物联网（Internet of Things，简称IoT）是指通过互联网连接和互通的方式，将各种物理设备、传感器、软件以及其他技术整合在一起，实现设备之间的数据收集、通信和互操作，从而实现对物理世界的感知、监控和远程控制。物联网的目标是通过智能化和自动化的手段，提高生活和工作的效率，改善人们的生活质量。
物联网
在本系列的第一部分中，我们介绍了修订控制系统，以及它如何安全地保存您的设计文件，并帮助您找到设计文件之间的差异。在本节的第二部分教学中，您将了解如何构建自己的硬件。
这个系列文章有六个部分：
1. 使用版本控制系统
2. 在面包板上开始开发
3. 原型构建
4. 写好代码，一切都会更好
5. 像专业人士那样构建源代码
像天才一样调试问题
开始使用面包板进行开发
当在EFM32上开始一个新项目时，您可能已经参考了本书的一些例子，并认为您有了足够在定制印刷电路板（PCB）上开发自己的EFM32解决方案的能力。但不要让步子太大，可以遵循下列步骤以确保开发的成效：
1. 一步步进行测试
为了获得最佳效果，每个项目都应该从“面包板”开始，在此阶段，您可以为设计中的每个主要设备组装入门工具包和分线板。虽然您可以多次阅读设计中的设备规格，但在您尝试通过软件与设备进行交互之前，您无法真正学习如何使用设备。只是将设备连接到您的入门套件，并尝试通过电气接口与之通信，都将帮助你获得许多从阅读规范得不到的经验。虽然一些规范开始时有很大的意义，但你很快就会发现规范没有涵盖启动设备并开始使用它所需要的一切，或者至少它掩盖了一些重要的信息，如需要额外的信号线，额外的外部电路或许多其他重要的细节。
2. 为每个设备找到或制作自己的分线板
为了使用外部器件，您需要在设计中为每个器件找到一个分线板，评估或开发套件。如果你不能找到一个设备（或者如果它太贵），你通常可以按照本书第9章的说明自己构建一个。如果这是不可行的，例如你的设备有一些难以焊接的器件封装，如BGA，你有时可以找到芯片的备用封装，其具有相同的电气性能与更容易焊接的封装。
如果您的设备需要大量的支持电路来运行，例如特殊的电压调节器，那么开发您自己的评估板是完全值得的，因为开发这样的板，可以证明在你构建整个系统PCB前，你对你设备的引脚分布，footprint和支持电路是完全理解的。这些footprint文件可以在您的系统设计中重复使用，它们已经完全验证。
3. 仅针对基本功能
一旦将评估设备连接到入门套件进行测试后，重点应该是让部件基本上起作用。由于您通过跳线进行连接，因此在某些情况下，信号接口的电气要求将不能全速工作，因此要将速度保持为电气接口最低的速度，并保持EFM32 GPIO输出的最低驱动强度。在进入进一步的功能之前，编写代码来做一些简单的事情，比如读取设备ID寄存器或者做一个简单的写操作。由于可能在跳线上发生的复杂的信号完整性问题，某些频率可能是不可达到的，所以不要对面包板模型有太多期望。
该过程的要点是在设计定制PCB解决方案并将设备驱动程序集成到系统软件之前，尽可能多地了解设备的要求。这将问题隔离到单个子系统，并使您的最终开发就像是系统集成的练习。
面包板成功的关键：
对于设计的每个子系统，使用隔离面包板启动所有项目
为任何棘手的footprint或需要大量板载电路的部件开发评估板
专注于让部件“正常工作”，而不是寄希望于在面包板上实现全面性能
规划原型设计
一旦你的面包板实验完成，你已经确定了将组成您的EFM32解决方案的设备，是时候开发一个自定义PCB，以将所有这些组件一起作为一个单一的系统了。虽然此时定义外壳并且开发一个适合目标外壳的微型板也是很有诱惑力的，但是将第一个定制PCB开发为一个仅专注于测试和开发的大型测试系统是一个更好的主意。
1. 严肃地使用测试点
内置测试PCB是最终解决方案的一个版本，包括访问设计中的所有信号作为测试点。具有测试点的设计中的任何信号都可以通过万用表，示波器或逻辑分析仪进行探测。测试点可以是铜的暴露的“焊盘”，允许应用插头引脚和跳线的通孔结，或者甚至用于探针夹的金属环。将所有组件和测试点放在内置测试板的顶部也是一个好主意，这样调试更容易，因为您可以无需翻转板子。
要查看测试点的类型，只需查看您的入门套件的背面。电镀通孔测试点是我们焊接插头引脚的测试点。小金圆焊盘是表面贴装测试焊盘，适用于探测或焊接其中可以连接小探针夹的小导线。
2. 计划硬件设计spin
通过规划内置的测试版本的PCB，它将需要至少一个“spin”或重新设计生产解决方案的板。设计一个从第一次测试到生产的电路板是非常罕见的，几乎是不可能的。内置测试PCB允许您在启动期间询问系统，并轻松地研究设备之间的电气接口，而无需依靠特殊的焊接技术将探测点连接到电信号。应添加一个全功能通孔JTAG调试器连接器，以便与Simplicity Studio IDE完全交互，就像您的设计是入门套件一样。尽管可以仅使用UART编程开发生产板，但是在没有JTAG调试头的情况下将丢失调试功能，点击此处查看3M N2520-5002RB。http://eu.mouser.com/ProductDetail/3M/N2520-5002RB/?qs=QV10cN0MjFtnDIM27...
您可以通过在电源和每个器件之间放置1欧姆左右的精密电阻，然后测量（或选择范围）精密电阻上的电压差，来研究系统中每个器件的功耗。
3. 使用比您认为在生产中需要的更大，更好的EFM32零件版本
当您开发您的第一个定制PCB版本的设计时，使用一个比你认为最终解决方案需要更多的闪存和RAM的EFM32系列的部件。有时可以保持相同的引脚数和占用空间，但通过使用比最终生产解决方案更强大的部件构建您的设计，可以获得额外的闪存和RAM。与使用优化器减少内存占用的“发布”版本相比，Simplicity Studio中的“Debug”需要更多的闪存和RAM，因此通过在原型阶段升级到更高能力的部件，您将使调试成为可能。你也可以移动到更多功能强大的，有更多引脚的产品，如果它使得调试您的解决方案的工作更容易。只要小心不要依赖升级系列的功能，当您转移到您的生产解决方案时，这些功能将消失。此处提供了一个选择器指南，其中显示了每个系列中每个器件的功能，容量和引脚数。
4. 通过JTAG连接到您自己的PCB，就像它是入门套件一样
当您拿到内置测试PCB时，要使用PCB上的JTAG调试头，您可以将IDT电缆（如此处提供的Assmann H3CCH-2018G http://www.digikey.com/product-detail/en/assmann-wsw-components/H3CCH-20...）连接到入门套件上的JTAG连接器。然后，在Simplicity Studio中的Kit Manager下（将入门套件连接到计算机之后），选择Debug Mode：Out。
您可能必须返回Simplicity Studio的主页并选择“Target Part.”。这样做，右键单击检测到的入门套件，然后选择“Select Target Part...”
在打开的“Target Selectionfor EFM32 ...”窗口中，将目标接口更改为SWD，忽略其生成的任何警告（只要您连接到EFM32部件），然后单击Detect Target按钮。对于出现的任何弹出窗口，按Yes按钮，直到零件标签显示自定义PCB上的实际设备。这将证明从入门套件到自定义PCB上的EFM32部件的JTAG连接被计算机上的Simplicity Studio检测到。
完成所有这些步骤后，无论何时在Simplicity Studio IDE中启动项目，用于项目的部分必须与目标选择中找到的部分相匹配，以便开始闪存编程和调试。这允许您调试您的自定义PCB，就像它是一个入门套件。
原型设计成功的关键
不要跳过原型构建 - 您将不会在第一个PCB上“直接生产”。
添加一个JTAG连接到您的第一个版本，以及您可以找到的最大的，功能齐全的EFM32芯片。
为您的项目配置正确的设备，并将入门套件调试模式设置为输出以调试您自己的项目，就像它是入门套件。
在下一节中，我们将进一步介绍软件开发和调试的提示。
来源：Silicon Labs
作为有着20年经验的计算机工程师和超过两年经验的EFM32TM项目开发人员，我很有着丰富的，开发复杂计算机工程项目的经验。感谢诸如芯科科技（Silicon Labs）的Simplicity StudioTM软件，和如EFM32入门套件的硬件调试工具，类似项目对于经验的要求大大降低了。通过这些平台，任何人都可以快速，低成本地开始嵌入式开发，在拿到入门套件后很短的时间内，您可以直接完成自己的硬件支持的嵌入式解决方案。欢迎点击“阅读原文”至芯科科技（Silicon Labs）中文论坛观看完整的物联网创客指南文章。
展开EFM32的设计旅程
本系列文章的主旨，就是帮助你开始使用EFM32芯片内的所有外设。 然而，只给你一些类似让LED闪烁的例子，和让电子元件在某一个例子中开始工作，并不意味着你自己项目的成功。我多年的经验，能够指导我预先决定如何连接硬件，如何构建软件，如果出现错误，我的直觉会告诉我下一步的解决问题的调试过程。但是如果你没有多年的经验呢？你如何在缺乏经验的前提下找到成功的解决方案呢？我对这个问题的回答将会出现在这个系列的文章中，我将尝试提炼我通过无数弯路积累的经验。
您可能需要先阅读本指南几次，然后当您遇到问题时再次阅读。这可能是解决不断出现的问题的关键。其中一些提示涉及Simplicity Studio集成开发环境（IDE）的错误和细微差别，可能随着Simplicity Studio版本的升级而改进。但是本指南中的大部分提示都是通用的，应该适用于设计的所有方面。
这个系列文章有六个部分：
● 使用版本控制系统
● 在面包板上开始开发
● 原型构建
● 写好代码，一切都会更好
● 像专业人士那样构建源代码
● 像天才一样调试问题
第1部分：使用版本控制系统
在开始使用新设计之前，请为所有设计工作设置版本控制系统。这对于许多人来说可能是显而易见的，因为这些系统在软件开发中应用非常广泛。但对于嵌入式开发来说非常重要，其中源代码文件中的单个字符差异，可能导致成功的解决方案和完全失败的方案。
● 查找修订版本之间的差异
版本控制系统允许您的工作随着设计的进展保存在各种快照中，并允许您比较每个快照的文件差异。这些系统是免费提供的，可以安装在所有类型的操作系统（Windows，Mac和Linux）上。今天最流行的工具是SVN和Git。我两个系统都用，但我更喜欢Git，因为它保留完整的仓储，包括在您计算机上所有的可用的本地修订历史记录，您可以完全离线工作，然后上传到远程服务器以备以后的更改。
另一方面，SVN只保留本地计算机上的最新修订版本，并需要与服务器进行活动连接，以获取过去的修订版本和其他历史记录信息。本系列的代码示例存储在一个在线Git仓储，Github中，所以你应该开始 “克隆” 该仓储到本地硬盘驱动器并进行更改，然后尝试使用Git命令行或GUI工具以查找文件中的差异。设置和使用Git超出了本指南的范围，但有很多教程可供学习。
● （可选）在Simplicity Studio中设置Git
Simplicity Studio可以配置为在Simplicity Studio IDE中使用Git。这允许您提交更改并在IDE中查找文件间的差异。有关如何获得该设置的详细信息，请访问Silicon Labs社区。请注意，集成不需要使用版本控制，我不使用我的计算机上的集成。我只是在我的本地文件夹上运行Git的命令行版本或GUI工具，以进行提交和差异审查。
● 将所有文件存储在仓储中，而不只是源代码
每当您启动一个新项目时，设置一个新的版本控制仓储（简称为“repo”），以存储与该项目相关的所有文件。在该repo继续存储所有的规格和数据表，设计文档，电子表格，等等。你永远不知道您在线查看的文档何时可能不可用或由制造商更改。在一个安全的地方将备份与设计文件放在一起是一件好事。也不要停留在文件本身。在版本控制中也存储项目的原理图和布局文件。
● 在线保存repo的备份
最好使用在线服务，如Github，Atlassian，Google Drive，Microsoft OneDrive或任何其他在线备份服务，以保留额外的备份副本的repo。当你的硬盘驱动器崩溃或你的笔记本电脑丢失，克隆Git repo的最后一个服务器副本就会是非常快速和容易的选项，让您的设计文件回到您的计算机上。
● 尽早的，经常性的提交
一旦你的repo设置并跟踪你的文件，确保在你达到项目中的每一个重要的步骤时，“提交”你的设计文件。当你刚刚能够第一次与某些芯片通信时，提交代码，并在日志消息中指定项目的当前状态，即使源代码是一片混乱的。例如，“通过SPI读取加速度计设备ID”是一个很有用的消息，它可以让你知道提交到repo的代码的基本功能。
接下来通常发生的是，你清理代码，使其更好，更可读，以及有更好的性能，但有时该过程会破坏代码。有时，为什么代码出问题的原因是显而易见的，但有时，你做的解决问题的尝试都不起作用了，你得到了一个不再工作的解决方案。如果您在repo中有一个已提交版本的正常代码，您只需首先将新代码提交给repo，然后在本地驱动器上回到您的更改，看看原来的解决方案是否仍然有效，这让您知道至少你没有出现特别大的错误。然后，您可以使用版本控制系统的差异工具来显示从第一个版本到第二个版本的差异，并最终隔离和修复该问题。
使用版本控制隔离硬件问题
嵌入式开发和纯软件开发之间的一个关键区别是，硬件可以在嵌入式应用程序上随运行而改变。当您第一次运行解决方案时，一切正常，然后您进行一些更改，这时就可能不正常了。这可能是软件的问题，但也许是因为一根电线在某个地方松动了？通过提交对repo的更改，然后回到最后正常工作的版本，你可以确保问题不在软件上，然后找到并修复松动的电线，更新，回到最新版本的repo并继续开发。
版本控制成功的关键
将修订控制系统集成到设计的所有方面。
将仓储的副本保留在联机备份中以便保管。
提前并经常提交有关代码状态的描述性消息。
引言：物联网是雾计算，需推动公开参考架构如IP的发展以加快部署。
物联网既是IC业倾心向往的市场，其碎片化应用亦让IC厂商“左右为难”。 “物联网是诸多垂直市场的集合，这些市场通过连接节点到云以提供服务。” ARM 处理器部门市场营销总监Ian Smythe认为，“物联网不是一个‘一刀切’的市场——分布在由末端节点到云的计算、存储和控制取决于特定的应用，这通常被称为雾计算（Fog Computing），也就是特定任务所需的资源能够在被需要的地方找到，而不是将其放在远离物联网终端节点的中心位置，这需推动公开参考架构如IP的发展以加快雾技术的部署。”问题来了，这种雾计算的潮流，为IP带来什么样的觉醒？
IP发展分化为三大方向
“物联网IP依赖于特定的应用——简单物联网节点需要非常低功耗的处理IP，通常结合模拟和MEMS功能，而更复杂的节点需要一个支持更丰富OS、图像处理和显示的IP。” Ian Smythe认为。
国内芯片设计服务公司某技术负责人也表示，IP一贯的发展方式是把专业算法通过IC的方式来实现，物联网不同应用场景会影响IP及规格的定义，比如用电池供电和用电网供电对IP的功耗要求就是天上地下。
他还提到，IP从概念到真正实现，通常大概经过算法原型设计、算法优化、C-Model设计、Verilog实现、RTL实现和优化、布线综合、Netlist交付等环节。虽然算法原型和算法优化最关键，但是每个环节都很重要，比如RDA起家就是因为RF芯片布线做到了极致。
由于物联网涵盖太广，除去目前在手机和监控市场上已有的这些IP，未来要求更高的功耗控制IP、电磁波到能量转换的IP、各种传输协议的IP等等有很多空间，MCU也应会再次迎来春天。物联网新的市场总会带来新的格局，这是实现赶超的机会，研发适合市场需求的足够好的IP是实现赶超的方法。
在这一过程中，也逐渐分化出三个方面值得关注。“一是物联网市场将有效推动定制SoC的增长，从而将导致对IP需求的增长，典型的是将模拟IP和数字IP结合。二是催生专业的IP需求。如可穿戴设备和物联网节点最初采用为智能手机设计的芯片组，而目前可看到诸多专门为可穿戴设计的芯片组。三是物联网的安全需求对IP的安全性提出新需求。”Ian Smythe分析说。
而IP仅是提供了一个入口，更重要的是搭建IP生态链。“物联网构建于一个强大的生态系统之上，应提供一系列基于IP的广泛工具、软件和硅，使开发者能够有广泛的选择来开发出卓越产品。” Ian Smythe表示。
安全IP成争战焦点
随着物联网设备中的安全威胁越来越普遍，构置全方位的安全“防线”变得至关重要。新思科技产品市场经理Rich Collins分析认为，目前物联网在网络层、设备层和芯片层都会遭受攻击，而攻击的手段包括网络攻击、软件攻击、硬件攻击。
在芯片层面，更易受到软件和侵入式硬件攻击。Rich Collins指出，就SoC而言，有诸多安全弱点，比如存储器件容易受到恶意应用攻击，ROM容易遭受IP盗用，总线容易受通过外设的软件攻击等等，而目前最难防的就是侧信道攻击，即针对加密电子设备在运行过程中的时间消耗、功率消耗或电磁辐射之类的侧信道信息泄露而对加密设备进行攻击。
为此，新思推出了全新的SEM处理器，其在ARC家族SE的基础上进行了有效的安全优化，对林林总总的攻击可谓“层层设防、各个击破”。
“SEM处理器添加了统一指令时序和时序/能耗随机化功能的侧信道抵御力，从而能有效地防止侧信道攻击；增强的内存保护单元和SecureShield技术简化了可信执行环境的开发； 带有内嵌指令/数据加密和地址加扰的防篡改流水线以及数据完整性，可检查能够抵御系统攻击和IP盗用；集成的监视器计时器可检测包括篡改在内的系统故障等。” Rich Collins详细说，“虽然增加了诸多安全功能，但ARC SEM的功耗仅增加了不到一成，客户可针对物联网应用开发更加安全的SoC。”
虽然市场上的安全IP都有展所长，诸如ARM的TrustZone技术、Imagination的OmniShield技术等均在发挥用武之地。但Rich Collins表示，目前TrustZone只支持ARM的Cortex-A系列IP，但针对广大嵌入式应用的Cortex-M核并未集成该技术，因此ARC SEM可弥补这一市场空白。
Rich Collins还指出，SEM处理器既可成主控制器，也可成加强安全性能的协处理器。“ARC EM处理器年出货量已超过15亿片，Intel等都是新思的重要客户，相信具有最高安全级别的ARC SEM处理器将在IoT市场大放异彩。”Rich Collins强调。
异构计算开启破冰之旅
伴随着人工智能、大数据、云计算的高速发展，对SoC提出了更高的要求，异构计算开始大行其道。然而，多数SoC虽在物理上实现了单芯片多核集成，但涉及多套工具和复杂流程，开发不易，优化更难，因而整体性能不高、功耗难降。
为破解这一难题，Imagination最新推出了一款 64 位、多线程、多核、多集群的I6500 CPU，可在集群中连续部署内部异构和外部异构。
MIPS处理器IP执行副总裁Jim Nicholas表示，I6500与上一代I6400的差异在于同步异构技术，它可实现64个集群，每一个集群可支持6核，而每核可配置为单线、双线或是四线程，最多可支持1536个处理单元。这些核和线程的配置是完全独立的，同时Imagination提供工具包和管理单元来确保核之间的通讯管理。
Imagination首席执行官Andrew Heath强调，“对于内部异构，在单一集群中，设计人员能够通过不同的线程组合、不同缓存容量、不同频率甚至电压来配置每个CPU ，实现最优化的功耗；对于外部异构，I6500拥有ACE接口的最新MIPS一致性管理器，能与其他常用 ACE一致性架构解决方案相连，实现出色的系统效率；对于并行多线程，以广泛验证的双发射执行设计为基础，提供更高的效率。I6500 还具有 MIPS I6400 核率先支持的实时硬件虚拟化技术；在安全方面，I6500支持 OmniShield 技术，为安全奠定基础。”
“它是业界多线程是唯一一个可以授权的技术。依据这一技术，可显著地提升性能至80%。与ARM不同的是，ARM只能针对核与集群两方面进行调节，而Imagination可通过将线程、核、集群三者结合来调整功耗跟性能的平衡，更具灵活性和定制性，对物联网和服务器等应用的SoC开发而言优势显著。” Jim Nicholas补充说。
在MIPS领域的发力是Imagination重整之后的战略之一，目前其战略规划已十分具象。Andrew Heath表示，Imagination的三大核心IP专注于MIPS将不断提升异构能力，PowerVR将拓展在图像处理、虚拟现实、人工智能等方面的应用，Ensigma将侧重物联网应用及与WiFi和蓝牙的结合，强力聚焦于移动通讯、汽车、物联网、消费类电子、网络、AR/VR六大领域。
Andrew Heath同时强调，中国是非常重要的市场，与Imagination未来的发展息息相关。Imagination将通过在中国扩充团队、扩展与各大高校的合作、加强与中国芯片厂商如炬芯等合作，助力搭建健康的生态系统。Imagination深知并不断践行“合作伙伴成功Imagination才真正成功”之道。
来源：智慧产品圈
页面
