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隨著物聯(lián)網(wǎng)從家庭自動化領(lǐng)域，拓展到如供暖、通風(fēng)與空調(diào)（HVAC）、車庫門和電風(fēng)扇等家庭控制領(lǐng)域，以及在建筑和工業(yè)自動化領(lǐng)域的加速應(yīng)用，市場對高度集成、可靠和安全的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)連接性的需求前所未有地增加。Microchip 日前宣布推出 Wi-Fi 32 位 MCU 模塊 WFI32E01PC，采用了 Microchip 的 Trust&Go 技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)身份驗證功能，滿足這類物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對于硬編碼、可驗證、可信任的安全身份連接需求。
專為解決現(xiàn)有 IoT 設(shè)計中 Wi-Fi MCU 系統(tǒng)挑戰(zhàn)
為什么要推出這款產(chǎn)品？Microchip 無線解決方案部產(chǎn)品線經(jīng)理 Alex Li 從現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計中 Wi-Fi 系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)談起，因為現(xiàn)有的 Wi-Fi MCU 功能有限，幾乎都需要額外搭配主 MCU 工作，它們之間需要通過 SPI 或 UART 等接口協(xié)議進(jìn)行連接，而這會帶來一些新挑戰(zhàn)。首先是 Wi-Fi 模塊和主 MCU 之間的連接限制了 Wi-Fi 本身的速度；其次，從商業(yè)角度來說，雙元件的結(jié)構(gòu)會增加設(shè)計和生產(chǎn)過程中的復(fù)雜性和風(fēng)險，用戶可能不得不花更多時間在驅(qū)動程序的開發(fā)上，可能需要學(xué)習(xí)不同的軟件開發(fā)工具，另外也加大了生產(chǎn)和供應(yīng)鏈上的風(fēng)險；第三，在系統(tǒng)及應(yīng)用的技術(shù)支持方面，容易導(dǎo)致產(chǎn)品上市的延遲，以及無謂的資金投入；第四，也是最重要的網(wǎng)絡(luò)安全方面的挑戰(zhàn)，很多和互聯(lián)網(wǎng)連接相關(guān)的安全密鑰和身份認(rèn)證都在閃存中，而網(wǎng)絡(luò)攻擊會通過復(fù)制閃存得到物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備所需的一切認(rèn)證，然后冒充設(shè)備連接到云端，這是一個很大的安全漏洞。
Microchip 的 Wi-Fi 32 位 MCU 模塊 WFI32E01PC 希望解決這些問題。與現(xiàn)有設(shè)備不同，Microchip 的新技術(shù)包括 PIC32 單片機(jī)內(nèi)核、豐富的外設(shè)支持和成熟的硬件安全平臺。新技術(shù)不僅能提供 Wi-Fi，還能充當(dāng)整個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)強(qiáng)大的單片機(jī)內(nèi)核。
據(jù) Alex Li 介紹，WFI32E01PC 符合 Wi-Fi 聯(lián)盟（WFA）規(guī)范，并獲得了美國聯(lián)邦通信委員會（FCC），加拿大工業(yè)部（IC）和歐洲無線電設(shè)備指令（RED）三家世界級監(jiān)管機(jī)構(gòu)的全面認(rèn)證。內(nèi)部的 Trust&Go 平臺采用安全元件技術(shù)，為云身份驗證進(jìn)行預(yù)先配置和設(shè)置，簡化了網(wǎng)絡(luò)身份驗證的過程。
軟硬件支持方面，軟件支持包括 Microchip MPLAB X 集成開發(fā)環(huán)境(IDE)和 MPLAB Harmony v3 嵌入式軟件開發(fā)框架。支持工具包括板上調(diào)試器和用于 MPLAB Snap 或 MPLAB Pickit 4 的在線串行編程頭，或 MPLAB ICD 4 外部編程器 / 調(diào)試器。
WFI32E01PC 受 PIC32MZW1 Curiosity 開發(fā)板支持。目前，Curiosity 開發(fā)板已通過 AWS IoT Core 平臺認(rèn)證，并被列入 Amazon Web Services(AWS)合作伙伴設(shè)備目錄。該開發(fā)板包含一個開箱即用的演示，演示內(nèi)容包括與 AWS IoT Core 的注冊和通信，以及使用 Alexa 語音服務(wù)(AVS)與板載傳感器的交互。AWS IoT Core 認(rèn)證平臺包括代碼示例、WLAN 軟件以及可以 MPLAB Harmony v3 中找到的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。
Wi-Fi MCU 競爭激烈，下一步方向是什么？
Wi-Fi MCU 市場近幾年增長比較迅速，一些國際廠商已經(jīng)在布局相關(guān)產(chǎn)品，國內(nèi)廠商也在迅速跟進(jìn)，競爭日趨激烈。Microchip 的優(yōu)勢是什么？據(jù)介紹，除了高安全性，四大特性也使得 Microchip 對這款 Wi-Fi MCU 模塊充滿信心，包括：快速高效的 MIPS 內(nèi)核，200MHz 頻率，EEMBC CoreMark 得分為 710 分；大量可用的 GPIO，豐富的外設(shè)，如以太網(wǎng)、CAN/CAN-FD、USB、CVD Touch 等；精確、高度線性的雙通道 12 位 ADC，可重復(fù)的 ADC 性能，受溫度變化影響小，更好的模擬性能；以及產(chǎn)品質(zhì)量、工具支持和完善的服務(wù)等等。
隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷深入，無線控制的應(yīng)用需求也日趨增長，Wi-Fi MCU 形成了兩大“派系”，一種是傳統(tǒng)的 MCU 廠商集成 Wi-Fi 功能，另一種是無線芯片廠商集成 MCU。對于這兩大不同類型的產(chǎn)品陣營，Alex Li 認(rèn)為，MCU 的設(shè)計和生態(tài)資源需要長時間的積累，包括 ADC 的讀取、MCU 在高溫下的表現(xiàn)、外圍設(shè)備等設(shè)計，這對無線生產(chǎn)商可能是一大障礙，難度也更大。
未來是否會推出針對 Wi-Fi MCU 的 SoC？Alex Li 表示有此計劃，之所以先推出模塊，是因為已經(jīng)經(jīng)過了完整的射頻認(rèn)證，用戶使用起來更方便。由于設(shè)計一款可認(rèn)證的無線產(chǎn)品仍然具有較大挑戰(zhàn)，所以目前的工作重心仍然以完善開發(fā)套件和開發(fā)資源為主，未來會適時推出 SoC 方案，給用戶更多的差異化選擇。
由于 Microchip 在 Wi-Fi 和 TCP/IP 協(xié)議棧方面有著長期的技術(shù)積累，現(xiàn)有 Wi-Fi 產(chǎn)品能夠和對應(yīng)軟件庫形成無縫對接，因此選擇 Wi-Fi 作為面向工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的首選，今后也會根據(jù)實際需要集成更多無線協(xié)議。
除工業(yè)應(yīng)用外，WFI32E01PC 還適用于家庭自動化設(shè)備、計算和消費(fèi)產(chǎn)品?？梢詫?WFI32E01PC 模塊與其他 Microchip 的器件配對，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)的無線技術(shù)等。
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