在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展中，MCU的應(yīng)用生態(tài)也發(fā)生了一些改變，呈現(xiàn)出了新的應(yīng)用生態(tài)。目前，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基本都是將傳感終端連接到云端，基本遵循云－管－端的架構(gòu)。MCU的應(yīng)用一般是在“管”和“端”，管指的是連接通信的管道，端是設(shè)備終端或傳感終端。

下圖是MCU在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用生態(tài)的示意圖：

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中MCU應(yīng)用生態(tài)示意圖

MCU

和CPU一樣，MCU也在性能和成本道路上不斷地向前發(fā)展著。從4位、8位、16位到今天主流的32位MCU；從8MHz、16MHz發(fā)展到現(xiàn)在的幾百M(fèi)Hz主頻MCU。MCU的性能不斷地提升，而價(jià)格卻在不斷地下降，低配版本的32位MCU已經(jīng)達(dá)到了0．3美金的價(jià)位，這加速了電子產(chǎn)品的設(shè)備升級換代，也促進(jìn)了電子產(chǎn)品智能化的發(fā)展。國產(chǎn)的32位MCU供應(yīng)商也越來越多，尤其是憑借ARM Cortex－M系列內(nèi)核的MCU產(chǎn)品，部分國產(chǎn)MCU品牌發(fā)展迅速，有了一定的市場份額。

隨著物聯(lián)網(wǎng)市場需求的強(qiáng)勁增長，對MCU的規(guī)格也提出了一些要求，如無線MCU（RF、Wi－Fi、BLE等）和安全MCU等產(chǎn)品。

底層硬件驅(qū)動(dòng)

早在4位、8位MCU時(shí)代，由于程序存儲(chǔ)容量小、資源少。一般地，底層MCU外設(shè)的驅(qū)動(dòng)都是由工程師根據(jù)MCU的寄存器自己開發(fā)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)風(fēng)格因人而異，更換不同的芯片或使用新的外設(shè)就需要重新開發(fā)底層驅(qū)動(dòng)。MCU程序的通用性不強(qiáng)，移植成本也較高，工程師更換芯片也面臨著重新學(xué)習(xí)和開發(fā)的成本。

而當(dāng)MCU產(chǎn)品規(guī)格發(fā)展越來越復(fù)雜的時(shí)候，尤其是32位MCU，自己寫MCU底層驅(qū)動(dòng)就越來越不是一種好的做法了�，F(xiàn)在的MCU廠商也基本都提供了底層驅(qū)動(dòng)庫給工程師，極大地方便了開發(fā)。ST公司更是提供了圖形化的初始化生成工具，讓STM32的開發(fā)起步更容易簡單。

實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（Real Time Operating System， RTOS）

RTOS也隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展而逐漸多了。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用多是對數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)的傳輸，對控制的實(shí)時(shí)性要求并不高，一些物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的任務(wù)越來越復(fù)雜，就需要一個(gè)RTOS對MCU資源進(jìn)行管理和任務(wù)的調(diào)度，以簡化應(yīng)用的開發(fā)和程序的維護(hù)更新。而一些對實(shí)時(shí)性要求控制比較高的應(yīng)用，如電機(jī)控制等，MCU一般不會(huì)用到操作系統(tǒng)（RTOS），雖然RTOS是實(shí)時(shí)RTOS，但對于控制要求精確到指令周期的控制還是不適用的。

如同PC的操作系統(tǒng)一樣，物聯(lián)網(wǎng)的RTOS也管理著MCU的基礎(chǔ)資源和應(yīng)用程序的運(yùn)行。RTOS沒有PC操作系統(tǒng)那么通用性好，由于MCU架構(gòu)不同，各個(gè)廠家的MCU產(chǎn)品也存在著差異，RTOS需要針對不同MCU做適配。為了讓物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或傳感終端便能更容易方便地連接到互聯(lián)網(wǎng)，阿里（AliOS Things ）、華為（Huawei Lite OS）等大公司都紛紛推出了自己的RTOS。思必馳和華強(qiáng)聚豐也投資了RT－Thread RTOS，以期語音技術(shù)通過RTOS快速到達(dá)更多的MCU產(chǎn)品上，使得物聯(lián)網(wǎng)的連接更便捷。操作系統(tǒng)的價(jià)值隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展越來越體現(xiàn)出來。

中間件（Middleware）

有了RTOS的基礎(chǔ)，MCU做的應(yīng)用任務(wù)也就可以更多了，可以針對應(yīng)用需求開發(fā)一些功能，如文件的操作，方便應(yīng)用的管理。這部分功能是應(yīng)用程序的一部分，而非全部，是一個(gè)相對獨(dú)立的功能，一般可稱之為中間件。一些MCU廠商也針對物聯(lián)網(wǎng)推出了中間件。中間件為MCU的應(yīng)用提供了更多應(yīng)用的可能性，拓展了MCU的應(yīng)用范圍。

下面列出了一些中間件：

應(yīng)用程序

物聯(lián)網(wǎng)中MCU的應(yīng)用程序，多是以功能實(shí)現(xiàn)為主，對實(shí)時(shí)控制的要求弱化了很多，主要是做傳感器數(shù)據(jù)采集、連接通信以及簡單控制等功能。

工具鏈（Toolchain）

在軟件中，工具鏈一般是指一套編程的工具，用于設(shè)計(jì)軟件產(chǎn)品，由編譯器和連接器（將源代碼轉(zhuǎn)換為機(jī)器能識別并可執(zhí)行的程序）、庫和調(diào)試器（測試和調(diào)試程序）等組成。MCU的應(yīng)用開發(fā)離不開工具鏈的支持。8／16位MCU廠商一般提供匯編語言的編譯器，不同指令架構(gòu)的MCU需要不同的專用工具鏈支持。作為軟件產(chǎn)品的工具鏈，其編譯性能和穩(wěn)定性需要長期不斷地完善，市場的工具鏈基本有三類：a） MCU廠家自有的工具鏈 b） 第三方工具鏈，多是商業(yè)軟件 c） 開源工具鏈，如GCC。有實(shí)力的MCU廠家會(huì)自己發(fā)展工具鏈，為用戶提供更多的價(jià)值服務(wù)。而多數(shù)的MCU廠商借助第三方或開源的工具鏈發(fā)展MCU產(chǎn)品。

連接通信 （Connection）

在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的連接通信的產(chǎn)品，一般可以有兩種產(chǎn)品形態(tài)：通信模塊和網(wǎng)關(guān)。常見的一些通信模塊有：Wi－Fi、NB－IoT、2G／3G／4G等，可直接連接到云端。MCU在模塊中一般用作數(shù)據(jù)傳輸。在使用電池供電的應(yīng)用中一般會(huì)選擇用超低功耗MCU（ULP MCU）。而如LoRa、Zigbee、Z－Wave、BLE等無線連接技術(shù)則需借助網(wǎng)關(guān)連接到云端，MCU在網(wǎng)關(guān)中用作通信協(xié)議轉(zhuǎn)換。

云端

數(shù)據(jù)經(jīng)由連接通信的管道傳輸?shù)皆贫朔��?wù)器。服務(wù)器按功能可分為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器等。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器一般用做物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備管理，應(yīng)用服務(wù)器一般用做基于數(shù)據(jù)分析處理等應(yīng)用程序。用戶界面則是與用戶直觀的交互界面，如Web端、手機(jī)App等。

結(jié)束語

中國MCU市場基本形成了以8051、RISC（類PIC）、ARM三大內(nèi)核為主流的MCU產(chǎn)品。國產(chǎn)MCU在在面對各種物聯(lián)網(wǎng)的需求推出了不少的新MCU產(chǎn)品、如無線MCU、安全MCU等，借助成熟的工具鏈，加快了物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的落地和產(chǎn)品的上市。

在物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)過程中，MCU的應(yīng)用程序不再為個(gè)人或公司獨(dú)自完成，更需要與其他公司或其他資源的協(xié)作，如RTOS和中間件，產(chǎn)品應(yīng)用的分工更加細(xì)化，逐步形成了底層驅(qū)動(dòng)、操作系統(tǒng)、中間件、連接通訊、云端的產(chǎn)品生態(tài)鏈。為使云端應(yīng)用落地，有實(shí)力的公司加快了嵌入式領(lǐng)域的投入與合作，讓物聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)者開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品更加容易和快捷。而嵌入式MCU的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)者也可以借助大平臺的資源迅速推出一些新穎的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。

物聯(lián)網(wǎng)不僅僅是物的連接，更是應(yīng)用分工的協(xié)助和合作。物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下的MCU應(yīng)用呈現(xiàn)出了新的業(yè)態(tài)。