從三個時代的變遷看物聯網時代的MCU

北京航空航天大學 何立民

從三個時代的變遷看物聯網時代的MCU

北京航空航天大學 何立民

探討物聯網時代的MCU，是一件十分有意義的事。因為從1976年MCU誕生至今，MCU已有近40年歷史?？纯碝CU的過去，才有可能深刻地了解物聯網時代的MCU，進而預測MCU的未來走向。

我們可以將40年來MCU的演化劃分成三個時代。用眼下時髦的劃分辦法，不妨將它們稱為 MCU1.0、MCU2.0、MCU3.0時代。

MCU1.0時代，是MCU誕生與傳統電子系統的智能化改造時代，亦稱單片機時代；MCU2.0時代，是智能化電子系統的創新時代，又稱嵌入式系統時代；MCU3.0時代，是物聯網系統的創新服務時代，也是智能化電子作為獨立產業逐漸淡出的時代。

MCU1.0時代

1976年MCS-48誕生，標志著MCU1.0時代的到來。MCU最初的稱謂是Single-Chip Microcomputer，后迅速正名為Single Chip Microcontroller或 Microcontroller unit，簡稱Microcontroller。MCU誕生后，迅速進入到傳統電子技術領域，掀起了傳統電子系統的智能化改造熱潮，各行各業的電子工程成為MCU應用的主要群體。為適應這樣的智能化改造，MCU以系統配置、外圍接口技術為主，迅速完善了MCU的體系結構與功能單元間的內部總線通信問題。單總線、I2C總線、SPI總線是這一時期最著名的三個系統內串行總線。1980年推出的MCS-51成為MCU的經典體系結構，MCS-51的4個外部交互通道，至今成為物聯網底層與物理對象連接的經典體系結構。

MCU2.0時代

MCU的2.0時代大致始于21世紀初，是MCU嵌入式應用的大發展時代，也是MCU的嵌入式應用創新時代。這一時期的MCU應用呈現了三大特點。

①傳統電子系統發展成熟后，開始了智能化電子系統創新運動，如數碼相機、MP3、PDA、電子書、智能手機、汽車電子、智能家居以及各種類型的移動終端等一批全新智能化電子系統也相繼誕生。

②MCU產品完成了1.0時代半導體廠家的百花齊放，到知識產業公司ARM一枝獨秀的變革。

③MCU應用系統完成了從單機到分布式多機（RS-422、RS-485），總線多機（CAN總線、現場總成），局域網多機（藍牙、ZigBee、WiFi）的發展變革。

最終，在嵌入式系統普遍實現了互聯網的接入技術后，迅速將互聯網演化成物聯網，使MCU進入到3.0的物聯網服務時代。

MCU3.0時代

物聯網時代，是MCU3.0時代，是MCU的物聯網服務時代，它與物聯網同時誕生。物聯網的產生是嵌入式系統從局域網到廣域網順理成章的結果。物聯網誕生，標志著獨立的嵌入式系統產業時代結束。

回到“物聯網時代的MCU應該什么樣”這一話題。物聯網時代是MCU3.0的嵌入式系統服務時代。MCU的主流技術，應該是發展各種物聯網系統應用為主線的平臺化技術，如滿足物聯網系統應用的產品平臺、實現多種數據流通信的交互平臺、利于物聯網系統開發的軟硬件平臺等。從近年來半導體廠家技術轉型中可以明顯地看出這種變化。

恩智浦的近距離無線通信（NFC）技術、基于ZigBee 和JenNet無線網絡系統的智能照明整體方案模塊Light-PRO，以及基于高精度計量MCU+靈活的處理器平臺的智能能源系統。NFC技術提供極高的安全性和便利性，使嶄新的互動方式成為可能，現有的動態移動用戶可方便地實現“物聯網”應用，個人設備可與物聯網實現安全、無縫的連接。

飛思卡爾攜手Oracle和ARM定義了一個可擴展、基于標準的平臺。其展示的“一體化盒子”解決方案的物聯網網關平臺，可加快物聯網的服務部署，為物聯網服務的交付創建一個安全、標準化和開放的基礎設施模型。

TI推出的面向MCU平臺、基于搶占式多線程內核的完整實時操作系統TI-RTOS，可為TI全部MCU產品系列提供統一的嵌入式軟件平臺；推出的C2000的太陽能微型逆變器開發套件，將簡化太陽能發電應用的設計；Sitara AM335x工業軟件開發套件（SDK）的投入，將有力地推動工業4.0的發展；

從這些知名廠家推出的典型產品與技術中，可以清晰地看到物聯網時代，即以物聯網系統服務為主流的MCU技術時代。

楊迪娜

2015-01-26）