IIoT需要怎么的WiFi單片機(jī)?

正如Microchip所看到的一樣，隨著物聯(lián)網(wǎng)從家庭自動(dòng)化領(lǐng)域拓展到如供暖、通風(fēng)與空調(diào)（HVAC）、車(chē)庫(kù)門(mén)和電風(fēng)扇等家庭控制領(lǐng)域，以及在建筑和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的加速應(yīng)用，市場(chǎng)對(duì)高度集成、可靠和安全的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）連接性的需求前所未有地增加，這就催生了WiFi單片機(jī)的需求。

但Microchip無(wú)線(xiàn)解決方案部產(chǎn)品線(xiàn)經(jīng)理Alex Li在日前的一場(chǎng)發(fā)布會(huì)中指出，以上應(yīng)用目前正在使用的WiFi單片機(jī)方案功能是有限的，所以，幾乎在任何場(chǎng)所都需要額外的主的單片機(jī)跟它一起工作。而要實(shí)現(xiàn)這樣的設(shè)計(jì)，就需要兩者之間通過(guò)SPI或者UART這樣的接口協(xié)議進(jìn)行連接。 然而這樣的設(shè)計(jì)將誒開(kāi)發(fā)者帶來(lái)幾方面的挑戰(zhàn)：

首先，在Wi-Fi模塊和主單片機(jī)之間的進(jìn)行連接，限制了Wi-Fi的速度；

其次，從商業(yè)角度來(lái)說(shuō)，這樣的雙元件結(jié)構(gòu)會(huì)增加設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中的一些復(fù)雜性和風(fēng)險(xiǎn)?？蛻?hù)可能不得不花更多的時(shí)間在驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)上，甚至還需要學(xué)習(xí)不同的軟件開(kāi)發(fā)工具。再者，來(lái)自不同生產(chǎn)商的供應(yīng)也可能會(huì)導(dǎo)致一些生產(chǎn)延遲或者一些供應(yīng)鏈上的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)槟悴豢赡鼙ＷC每個(gè)生產(chǎn)商都可以給你及時(shí)地供貨。

第三，在系統(tǒng)及應(yīng)用的技術(shù)支持方面也是一個(gè)問(wèn)題。 因?yàn)槟悴豢赡茏屢粋€(gè)生產(chǎn)商的一個(gè)技術(shù)支持工程師，一個(gè)售前幫你解決如何連接另一個(gè)產(chǎn)品，以上種種這些都會(huì)導(dǎo)致你的產(chǎn)品延遲上市，還有一些無(wú)謂的資金的投入 ；

第四，則是網(wǎng)絡(luò)安全方面的挑戰(zhàn)。 如上圖右邊的主單片機(jī)，有很多和互聯(lián)網(wǎng)連接相關(guān)的安全密鑰和身份認(rèn)證都會(huì)儲(chǔ)存在其閃存里面，這將帶來(lái)很大的安全漏洞。為了解決以上問(wèn)題，Microchip特意推出了首款Trust&Go Wi-Fi? 32位單片機(jī)模塊WFI32E01PC。從Alex的介紹我們得知，這款單片擁有一款叫做PIC32MZ-W1的高性能32位單片機(jī)，它有1兆的閃存和256KB的RAM，可以應(yīng)付很多復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

此外，Microchip這款產(chǎn)品擁有豐富的外設(shè)，這也讓其能擁有足夠的能力應(yīng)付IIOT各種場(chǎng)景的應(yīng)用需求。除了傳統(tǒng)的SPI、UARD或者是ADC之類(lèi)的外設(shè)外，Microchip還給客戶(hù)提供了如以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)、USB、CVD Touch和CAN總線(xiàn)之類(lèi)的特殊接口。與此同時(shí)，WFI32E01PC還有出色的模擬性能，如精確的高度線(xiàn)性的雙通道12位ADC，那就意味著即使在不同的干擾、不同的溫度變化下，產(chǎn)品仍然有相對(duì)穩(wěn)定的性能。

“這樣一種ADC的特性在設(shè)計(jì)工業(yè)傳感器以及其他一些工業(yè)應(yīng)用上是至關(guān)重要的”，Alex Li強(qiáng)調(diào)。

此外，作為一款面向物聯(lián)網(wǎng)的芯片，數(shù)據(jù)安全也是Microchip這款WiFi單片機(jī)模塊需要考慮的重點(diǎn)問(wèn)題。而他們則通過(guò)在內(nèi)部集成Trust&Go平臺(tái)來(lái)解決，據(jù)了解，這個(gè)平臺(tái)采用安全元件技術(shù)，為云身份驗(yàn)證進(jìn)行預(yù)先配置和設(shè)置，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)身份驗(yàn)證的過(guò)程。

Alex Li指出，Trust&Go就是為了解決設(shè)備連到本地WiFi，再連接到云端所的安全問(wèn)題。按照他所說(shuō)，在這個(gè)過(guò)程中，就需要有一個(gè)具有加密密鑰對(duì)的增強(qiáng)型TLS連接，這個(gè)連接是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，它需要三個(gè)要素：第一個(gè)就是不可變更的公共密鑰，第二個(gè)就是一個(gè)隱性私密的密鑰，任何外部的軟件是不可以看到這個(gè)密鑰的，這個(gè)是絕對(duì)保密的，而且必須防止一些物理的攻擊。第三個(gè)就是唯一可驗(yàn)證以及可信任的設(shè)備標(biāo)識(shí)，你可以理解成它就是一個(gè)外圍設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的指紋或者是它的一些獨(dú)特的設(shè)備標(biāo)識(shí)。

除了上述描述的高性能硬件以外，Microchip還借助其MPLAB Harmony開(kāi)發(fā)環(huán)境，為這款WiFi單片機(jī)提供了囊括開(kāi)發(fā)、安全、功能性和可靠性在內(nèi)的軟件功能。

首先看開(kāi)發(fā)方面，據(jù)Alex Li介紹，這個(gè)開(kāi)發(fā)平臺(tái)能為其客戶(hù)提供無(wú)代碼的Wi-Fi局域網(wǎng)開(kāi)發(fā)框架，讓某些不了解WiFi代碼應(yīng)用和設(shè)置的客戶(hù)可以在其開(kāi)發(fā)環(huán)境上通過(guò)填寫(xiě)一些簡(jiǎn)單的參數(shù)，做一些簡(jiǎn)單的選項(xiàng)，就可以設(shè)置好其WiFi連接；同時(shí)，Microchip還會(huì)給客戶(hù)提供豐富的系統(tǒng)級(jí)師范應(yīng)用，這樣客戶(hù)就可以通過(guò)很小的改動(dòng)，將其變成自己的應(yīng)用；此外，這個(gè)軟件的SDK上面還會(huì)給客戶(hù)提供所有MCU所需要的一些驅(qū)動(dòng)，幫助客戶(hù)運(yùn)用各種MCU的功能。得益于這樣的設(shè)置，開(kāi)發(fā)者就能快設(shè)計(jì)出原因 ，并將其實(shí)現(xiàn)無(wú)縫集成。

其次看功能方面，Microchip的的軟件庫(kù)給客戶(hù)提供了無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)具有的先進(jìn)Wi-Fi功能和各種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。同時(shí)還將提供云連接的示例軟件，滿(mǎn)足不同場(chǎng)景下的設(shè)計(jì)需求。

來(lái)到安全和可靠方面。除了上文談到的Trust&Go外，Microchip通過(guò)還為這款產(chǎn)品的軟件引入了WPA3連接支持和連接硬件加密加速器TLS，提升了身份驗(yàn)證的穩(wěn)定以及防止了一些離線(xiàn)的字典攻擊。

借助卓越的Wi-Fi互操作性測(cè)試，Microchip可以保證其Wi-Fi產(chǎn)品可以隨便地連接到任何的路由器，“Microchip已經(jīng)跟53個(gè)市面上很受歡迎的路由器做過(guò)測(cè)試，并且涵蓋了非常廣范圍的Wi-Fi的access point的芯片，旨在我們會(huì)幫助克服這個(gè)問(wèn)題”，Alex Li強(qiáng)調(diào)?！巴瑫r(shí)，我們的Wi-Fi軟件已經(jīng)通過(guò)Wi-Fi Alliance提供的WFA認(rèn)證，那就意味著客戶(hù)如果想用其Wi-Fi logo，就需要通過(guò)WFA的認(rèn)證” ， Alex Li補(bǔ)充說(shuō)。

Microchip還為客戶(hù)提供了如ICD3、ICD4和SNAP之類(lèi)的專(zhuān)業(yè)調(diào)試工具，針對(duì)射頻產(chǎn)品，他們還將提供測(cè)試工具，確保其設(shè)計(jì)的產(chǎn)品符合規(guī)范。

“Microchip在不久之后將提供一個(gè)開(kāi)發(fā)板，客戶(hù)可以基于其快速搭建原型機(jī)”，Alex Li表示。

從上文的介紹我們看到，這是一個(gè)WiFi單片機(jī)模塊，而不是集成度更高的WiFi SoC，因此在發(fā)布會(huì)上就有記者問(wèn)到，公司為何做這樣的設(shè)計(jì)選擇？針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，Alex Li給出的答案是因?yàn)樗麄兊哪K已經(jīng)經(jīng)過(guò)了完整的射頻認(rèn)證，這就讓客戶(hù)使用起來(lái)可以更方便。但他也強(qiáng)調(diào)，Microchip有計(jì)劃在未來(lái)推出針對(duì)SoC的設(shè)計(jì)。

作為全面的系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商，Microchip提供了廣泛的產(chǎn)品組合，將WFI32E01PC模塊與其他Microchip的領(lǐng)先器件配對(duì)，可簡(jiǎn)化物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。這些領(lǐng)先的器件包括KSZ8081以太網(wǎng)PHY系列，MCP2542WFD CAN收發(fā)器系列，傳感器和包括藍(lán)牙?低功耗（BLE）、遠(yuǎn)程（LoRa）和IEEE? 802.15.4在內(nèi)的無(wú)線(xiàn)技術(shù)等。Microchip的系統(tǒng)解決方案方法提供即時(shí)可用的軟件驅(qū)動(dòng)程序和硬件參考設(shè)計(jì)，能顯著降低項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)，縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。

“有了我們這個(gè)模塊，客戶(hù)不再需要雙元件的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，不需要學(xué)習(xí)多個(gè)軟件的SDK，只要學(xué)習(xí)我們的SDK就行了。此外，客戶(hù)也不需要跟多個(gè)供應(yīng)商打交道，Microchip可以從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)給客戶(hù)提供一站式的服務(wù)”，Alex Li最后說(shuō)。
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