导语:M2M有很大的商业价值,特别是在云计算的环境中,但它的作用还有赖于高效、低耗微处理器的发展。
在某些情况下,即使部署它们会带来可观的商业价值,但缺少高效、低功耗微处理器意味着M2M应用毫无用武之地。具有在超低功耗节能模式下运行蜂窝连接设备的能力,将成为M2M应用约束电源运行时具有较长使用寿命的关键所在。
从业务角度来看,将M2M应用从概念阶段过渡到市场推广阶段仍然是一个复杂、耗时且昂贵的过程。开发人员在为所有M2M应用打造订制系统时,将面临整合无线数据机、应用程式处理器、低功耗微控制器(MCU)、特殊硬体介面、作业系统、应用程式框架以及云端连接等重要元件的挑战。许多原始设备制造商(OEM)和企业花费大量的资源和工程周期来执行基础的系统整合任务,而无暇顾及可提供最大价值的地方,也就是M2M应用本身。
与此同时,许多M2M应用(在计量、工业设备、能源生成和勘探、数位标牌等众多领域)必须常年在没有现成电源的环境下工作,如果没有一个高效、小型的电源配件,许多M2M解决方案可能会变得更加笨重,难以部署。
在某些情况下,即使部署它们会带来可观的商业价值,但缺少高效、低功耗微处理器意味着M2M应用毫无用武之地。具有在超低功耗节能模式下运行蜂窝连接设备的能力,将成为M2M应用约束电源运行时具有较长使用寿命的关键所在。
MSM应用复杂度日增
远端环境监控设备和可穿戴式持续医疗监控设备是两个典型的应用案例,但在以前,这些都是蜂窝M2M解决方案无法触及的领域。这两个实例都要求设备在低耗能感应器监控模式下长时间运行,偶尔须要透过无线连结将资料推送到云端。鉴于低耗能监控与不定期临时无线接取的混合模式要求,系统和架构须要谨慎考虑,以便将这两种模式有效地融合在一起。
市面上已有多家厂商正联手应对这些挑战。如司亚乐(Sierra Wireless)已推出新一代预整合多核解决方案,即在一个模组上提供一套完整的M2M生态系统,从根本上简化M2M应用的开发和部署过程。这些解决方案将能更快速、更高效、更经济地构建M2M解决方案及搭建一个功能强大的全新平台。
这些解决方案的问世,能协助OEM和企业利用这些技术,进一步将M2M创新产品应用到前所未有、更为广泛的应用和业务挑战中。如今,M2M市场日新月异,众多中小型企业现已开始将M2M应用于不同的业务需求和产品中。
新趋势助力加速整合M2M应用系统
M2M与智慧手机和个人电脑(PC)等其他技术平台不同,开发者无法使用预先整合的晶片组和平台来建立自己的解决方案。
更确切地说,对于每个新的M2M应用,开发者几乎都不得不从头开始构建整个系统架构。在着手测试并认证一个新的解决方案之前,工程师们须花费宝贵的时间和资源来整合所有系统元件,如无线数据机、全球卫星定位系统(GPS)等卫星导航服务,以及与所连接设备或感应器通讯的介面、记忆体、控制整个架构的独立处理器等,就像没有人曾经构建过M2M设备一样。
这种方法拖延了将全新M2M解决方案推向市场的时间,并使M2M的开发成本远超过预期。从开发者的角度来看,由于无法提取M2M硬体和快速构建新解决方案的原型,也因此阻碍了创新的步伐。幸运的是,M2M领域呈现了一些如下所列的重要发展趋势,让这些挑战也渐渐随之消失。
‧预整合模组方案问世
在预整合矽片上提供整套系统架构是M2M发展的下一步,这种趋势已经席卷了许多市场。例如,之前的智慧手机都是使用由制造商整合的独立应用程式处理器和数据机构建而成,现在大多数智慧手机制造商都使用提供了所有基本计算功能的完全整合式晶片组,然后在该晶片组的基础上构建自己的解决方案。
透过简化蜂窝生态系统和价值链,这些预先整合的架构已经为智慧手机制造商在减小产品尺寸、提高性能以及降低材料成本方面做出了卓越贡献。现在,上述优势同样可以应用到M2M市场中。
‧随插即用的应用程式框架和开发工具
正如开发者不得不从头开始整合M2M硬体一样,为运行M2M解决方案,他们也不得不开发整个软体堆垒,而开发工具通常是保密和私有的,并且是专门针对特定供应商的硬体和开发环境所构建。
如今,借助开放的嵌入式应用框架,开发人员可以自由使用大量的M2M开发工具,如专为M2M应用设计的作业系统、一系列的大型软体库、功能强大且便于使用的整合式开发环境,这将迅速加快M2M解决方案的嵌入式软体发展。
‧M2M云端管理
要成功部署M2M系统,需要可扩展的装置管理,也就是云端管理平台,以便客户能够更新硬体和软体应用程式、配置设备以及透过全球网路管理通话时间订阅。借助全新云端管理平台,OEM和企业可透过无线方式对已部署的数百万台设备进行管理。
‧更加高效的微处理器
微处理器供应商已开始专门针对M2M应用重新设计,并开发一系列低功耗解决方案,全新解决方案提供深度休眠状态等先进功能,可迅速切断整个设备的电源并中断处理功能,尽量减少设备空转时间。这些功能可优化电源效率,仅透过一小块电池就可让设备多年维持在运行状态。
‧不断扩大的庞大开发者社群
许多M2M开发者在寻找资源和指导内容时会遇到一些困难。如今,一个庞大且不断壮大的M2M开发者社群可以为开发者排忧解难。在这个社群,开发者可以为M2M应用开发以及这些应用所使用的低功耗处理器找到包含公用程式、专业知识和开放原始码的整合式开发环境。
预整合M2M模组缩短产品上市时程
市场上出现了第一个预整合M2M模组,其可在一个模组上提供一整套M2M生态系统,是M2M应用领域的突破。若要研发出类似的模组,需要以下条件。
首先,需要强大的多核架构,包括蜂窝连接技术和一个专门运行M2M应用的处理器。此架构将M2M生态系统整合在一个模组上,不但可以简化系统设计、降低系统总成本,最重要的是还可以大幅降低功耗。
再来,须要确保云端服务的内置连接,可将机器资料与企业应用程式简单地整合在一起。便捷的远端系统管理,可轻松将设备拓展至数百万台。这些整合的云端功能可为预先封装在嵌入式应用程式框架内的SIM卡、应用程式资料和M2M设备的无线管理提供OEM所需的一切技术支援。
最后,还需要一个随插即用型构建块的开放式应用程式框架,其中包括大量的M2M库和可自由使用的开发工具,可为嵌入式软体发展者节省时间,让其产品能快速推向市场。
透过在一个模组上提供完整的M2M生态系统,可简化嵌入式无线通讯的整合,并大幅缩短上市时间;因此开发者能够将更多的时间花费在核心应用和业务模型的开发和创新方面,而不必担心整合无线通讯所面临的挑战。
高效能的微控制器对M2M应用至关重要。微控制器可用于控制多种周边元件,如类比数位转换器(ADC)、数位类比转换器(DAC)等。在某些情况下,周边元件控制过程占用了微控制器的大多数执行时间。
处理器整合NVIC 降低MCU功耗
中断是大多数嵌入式软体的主要功能,而对用于控制低功耗系统的微控制器而言,对中断进行有效的即时回应亦是一个重要功能。这些低功耗系统通常以「快速运行后停止」这一方法达到节能目的。
如同在电池供电设备中一样,在此类系统中,功耗也非常重要,而有效的低延迟中断处理对于低功耗操作而言更为重要,同时还可以将微控制器从休眠状态中唤醒。为满足这一要求,市面上已有能紧密整合可配置的嵌套向量中断控制器(Nested Vector Interrupt Controller, NVIC)的处理器,以提供一流的中断处理能力。该处理器透过将内核与NVIC紧密整合,可快速执行插段服务常式(ISR),并可大幅缩短中断延迟时间。为优化低功耗设计,NVIC还须整合睡眠模式,该模式包括一个可使整个设备迅速断电的深度休眠功能。
全新M2M技术创新成果着实能带来诱人的回报,但也需要OEM和企业致力于开发相关应用,共同突破M2M技术发展的困境,从根本上简化开发、测试和构建M2M应用原型的过程,能迅速将新的解决方案推向市场,并透过M2M技术革新实现最大收益。