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【ADC 位元數、GPIO 介面、安全加密…… ,MCU 都考慮到了嗎?】
工業物聯網 (IIoT) 的發展趨勢是縮減成一個系統單晶片 (SoC) 方案,而非靠使用多個離散式元件組合以精簡物料清單、降低設計風險、減少佔用空間。Wi-Fi MCU 即是一例,它將 Wi-Fi 連接與處理器及所需的 GPIO (通用型之輸入輸出介面) 整合在一起,以滿足多種應用。市面上低成本的 Wi-Fi 連接方案,通常會以周邊數量和整體效能為代價;然而,Wi-Fi MCU 須兼具穩健的 Wi-Fi 連接和高效 MCU 功能,缺一不可。
指定 Wi-Fi MCU 時,類比數位轉換器 (ADC) 是最易忽視的功能之一,設計人員關注的首要規範之一是 ADC 的位元數。事實上,實際位元數將低於 (甚至遠低於) 資料手冊裡的規範;ADC 可用於執行轉換的有效位元數 (ENOB) 更為重要,ENOB 始終小於資料手冊規範 (越接近越好),因為在不同 ADC 之間這一位元數有著很大差異。可用於執行轉換的位元數越少,SoC 的輸入訊號的精確度就越低。此外,ADC 的量化和時序誤差,以及偏移、增益和線性度的變化皆是負面因子。
ADC 還有一個眾所周知的缺點:易受諸多工業物聯網運行環境中常見的大溫度波動影響;如果 MCU 供應商無法提供 ENOB、效能隨溫度變化情況、線性度和精確度等資訊,應拋棄不用。另隨著系統的完善,可能會增加更多的介面;若 SoC 有備用 GPIO,則可以在幾乎不共用接腳的情況下控制更多繼電器、開關和其他元件。元件支援的介面應包括乙太網 MAC、USB、CAN、CAN-FD、SPI、I2C、SQI、UART 和 JTAG (可能還包括觸控發送和顯示支援),以確保擴充需求。
安全性對於每個物聯網應用都至關重要,IIoT 後座力尤大。在整個設施乃至整個公司擴散。第一級所需安全性位於 MCU 的整合加密引擎中,將循序執行或並存執行加密和身份驗證。密碼應包括 AES 加密 (金鑰大小最高 256 位元)、DES 和 TDES,身份驗證應包括 SHA-1 和 SHA-256 以及 MD-5。由於每個雲端服務提供者都有自己的認證和金鑰,為其開通元件是一個複雜的過程,需掌握大量與加密相關的知識,是設計人員針對雲端服務開通產品時最具挑戰性的任務之一……。
延伸閱讀:
《指定支援 Wi-Fi MCU 時的注意事項》
http://www.compotechasia.com/a/feature/2021/0813/48767.html
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