Ketika datang ke Internet of Things (IoT) dan objek pintar, kemampuan komputasi mereka biasanya didorong oleh mikrokontroler atau MCU. Ini pada dasarnya adalah komputer kecil yang mengoperasikan perangkat pintar dengan menyediakan daya pemrosesan, memori, dan periferal input/output.

Pada artikel ini, kami memberikan panduan lengkap tentang mikrokontroler untuk IoT, termasuk:

• Apa itu mikrokontroler di IoT?
• Mikrokontroler versus mikroprosesor
• Fitur Mikrokontroler
• RTOS/OS untuk Mikrokontroler
• Cara Memilih Mikrokontroler untuk IoT
• Daftar Mikrokontroler untuk IoT

Apa itu mikrokontroler di IoT?

Saat memikirkan mikrokontroler di IoT, paling mudah untuk melihat tumpukan teknologi IoT untuk perangkat yang disematkan dan melihat tempatnya di sini.

Tumpukan IoT yang disederhanakan untuk perangkat kamera pintar mungkin terlihat seperti ini:

• Lapisan protokol komunikasi
• Lapisan abstraksi perangkat keras (HAL)
• Lapisan OS/RTOS

MCU beroperasi pada lapisan abstraksi perangkat keras, menjalankan OS/RTOS yang dipilih, yang mengoperasikan perangkat.

Mikrokontroler versus Mikroprosesor

Pertanyaan umum lainnya yang kami dengar adalah apa perbedaan antara mikrokontroler versus mikroprosesor. Mikroprosesor adalah chip terintegrasi tunggal yang berisi CPU perangkat. Namun, itu tidak mengandung RAM atau memori ROM atau periferal lain yang mungkin dimiliki perangkat. Chip sebaliknya bergantung pada input/output (I/Os) untuk terhubung ke memori dan periferal.

Di sisi lain, mikrokontroler memiliki CPU, RAM, ROM, dan periferal yang semuanya tertanam dalam satu chip. Ini secara efektif menjadikannya komputer dalam satu chip.

Dengan segala sesuatu yang tertanam dalam satu chip, mikrokontroler tentu saja memiliki kemampuan kinerja yang lebih rendah daripada komputer bertenaga mikroprosesor. Namun, ketika datang ke perangkat IoT khas seperti mesin industri pintar , mikrokontroler adalah pilihan yang jauh lebih baik, karena mereka menyediakan daya komputasi yang cukup sambil menjaga biaya dan kompleksitas tetap rendah.

RTOS/OS untuk Mikrokontroler

Ada beberapa opsi sistem operasi yang berbeda untuk MCU. Inilah yang akan Anda temukan di pasar:

RTOS

RTOS adalah singkatan dari Sistem Operasi Real-Time. Ini adalah komponen perangkat lunak yang hanya dapat menjalankan satu program pada satu waktu tetapi dengan cepat beralih di antara tugas-tugas pemrograman untuk menyelesaikan banyak tugas secara bersamaan.

Ini memberikan apa yang dikenal sebagai respons real-time keras deterministik terhadap peristiwa eksternal. Apa artinya ini dalam praktiknya adalah bahwa perangkat lunak RTOS dapat memberikan pemrosesan yang sangat responsif untuk sejumlah tugas yang telah ditentukan sebelumnya jauh lebih cepat daripada OS tradisional, yang dapat menjadi keuntungan dalam hal perangkat IoT. Anda dapat membaca lebih lanjut di sini tentang cara memilih RTOS terbaik untuk IoT .

OS

OS adalah sistem operasi "tradisional", seperti Linux. Tidak seperti RTOS, OS tradisional memberikan respons real-time lunak non-deterministik. Ini berarti jauh lebih efektif dalam memproses sejumlah besar tugas yang berbeda daripada RTOS, tetapi membutuhkan lebih banyak kekuatan pemrosesan. Oleh karena itu, software OS biasanya hanya terdapat pada MCU 32 dan 64-bit yang memiliki unit MMU. Anda dapat membaca lebih lanjut di sini tentang kelebihan dan kekurangan RTOS v OS .

logam telanjang

Beberapa CPU tidak memiliki perangkat lunak sistem operasi; sebagai gantinya, firmware ditulis langsung ke perangkat keras. Pemrograman bare metal sangat umum dengan perangkat tertanam generasi lama dan MCU IoT.

Namun, karena kekuatan pemrosesan MCU telah maju dan turun dalam biaya, lebih sedikit perangkat yang sekarang dioperasikan dengan logam kosong. Meskipun mengatakan itu, ini masih digunakan ketika MCU memiliki memori yang sangat rendah atau ketika Anda ingin kontrol langsung atas setiap bagian dari perangkat keras untuk memenuhi persyaratan waktu yang sangat ketat.

Cara Memilih Mikrokontroler Terbaik untuk IoT

Seperti disebutkan di atas, ada banyak mikrokontroler yang digunakan dalam proyek IoT . Kami menyediakan daftar MCU komersial umum di bagian berikutnya, tetapi pertama-tama, kami akan menjelaskan cara memilih mikrokontroler terbaik untuk IoT.

Penyimpanan

Jumlah memori yang Anda pilih tentu saja akan berdampak mendasar pada kinerja perangkat secara keseluruhan. Oleh karena itu, hitung dengan cermat kebutuhan memori untuk tugas pemrograman perangkat Anda, baik RAM maupun ROM.

Anda juga perlu memastikan bahwa Anda membuktikan keputusan Anda di masa mendatang dengan memiliki kapasitas cadangan yang cukup untuk menangani tuntutan yang diberikan oleh pembaruan di masa mendatang.

Kekuatan

Persyaratan daya perangkat Anda adalah pertimbangan utama lainnya dalam memilih MCU terbaik. Sebuah IOT medis cerdas perangkat seperti alat bantu dengar, misalnya, akan berjalan pada daya baterai sangat rendah. Di sisi lain, peralatan industri pintar yang berat akan menghabiskan banyak listrik, tetapi Anda ingin perangkat tersebut sehemat energi mungkin.

Internet dan Protokol Komunikasi lainnya

Bagaimana perangkat IoT Anda akan terhubung ke aplikasi? Jenis data apa yang akan didorong oleh perangkat, dan di mana? Apakah perlu berinteraksi dengan perangkat lain secara lokal?

Misalnya, sistem alarm pintar perumahan mungkin memerlukan protokol Wi-Fi, sedangkan sistem HVAC IoT kantor mungkin memerlukan koneksi ethernet kabel. Untuk komunikasi perangkat lokal, koneksi Bluetooth mungkin diperlukan, dan perangkat jarak jauh di luar jangkauan Wi-Fi akan memerlukan konektivitas data 4G.

Port Koneksi

Untuk mengetahui berapa banyak GPIO yang Anda butuhkan di mikrokontroler, Anda harus terlebih dahulu menentukan input data apa yang dibutuhkan perangkat Anda. Juga, ingatlah bahwa ada port digital dan port analog pada CPU, yang memproses berbagai jenis input dan output data.

Arsitektur

Sebagaimana dinyatakan di atas, sebagian besar aplikasi menjalankan ARM, MIPS, X86. Oleh karena itu, Anda perlu memastikan bahwa pilihan Anda dapat mendukung kompleksitas perangkat dan sistem Anda, termasuk I/O dan pemrosesan data, serta berapa banyak daya yang diperlukan.

Dukungan Pengembang dan Komunitas

Jika tim atau organisasi Anda tidak memiliki pengalaman sebelumnya dalam bekerja dengan MCU, maka dukungan pengembang yang ditawarkan oleh produsen dan komunitas pengembang sangat penting. Periksa apakah ada dokumentasi lengkap dari pabrikan. Kemudian periksa tempat-tempat seperti StackOverflow dan Reddit untuk dukungan komunitas. Anda juga akan menemukan banyak tutorial berguna di blog kami .

Biaya

Anda harus selalu memperhatikan masa depan saat mempertimbangkan biaya mikrokontroler. Tidak ada gunanya membangun prototipe dengan papan yang kemudian menjadi sangat mahal untuk skala dan dipasarkan. Perlu diketahui juga bahwa beberapa MCU dilengkapi dengan biaya lisensi untuk masing-masing driver perangkat.

Keamanan

Keamanan adalah pertimbangan penting dalam semua proyek IoT dan perlu direkayasa di seluruh tumpukan. Fitur keamanan standar pada papan komersial termasuk bootloader kriptografi dan akselerator perangkat keras, lapisan pelindung, dan unit perlindungan memori.

Kesimpulan

Jika Anda mengembangkan proyek IoT, maka ada beberapa faktor yang perlu Anda pertimbangkan saat memilih MCU terbaik untuk IoT.

sumber: www-nabto-com