物联网

物联网(IoT)安全一直是备受关注的议题，但目前欧美业者在应用中实作安全防护机制的案例仍比亚太区业者来得多。究其原因，除了欧美市场对安全议题更为重视外，实作安全机制所需投入的成本跟资源也是障碍之一。不过，近来亚洲业者对安全MCU的询问度已有明显升温，对物联网安全的需求可望萌芽。

意法半导体安全微控制器技术行销专案经理阎欣怡表示，随着越来越多产品添加联网功能，使用者个资外泄或系统被骇客远端入侵的事件也时有所闻，引发各界对物联网安全的重视。有鉴于此，以欧美为主的联网硬体制造商，已在产品的资讯安全及功能安全防护方面投入更多心力。

为了守护物联网应用产品的资讯安全及功能安全，产品制造商可以导入四大类防护机制，分别是加密记忆体、具备安全防护功能的韧体、在MCU程式码中加入加密函式库或采用专门的安全MCU来扮演安全元件(Secure Element)。就安全防护能力来说，安全MCU的防护等级最强，对绝大多数软/硬体骇客攻击手法都有对应的防御能力。但对产品制造商而言，因为要导入额外的晶片与韧体，因此必须投入对应的成本跟开发资源，形成一定的导入障碍。

在设计可携式系统时，功耗是一项关键性因素，它甚至取代了性能，而成为产业发展的推动力量。降低功耗能够延长电池寿命以及允许使用更小、更轻的电池，不仅可最大限度地降低成本，还可缩小设备的尺寸，增强对用户的吸引力。在理想情况下，甚至有可能开始考虑采用能源采集(Energy Harvesting)作为电力的来源，以完全取代电池。

不过，显著减少功耗须要大幅转变逻辑的设计方式。亚阈值功率优化技术(Subthreshold Power Optimized Technology, SPOT)是一种与传统逻辑晶体管设计不同的方法，在远远低于被视为正常的电压位准之下运作。

在传统设计中，会有一个使得电路被认为是「开」的阈值电压，而任何低于这个数值的电压则被视为是「关」。这通常意味着要将晶体管驱动到最高1.8伏特(V)电压，以建立一种「开」的状态，虽然它看起来像是二进制，但实际上并非如此。

即使在低于阈值电压的约1.0伏特电压亦存在着电流流动，然而，传统上不认为这些泄漏电流是好事。但透过使用SPOT方法，实际上可以从电流中提取一个「开」讯号，由于功耗与所施加电压的平方成正比，因此可以达到相当显著的功率节省(图1)，例如达到0.5伏特运作电压便可以实现高达13倍的功率节省；进一步使用0.3伏特亚阈值电压，更可以实现36倍的改善。

据外媒报道，谷歌在上周推出了物联网操作系统Android Things，后者是谷歌为物联网设备开发的Android分支系统。结合谷歌为物联网设备推出的通讯协议Weave，Android Things将在谷歌物联网战略中发挥重要作用。Android Things是谷歌面向物联网设备市场推出的最新系统，这让物联网市场的竞争进一步升温。目前，微软正在向发烧友和原始设备制造商(OEM)推广其Windows 10 IoT系统。

尽管亚马逊并未开发相应的设备系统，但是该公司已经把AWS Lambda计算服务开放给了物联网开发者。亚马逊云计算部门AWS正在与设备制造商合作，在设备中绑定Lambda Greengrass软件。该软件是AWS Lambda的本地版本，可以被安装到物联网设备和套件中。

亚马逊、谷歌以及微软这三大主要云服务提供商正指望物联网战略来推动各自云平台的发展。Android Things是谷歌为连接云和设备之间各个结点所进行的最新尝试，以下10点你应该知道：

1.Android Things是谷歌为Google Brillo更改名称后的新版系统，后者是谷歌在2015年宣布的一款物联网操作系统。尽管Brillo的核心是Android系统，但是它的开发和部署明显不同于常规Android开发。

作为典型的嵌入式开发，物联网应用的开发与互联网应用从硬件配置到运行环境有巨大的不同。本文介绍了当前物联网开发者面临的挑战，并分析IoT时代完整的开发平台至少需要具备的特征。

1969年10月29日晚上10点30分，雷纳德•克兰罗克（Leonard Kleinrock）在洛杉矶向在斯坦福的比尔·杜瓦利的计算机发送了两个字符“Lo”，它们是单词“Login”的一部分，只发送了“Lo”，传输系统就崩溃了。这是一个伟大的事件，标志着世界上第一次计算机网络互连的开始，也标志计算机编程由单机向网络发展。

物联网（IoT）是个新名词，顾名思义，就是把物体用网络连接在一起。却是一个新瓶装旧酒的新名词，它不是一个新事物。看官你说，当年克兰罗克和比尔.杜瓦利手中的互相连接的两台计算机，算不算物联网设备，他们的确是用通信介质连接在一起的“物体”啊，谁说计算机不算物体的？

今天的物联网通信，与40多年前传输的两个字节，并没有本质的不同，说来也就是通信速度、通信成本、设备体积和功耗方面，逐步进化而已。然而，量变引起质变，上世纪末计算机网络通信的发展，引发了互联网革命，现在，随着通信成本的降低，功耗的减小、无线通信的普及，又引发了物联网革命。

微控制器（MCU）可视为将CPU、内存、I/O、定时/计数器等功能整合于同一芯片的微型计算机，可应用于车载、工控、消费电子、家电等领域。MCU因涵盖应用面广、可使用的终端装置多样化，相较于单一装置应用的芯片，市场变化较为稳定，不易因个别终端市场需求变化而大幅波动。

2015年全球MCU市场产值达168亿美元（比2014年增长5.6%），出货量达209亿颗（比2014年提升12.4%），而平均每颗售价则是0.81美元。预计2020年将有750亿个物联网产品连在网络上运作，对物联网的感测，数据处理及加密，传输都需要运用到MCU。

早期MCU架构多是8位为主（如Intel 8051系列、Atmel AT8/TS8系列、Labs EFM8系列），且整合开发环境也是以8位为主。随着物联网时代任务的复杂化，对计算能力越来越高促使MCU开始迈向16或32位来设计，与此同时相关的软件开发环境也提升到32位，甚至做到可以向下兼容，让开发环境不受限于硬件，以提供更具弹性的开发空间。

<br/>
<font color="#FF8000">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。</font>

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？

<strong>▼IP发展分化为三大方向</strong>

“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。

<font color="#FF8000">新通讯 2016 年 12 月号 190 期《 封面故事 》</font>
<font color="#FF8000">文．廖专崇</font>

物联网的发展将带动MCU后续几年的成长契机，未来相关应用十分强调在个别系统中的垂直整合能力，所以MCU厂商必须培养平台化开发能力，从系统的角度，软硬结合打造完整的产业生态体系，并与各领域伙伴深度合作，才能够在物联网时代取得竞争优势。

微控制器(Microcontroller, MCU)过去几年面临产业成长动能不足的问题，然而，随着智慧家庭、智慧医疗、智慧工厂、智慧城市等议题发酵，带动物联网(IoT)相关应用与发展，2014年开始，MCU产业出现一波波整并风潮，延续到今年更催生半导体产业史上最大的一笔并购案，可以看出整个MCU产业都在为物联网未来几年的发展做布局。

虽然嵌入式系统已经有30多年的历史，但是原来一直是隐藏在背后的，自从物联网上升为国家战略后，嵌入式系统也从后台走到前台，成为备受瞩目的一部分。

很多学者和业界人士都意识到，嵌入式系统将会迎来前所未有的发展机遇；同时，嵌入式工程师也意识到，随着时代变迁，我们自身的意识也要跟着进步。原来的嵌入式系统是孤立在一个个产品中的独立系统，而如今在物联网时代，这些独立的系统要连接成一个大网，安全性和可靠性都上升到了一个新的高度。不仅如此，嵌入式工程师的关注角度也不能再仅仅局限于技术、产品，而应该树立广义的服务意识，站在更高的角度上统筹嵌入式系统能够给物联网带来哪些服务!《单片机与嵌入式系统应用》小编，邀请到了业内的专家，一起来聊聊关于转型的那点儿事！

<strong>专家论道</strong>

根据麦肯锡预测，从2016到2025年之间，智能汽车应用平均每年创造$210B～$740B的价值，智慧城市应用平均每年创造$930B～$1.7T的价值，智能工业应用平均每年创造$1.2T～$3.7T的价值，智能家居应用平均每年创造$200B～$350B的价值。
　　
包括智能汽车、智慧城市和能源、智能工业和商业以及智能家居和消费设备在内的物联网应用将深刻改变人们生活的方方面面，创造巨大的商业价值。

最近几年不少厂商在谈物联网，随着讨论的力度越大，大家对其概念也感觉越来越清晰了，也可能对台湾在其中扮演的角色感到悲观。不过根据Gartner 的报告，未来发光发热的物联网，相关解决方案不只还没出现，而且推出的公司可能根本还没出现，意味着人人有机会来做。

<strong>物联网设备数量成长，但生产元件的厂商会很辛苦</strong>

Gartner 的数据显示在2009 年，物联网设备数量为9 亿，相比之下智慧型手机是16 亿，物联网还未占重要角色。到了2020 年状况就不一样了，物联网设备数量成长27 亿，来到240 亿，智慧型手机的数量成长幅度小，只有4 亿，总数是65 亿台。不过尽管物联网的生产数量大，由于物联网设备百百种，样式繁多，不是少数几家厂商能吃下来。

Garter 表示，物联网市场是相当长尾的市场，有67.3% 物联网终端设备，每年出厂数量不到1 亿。对半导体和硬件业者来说，尽管整体市场所需的设备数量大，物联网的发展却可能意味着做苦工，提供必须的元件却只赚到接近成本价的售价。在2020 年，73% 的物联网产品，卖不到2,000 万件，63% 的产品卖不到100 美元，物联网的电子元件是量少而且价格低，无法用传统的销售方式套用。