物联网开发怎样才能加速产品上市？

21ic电子网 2020-12-28 00:00

入门级示波器多少钱合适？ 构建AI未来，Arm计算平台无处不在

物联网近两年的高速发展是行业人士有目共睹的，但发展越快新设备的开发难度也直线上升。怎样才能在保持安全和低功耗情况下，获得最好的开发体验，缩短产品上市时间（Reduce Time-to-Market）？

工欲善其事必先利其器，一个好的平台是物联网开发设计的“神助攻”。从电子行业趋势来看，“集成化、端到端”一直以来是降低功耗和成本的好方法，开发平台亦需进一步的整合和集成，以提供更简化的开发流程。

简化开发流程的意义不仅在于加快产品上市、减少开发成本，更能让开发者在擅长领域专注功能的优化。另一方面，整合和集成的平台能够使得整个系统各项参数更加匹配，配置相应的安全功能就更加容易，最终产品的安全性和稳定性就有了很好的保障。

实际上，赛普拉斯就提供这样的平台，拥有从硬件、软件、社区到生态的一整套物联网开发利器。这就是IoT-AdvantEdge，利用该平台能够加速产品上市。

具体来说，加速产品上市依靠的是平台集多功能于一身和易学易用性，由此可以带来更低的开发成本和学习成本。除此之外，IoT-AdvantEdge是端对端的，极具安全性和低功耗。用几个字概括，就是“多快好省”。

集成化的平台

IoT-AdvantEdge本身是一款集成度极高的平台，由PSoC芯片、ModusToolbox开发工具链、开发工具与支持、生态伙伴的协力多个部分组合而成。正因各部分相互耦合和支持，才得以拥有加速上市的特性。

IoT-AdvantEdge能够加强边缘计算和连接，帮助与业界领先的云服务提供商进行整合。借助 IoT-AdvantEdge，可将所需的功能设计到开发者的智能物联网边端设备中，并开始实施机器学习与本地决策制定。

● 从硬件上来讲： PSoC 6系列MCU是专为物联网市场推出的产品，采用Arm Cortex-M4与Cortex-M0+的双核架构，使用了40nm SONOS工艺，Cortex-M4、Cortex-M0+内核工作电流分别低至22 A/MHz、15 A/MHz，工作时Cortex-M4负责高性能应用处理任务，Cortex-M0用于低功耗处理任务、以降低能效，平衡性能与功耗，这种切换使得其非常适用于分布式的物联网应用，还可减少系统的BOM成本。除此之外，PSoC 6系列推出了主打物联网安全性的PSoC 6 Secure MCU，集成了多种安全功能。

● 从软件上来讲： ModusToolbox开发工具自身也是一款集成度很高的开发工具链。ModusToolbox集一流的物联网连接、处理、传感和安全功能于一身。另外，开发工具包括了低功耗助手、多RF射频协同共存、安全认证和OTA升级在内的功能，能显著减少将高质量产品推向市场所需的时间和成本。

● 从社区上来讲： 任何人在设计中都不可避免遇到问题，社区就是减少解决问题时间最坚实的护盾。这就是赛普拉斯完整的为工程师学习、分享和发现新知识的平台，赛普拉斯的工程师一直饱含激情地支持物联网开发者社区和客户，帮助他们应对打造物联网产品过程中所遇到的挑战，由此使得整个平台更加易学易用。

● 从生态上来讲： 一方面在软件和硬件上提供一站式的开发生态环境，使得二者可以无缝衔接；另一方面则是广泛的供应链的生态合作，通过合作为开发者提供丰富的工具，并预先集成云服务提供商、特定用途的半导体产品、应用开发者等众多生态伙伴的服务，由此丰富开发资源，减小开发难度。

既然集成了如此众多的功能，那么这个平台能解决什么？根据介绍，IoT-AdvantEdge能够解决包括连接、安全、HMI、低功耗、易用、集成、云和盈利能力在内的多个物联网痛点问题，其中连接、计算和创建是这个平台最大的优势。

值得一提的是，IoT-AdvantEdge能够加强边缘计算和连接，帮助与业界领先的云服务提供商进行整合。借助IoT-AdvantEdge，可将所需的功能设计到智能物联网边端设备中，并开始实施机器学习与本地决策制定。

集成化的安全

利用集成化的安全特性也可有效缩短产品上市时间，这是因为安全开发本身也存在着一定的设计时间成本和安全标准。通过集多项安全配置和平台于一身，既可节省开发者在安全设计上的时间，也可无需在体积功耗受限的产品内单独配置外置安全部件和系统。

物联网安全自物联网技术诞生以来就是重点强调的概念，物联网掌握着从端到云安全性，一些地区和国家已强制物联网设备中内置安全功能。如今，物联网制造商面临的挑战是在资源受限的产品内设计出高标准的安全措施。

当今的物联网设备除了需要符合功耗、价格和处理方面的多项要求之外，还应具备与PC机、智能手机和汽车同等严格的A类处理器级安全水平。

如何才能在云连接的物联网边缘设备中实现互联网级高标准安全标准下，缩短产品的上市时间？答案就是采用安全的微控制器，赛普拉斯上就是PSoC 64安全微控制器。

PSoC 64是IoT-AdvantEdge解决方案的组成部分，该解决方案是一个综合全面的构建块集，能够助力物联网产品以更快速度、更低成本投入市场。IoT-AdvantEdge以集成解决方案的形式将可靠连接与安全性和本地处理功能相结合，简化了设计体验。

PSoC 64安全微控制器亦是一体化的解决方案，包含了Trusted Firmware-M嵌入安全性、Arm Mbed IoT OS 以及Arm Pelion物联网平台，这也是首款将这几种功能整合在一起的产品。值得一提的是，该解决方案获得了PSA的一级认证，展示了业界最佳的安全实践。

从技术角度分析，PSoC 64所集成的功能拥有以下特性，助力开发者更快完成设计：

● Trusted Firmware-M：这种开源软件提供的可配置组件能实现PSAFunctional 功能的API，并为基于Arm Cortex-M的微控制器创建“安全处理环境（SPE）”。使用PSoC 64信任根，物联网设备制造商能够使他们的最终产品更轻松地通过PSA认证。

● Mbed IoT OS：这是ARM推出的一款专门针对物联网低功耗设备的免费、开源操作系统，提供BLE、IEEE 802.15.4、6LowPAN、Thread、驱动框架及RTOS等丰富的软件解决方案，PSoC 64自身的特性本身与其应用领域相吻合。

另外，这也确保了ModusToolbox能够全面适应各类实时操作系统(RTOS)、兼容开源系统和各类云生态系统。所有的开发工具和流程都可以在运行Windows、Mac或Linux操作系统的主机上使用。开发人员可以通过Mbed CLI工具、在线编辑器、Mbed Studio或者导出到ModusToolbox集成设计环境(IDE)体验Mbed。

● Pelion平台：这一物联网平台分为四个部分：连接管理、设备管理、数据管理和生态系统的管理，该平台具备设计和连接上的灵活性，支持从 IP 到非 IP 连接，再到受限或高带宽网络等多种设备类型，并远程为这些设备提供持续的固件更新。

通过Pelion的设备管理能够从产品供应开通服务运行到退役产品下市，即在产品生命周期的每个阶段，实现安全的设备管理。PSoC 64使用了双核架构，其中Arm Cortex-M4内核负责运行应用程序，Arm Cortex-M0+内核则作为具有预配置信任根的安全协处理器。

Arm物联网平台设备副总裁兼总经理CharleneMarini表示：“OEM厂商和企业都需要依靠灵活的解决方案，帮助他们通过基于安全信任根的设备，快速、安全地开发、部署和管理物联网。通过集成基于Arm的PSoC 64 Secure MCU、Pelion设备管理、Mbed OS以及通过PSA一级认证的Trusted Firmware-M，从芯片到云端，该解方案能为OEM厂商带来全价值链的物联网安全性。”

除此之外，PSoC 64作为一款主打安全的MCU还拥有硬件信任根、安全启动、固件更新、基于硬件的TLS、认证安全密钥存储、现场配置、安全与非安全处理隔离等功能，配备PSoC 64标准安全AWS解决方案，该解决方案得到了严格的亚马逊认证流程的支持。

收购赛普拉斯半导体公司后，PSoC 64安全微控制器产品系列现已成为英飞凌面向汽车、工业和物联网市场的综合性半导体产品组合的组成部分。

集成化的软件

ModusToolbox本身是去年赛普拉斯推出的开发套件，也是IoT-AdvantEdge的解决方案的一部分。通过集成化程度极高的软件、开发文档、社区和生态，助力开发者简便快捷开发，加速产品上市。

目前该套件已发布了2.2版本，可以在Windows、Linux、Mac三个平台运行。拥有RTOS、IDE编辑器、编译器、调试器、HAL/PDL、配置器、驱动程序堆栈、库、云等工具支持。

最新的ModusToolbox 2.2更新，增加了对共享库的支持、对项目创建器工具的 GUI 改进、对片上模拟路由的增强访问芯片内部模拟电路配置设计的增强、编程器/调试器的更新、GNU C编译器的新版本升级等，使得开发流程更加简化，上市时间更快。

值得一提的是，ModusToolbox本身的比较注重开源，无论是支持Mbed OS还是支持Linux/Android上来看，开源必然能够获取更多的资源支持和开发优势。虽然开源很多，但在安全性上，赛普拉斯仍然持续增强Linux和Android软件的安全性。

除此之外，赛普拉斯不久将在GitHub上发布Linux和Android软件工件，而不是tarball格式，以进一步简化使用和采用。

根据用户反馈，在赛普拉斯/Element14“互联云挑战赛”中，摘得桂冠的选手说出来使用PSoC 6 MCU+ModusToolbox软件的感受。该选手表示，与市场上的其他解决方案相比，使用赛普拉斯ModusToolbox设计体验非常好。“与市场上其他解决方案的软件开发体验相比，可以说体验是100%好评，我最欣赏的一大特点是由文档提供全面支持的工作环境以及文档和示例体现出的一致性。”

实际上，市面上越来越多的产品也开始集成在一个平台之下，减少不同工具间切换和兼容的时间。与此同时，赛普拉斯不断推出经过验证的参考设计和现成的解决方案，继续缩短开发者面对重复性或难题上的解决时间。除此之外，利用参考设计和现成的解决方案，也可增强系统安全性和稳定性，从而减少后顾之忧。

当然，有人会问，既然都直接现成解决了，是否会让开发者的价值降低？其实答案是相反，反而高效的工具更能体现开发者的价值，很多情况下开发者的想法都会淹没在重复性工作、反复调试、工具切换和环境搭建上，所以说这也是为什么所有半导体公司都要把自身平台产品开发做的越来越简单。从公司层面来说，简单快速的开发，就是更快的上市速度和更低的开发成本。

集成化拥有加速上市的魔力

笔者曾在今年参加几十个半导体企业相关发布会和访谈，每次的灵魂拷问中，都会谈及集成这一话题。大多数受访人均会毫不犹豫地表示集成化是行业的趋势，这不仅能够减少设计时间，也可以提高系统的整体可靠性。

笔者认为，一整套的产品都放在同一软硬件架构下，能够发挥器件的最佳性能，适配性更强，最终反映到产品上便是更快的上市时间和更低的总拥有成本。

从赛普拉斯的平台上来看，IoT-AdvantEdge并非一个产品的简单堆砌，囊括了易用性、多功能性、关联性、安全性、低功耗和低成本。这归功于平台归一化的任何一个单独部分都遵循了其在物联网上加速产品上市的定位，所以才使得最终的效果不断放大。开发者可在加速开发的前提下，仍然获得很高的安全性、低功耗和低成本。