Eigenschaften von IoT Mikrocontroller

Wieso werden neue Mikrocontroller für IoT benötigt?

Jeden Tag tauchen neue Geräte in Haushalten, Büros, Krankenhäusern, Fabriken und an Tausenden anderen Orten auf, die Teil des Internet der Dinge (IoT) sind. Es ist klar, dass sie mit dem Internet verbunden sein müssen und dass eine große Menge an Rohdaten in der Cloud gesammelt, gespeichert und verarbeitet werden muss. Viele Mikrocontroller die hierbei verwendet werden, wurden gar nicht für die Verwendung für IoT Anwendungen gefertigt, sondern entweder aufgerüstet oder umfunktioniert. Dies führt unweigerlich dazu, dass essentielle Eigenschaften die für IoT Geräte benötigt werden nicht vorhanden sind.

Eigenschaften und Anforderungen von IoT Mikrocontroller

Die spezifischen Eigenschaften eines Mikrocontrollers hängt natürlich von der genauen Anwendung ab, jedoch ist die grundlegende Fähigkeit Geräte mit der Cloud zu verbinden und um auf der Geräteebene den maximalen Nutzen aus einer Internet-Verbindung zu ziehen bei jeder IoT Anwendung gleich. Aus diesem Grund gibt es einige Anforderungen und Eigenschaften die alle Klasse von IoT Geräten gemeinsam haben.

Niedrige Energieaufnahme

Viele IoT-Geräte werden mit Akkus betrieben. Dabei geht es den Entwicklern um eine maximale Betriebszeit zwischen zwei Ladevorgängen bei möglichst geringer Größe und Kosten des Akkus. Selbst bei netzbetriebenen Geräten hilft eine gute Energieeffizienz beim Wärmemanagement und erlaubt es dem Entwickler, die Größe und Kosten von Bauteilen wie z.B. Kühlkörpern gering zu halten.

Hohe Rechenleistung

In vielen Fällen dient die Internet-Verbindung dazu, Daten zu erzeugen und zu nutzen. Hierzu werden die IoT-Geräte mit zahlreichen Sensoren und Eingabegeräten ausgestattet. Außerdem verlangen die Anwender zunehmend Smartphone-ähnliche Schnittstellen mit Grafik-Displays und Berührungserkennung. Diese Features setzen eine erhebliche Rechenleistung voraus – eine Anforderung, die gewöhnlich dem Wunsch nach niedriger Energieaufnahme entgegensteht.

Sicherheit

Beim Betrieb am weltweiten Internet müssen IoT-Geräte die Privatsphäre des Benutzers wahren, sich selbst vor Angriffen schützen, Identitäten überprüfen und unbefugte Zugriffe auf oder Änderungen an den Daten verhindern. Die Sicherheitsanforderungen an ein IoT-Gerät sind daher wesentlich höher als diejenigen, die gewöhnlich an vergleichbare, nicht mit dem Internet verbundene Geräte gestellt werden.

Schnittstellen

Schnittstellen wie USB und Ethernet sind bei älteren Mikrocontrollern und Prozessoren weit verbreitet. Viele neue IoT-Geräte benötigen jedoch eine Funkverbindung. Hier haben sich das standardisierte Bluetooth Low Energy (BLE) und WiFi als bevorzugte Techniken erwiesen, da sie von Milliarden bereits vorhandener Smart¬phones und Tablet-PCs unterstützt werden.

Fazit

Ein Mikrocontroller ist das Herz eines IoT Gerätes und definiert die Funktionen sowie die Eigenschaften des IoT Endprodukts. Durch die Vielfalt der Anforderung sind ältere Mikrocontroller Familien nur bedingt für IoT Anwendungen geeignet. Sie wurden für Geräte entwickelt, die entweder für niedrigen Energiebedarf oder hohe Leistung optimiert wurden, jedoch nicht für beides. Auch die Sicherheitsfunktionen der älteren Mikrocontroller sind beschränkt. Die Entwickler von IoT-Geräten müssen daher neben dem Mikrocontroller diskrete Sicherheitskomponenten wie Authentifizierungs-ICs und Kryptografie-Prozessoren in ihre IoT-Geräte einplanen. Auch für die Schnittstellen werden gemeinhin zusätzliche diskrete Komponenten benötigt. Damit stehen die Entwickler vor den Nachteilen einer hohen Anzahl von Bauteilen und einer großen Leiterplatte und müssen dazu noch weitere Kompromisse zwischen Leistung und Energieaufnahme in Kauf nehmen.
Stattdessen sollten die dafür speziell gefertigten IoT Mikrocontroller verwendet werden, um die besten Eigenschaften für das jeweilige Design zu erhalten.

Beispiele für IoT Mikrocontroller: Cycpress PSoC® 6

PSoC® 6 schließt die Lücke zwischen teuren, leistungshungrigen Anwendungsprozessoren und leistungsschwachen Mikrocontrollern (MCUs). Die PSoC 6-MCU-Architektur mit extrem geringem Stromverbrauch bietet die von IoT-Geräten benötigte Verarbeitungsleistung und eliminiert die Kompromisse zwischen Leistung und Leistung. Die PSoC 6-MCU enthält eine Dual-CPU-Architektur mit beiden CPUs auf einem einzigen Chip. Es verfügt über einen Arm ® Cortex ® -M4 für Hochleistungsaufgaben und einen Arm Cortex-M0 + für Aufgaben mit geringem Stromverbrauch. Mit der integrierten Sicherheit ist Ihr IoT-System geschützt.