雖然Wi-Fi?微控制器(MCU)可能不會引起媒體的廣泛關注,但它通過將處理器、Wi-Fi收發器、I/O和其他功能組合到單個片上系統(SoC)中,在推動物聯網(IoT)方面發揮著重要作用。而且,盡管它們看起來相對簡單,但在嵌入式開發幕后仍有很多事情要做,因為它們不僅具有Wi-Fi連接功能,還具有令人驚訝的MCU性能、廣泛的安全措施和大量IO。所以,你需要考慮它們,以降低風險。如果不這樣做,以后更改設備需要重新設計所有軟件和附帶電路的配置。
作為系統的核心,MCU是Wi-Fi MCU最關鍵的部分,這些處理器的范圍從8位到32位。它們之間的選擇應基于傳感器本身需要執行的操作。例如,如果傳感器需要不頻繁地傳輸最少數量的數據,8位設備就可以了,但如果它將運行復雜的機器學習算法,則32位MCU是更好的選擇。它更大的處理能力將更快地執行功能,因此它可以更頻繁地返回睡眠模式,以最大限度地降低功耗。此外,其更大的閃存和RAM允許你在Wi-Fi MCU上實現整個網絡堆棧和應用程序代碼,從而無需外部處理器。
隨著越來越多的物聯網網絡在世界各地部署,安全性正迅速上升為物聯網系統設計師面臨的首要挑戰。據一份報告稱,一臺物聯網設備一旦連接到互聯網,只需5分鐘就可以受到攻擊,而且威脅的數量和類型每年都在增加。雖然黑客可以通過多種方式進入這些網絡,但邊緣設備(即傳感器)是主要目標,因為在工業物聯網(IIoT)網絡中有很多這樣的設備。
黑客可以在整個物聯網網絡中找到獲取機密數據的方法,這可能威脅到整個設施,甚至可能威脅到整個公司。因此,嵌入式開發工程師必須使用密鑰對網絡中傳輸的數據進行加密,他們只允許具有有效證書的可信設備加入網絡。例如,傳感器產生的大部分數據最終將在云數據中心結束,每個云服務提供商都有自己的認證和密鑰。提供信任設備是一項復雜的任務,需要大量的密碼學知識。
盡管許多MCU將憑證存儲在閃存中,但唯一真正安全的存儲方式是將憑證存儲在硬編碼的安全元件中,該元件與設備的所有其他部分以及其他部分隔離。相反,當存儲在閃存中時,數據是可訪問的,并且容易受到軟件和物理攻擊。
同樣重要的是要記住,Wi-Fi MCU必須能夠與市場上最廣泛的Wi-Fi接入點進行通信。制造商應聲明,至少其設備已通過互操作性測試。這些信息通常可以從制造商的網站上獲得。
如果你像許多設計師一樣,你可能會忽略支持多種接口標準的重要性,轉而選擇只支持少數接口標準的Wi-Fi MCU,假設它們已經足夠了。這通常被證明是短視的,因為如果你決定在其他設計中使用此Wi-Fi MCU,或者如果你將來要修改現有的物聯網系統,則很可能會遇到你意想不到的接口,例如支持觸摸感應。為了安全起見,請確保你選擇的Wi-Fi MCU支持以太網MAC、USB、CAN、CAN-FD、SPI、I2C、SQI、UART和JTAG(理想情況下是觸摸感應),這將確保你能夠適應未來在嵌入式開發中可能遇到的任何場景。
最后,你將需要一個全面的集成開發環境(IDE)平臺,沒有這個平臺,你將只能從Web上拼湊資源,這些資源可能有用,也可能不簡單,也可能不可靠。你考慮的Wi-Fi MCU制造商應該提供的不僅僅是產品的詳細信息和停止在原型階段的說明。IDE應包括Wi-Fi MCU執行的所有模擬和數字功能以及在特定應用中實現所需的所有外部組件。它還應提供一種方式,以可視化設計變更如何反映在總體性能中,以及評估設計射頻性能和法規遵從性的能力。一些基本工具是免費的,而另一些則以適中的成本提供,包括為制造商的Wi-Fi MCU系列設計的評估板。