該明了于心。如果這些準則不適用于所有產品，要清楚它們適用哪些產品。

10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，并與物聯網用戶接口（如果有的話）匹配，例如防火墻、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、防火墻、篡改檢測、事件報告、遠程命令審查和策略管理，根據所擁有的軟件資源，確保每一項的實際執行正確且可行。評估要提高各種產品的安全性是否必須采用更大或更快的MCU，制定計劃驗證實施的安全步驟是否可靠。

結論

隨著新產品或附加產品的開發，「甜蜜點（sweet point）」無疑也需要相應地進行改變，以滿足不斷變化的要求，同時避免過度妥協。設計人員應縱觀當前及未來的產品，選擇適合的平臺，盡量減少返工并提高重復利用率，確保上述變化不會對成本、進度或工作負荷造成不必要的影響。