物联网节点设备技术

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物联网节点设备相关软硬件方案的选型介绍。研究开发从传感器信号的采集,节点数据的汇聚,网络数据分析,宽带无线网络互联,远程节点控制并结合云计算设计理念提供一套完整的物联网接入解决方案。
嵌入式处理器 系列面向实时应用的卓越性能 系列面向具有确定性的微控制器应用的成本敏感型解决方案 嵌入式处理器旨在为各种不同的市场提供服务。 系列处理器主要是针对微控制器领域开发的,在该领域中,既需进行快速且具有 高确定性的中断管理,又需将门数和可能功耗控制在最低。 而 系列处理器的开发则面向深层嵌入式实时应用,对低功耗、良好的中断行为、 卓越性能以及与现有平台的高兼容性这些需求进行了平衡考虑。 应用包括 系列 系列 微控制器 汽车制动系统 混合信号设备 动力传动解决方案 智能传感器 大容量存储控制器 汽车电了和气囊 网络和打印 经典处理器 ARM11mM系列基于 架构的高性能处理器 ARM9W系列基于 架构的常用处理器 ARM7m系列面向通用应用的经典处理器 经典处理器适用于那些希望在新应用中便用经过市场验证的技术的组织。这些处理器 提供了许多的功能、卓越的能效和范围广泛的操作性能,适用于成本敏感型解决方案。这些 处理器每年都有数十亿的发货量,因此可确保设计者获得最广泛的生态系统和资源,从而最 大限度地减少集成过程中出现的问题并缩短上市时间。 我们迄今为止研发的产品主要集中于ARM经典处理器系列: 基于ARM7(C中心SoC芯片)开发了翼码公司ER6800、证通公司 KSPOS、药监核销卡、 商用事业部NL8280。 基于ARM9(三星s3c2440)开发了软件公司NL9700、自动识别公司 NLS-PT80、信息工程公 司NL6260。 基于ARM11(三星s3c6410)开发了智能溯源公司NL-PT1118、智能无纸化心电图机。 日前我们还未建立 Cortex应用处理器和 Cortex嵌入式处理器技术平台,因此在针对不同领 域、不同层次的产品研发时无法选择最适宜的解决方案。为适应不新发展的市场需求,我们 似乎有必要对这两个平台做适当的技术研究和储备工作: 1)以高性能为特征的 Cortex应用处理器业界已存在一些很好的系统平台,如苹果公司的 ios,谷歌公司的 Android,惠普公司的 Webos等,其中以开源免费发展迅猛的 Android 最受欢迎,依托谷歌公司强大技术研发灾力,被大量应用于智能于机、平板电脑、车载 导航仪等终端设备之上。这个领域我们宜以应用现有平台技术为主。当然,如果通过升 级现有的 NLinux/Neat平台来支持这个系列的处理器,对某些领域产品的廾发也能起到 很好的效果 2)以功耗、成本优势和实吋性为特征的 Cortex嵌入式处理器·方面无法在现有的 LInux 平台获得有效的支持,另一方面业界也不存在成熟的系统平台可供应用,因此这个领域 需要我们重新建立一个高效的系统平台来满足快速产品开发的需要。 针对物联网应用, Cortex应用处理器和ARM经典处理器系列适于构建网关节点设备, Cortex 嵌入式处理器系列适于构建传感节点设备。现阶段基于 Cortex嵌入式处理器研发具备低功 耗、低成本及实时性特性的传感节点设备产品史只有现实和积极的意义。因此本项目研究目 标为传感节点设备,特性可定义为: 1)具备低成木、低功耗及高效率特性 2)具备信息采集、预处理及传输功能 3)具备外设控制功能(涵盖现有产品中的辅CPU功能) 4)只备简单用户交互功能 5)具备完善软件平台支持 应用场景案例 1)数字医疗健康传感器 HC001联机心电 Heacare Gate"M 以太名 测量敖据振告 HC-201供心电 Heacare Man移 远程咨询务 Gate HC-301马体赝量 可进低功耗所 互联网 蓝牙及US等 计算机 Web查询 服另器端 中回件 HC-502数字血压 串囗协议 卡机及PDA 远捏实时护 HC301数字氧 史多 tI< omIm条列 1页盒及信息机 哉字医厅健康传態器 支持第三方软件 如视频、G【s等 2) ZigBee电表应用 中功率 Zig Beel电表 全 ZigBee分散装表解决方案 Zig Bee集中器 ) (P) Zia GPRS 农居点 实现低成本实时无线抄表 对电网工作状态实时进行管理和监控 )家庭能源管坦 HD( n Home display):小型家用终端 电》亲内置 ZigBee的 传统家电 水机 电机 电理逐围 内2gBe的 智能家电 ZiGBee 衣机 智能插 □控利 画控 I ZigBee 通过 ZigBee SIM实现 篱 手机本地管理系统 的HD 十 通过3G4G远程 智能开关插座和家用电器组成 ZigBee网络 通过 ZigBee家庭网关实现集中管理 实现节电的目的 结合 ZigBee sIM卡可直接通过手机管理系统 4)家居环境控制 亮度传感翳温湿度传感 控制电动窗帘 电动窗帘 开关 控制电灯开关 市亮度 智能调 带 ZigBee 智前座 光开关控制空司司节 房可温度 的HD 人体然釋传感器 度节 Home Environment-CN 通过 ZigBee SIN 实现手机本地管理系统 空调 湿度调 节器 GSM模块 ■ 通过3G4G远程管理 各类传感器和调节设备组成ZigBεee家居环境控制系统 通过检测环境和人体的情况,系统可以自动控制环境的照明、温度和湿度 实现用户无需任何操作即可得到最舒适的环境体验 结合 ZigBee SIN下可直接通过手机管理系统 5)家庭安防控制 系开启秀闭 立柱式红夕 冂髅/窗磁 根器 指纹门团 浏器 人身及客 通过 ZigBee SIM 水溢出探因 实现手机本地管理 csM块 + + Eas 通过3G/4G远程管理 家庭安防控制系统由各类传感器和报警设备组成 用户可远稈通过短信获得系统信息 结合 ZigBee SIM卡可直接通过手机管理系统 处理器体系选型 为何不选用传统8/16位单片机 1) ARM Cortex-M处理器提供优于8位和16位体系结构的代码密度。这在减少对内存的需 求和最人限度地提高宝贵的芯片上闪存的使用率方面具有很大的优势。 2)对不断增加连接功能(例如,USB、WFI、 ZigBee、IE802.15)、具有复杂模拟传感器 (例如,加速计和触摸屏)且成本日益降低的产品需求,已导致需要将模拟设备与数字 功能更紧密地集成,以对数据进行预处理和传输。传统单片机在不显著增加时钟频率(并 因此不显著增加功率)的情况下无法提供支持这些仼务的性能。 3)基于 ARM Cortex处理器的微控制器的软件开发可能比8付微控制器产品的开发容易得 多。 Cortex处理器不但是完全可通过C语言进行编程的,而且还附带各种高级调试功能 以帮助定位软件中的问题 M系列处理器 Cortex-M系列是必须考虑不同的成木、功耗和性能的各类可兼容、易于使用的嵌入式设备的 理想解决方案,每个处理器都针对十分广泛的嵌入式应用范围提供最仹权衡取舍。目前包括 M0、M3、M4三款处理器核,功能上涵盖了传统816位单片机到32位数字信号处理芯片的 应用领域。 “8/16位”应用 “16/32位”应用 “32位DSC应用 低成本和简单性 性能效率 有效的数字信号控制 可以看出三款内核定位于不同的产品应用,基本上M3偏向于取代现有的ARM7(4T)处理 器,只有比Mo史好的性能和效率,同时互联性比Mo强(通信接口较多);Mo偏向于取代 传统86位单片机,具冇超低功耗优势;M4在M3的基础上增加了DsP功能,具有良好的 数字信号处理能力。 特性比较图 ARMTTDMI Cortex-MO Cortex-M3 Cortex-M4 Architecture version V4T VM VIME Instruction set architecture ARM. Thumb Thumb thumb-2 Thumb i Thumb-2 numb i thymb-2 DSP SIMI.「P DMILSIMHz 0/2(Thumb), 0.95 (ARMy 125 Bus interfaces None Riley alec NVIC No Yes Number interrupts 2〔 RQ and Fig 1 32+NMI 1240+NM 1210+NM Interrupt pnorities Nene 8-256 breakpoints, Watchpol 2 Watchsoint units 4/20.210 040.210 040.21/0 Memory Protection Unit MPU) N Yes(option) Yes( option) Integrated trace optIon(EIM) es(Option) Yes(Option) (Option) Single Cycle Multiply No Yes(Option) Yes Hardwarc Divide WIC Support Bit banding support Single cycle DSP/SIMD No Yes Floating point hardware Yes Bus protocol Usc /HB bus wrapper ∧ HB Ltc ∧ HB Lite,APB AHB Litc APB CMSIS Support No Yes Ye 指令集示意图 A作一 nour L量1 SADDle DD日 ≌A≌x H汽D皇 宝HALu SHSUB1日 sHura S-MLABE UATB RHETT SHEELR ADLE ADR LUX (CDHZ( CDZ dalAI WMLSD aTx〔ACDC 包[P(mCs SMNUL LORHT LHSE RUiLI CEMACCIPCEOR) CDRH(DRSBCDRSH) 列5AT1 8A3 55B18 PCRET )(MUL(VN(ORR FISH SXTAB1G UADD16 双mux8〔8 TR(TRBETRH) UASX K(m:〔)(vCs UHADD'5 WTI (YIELD CORTEX-MO/M1 STREXH SATR 百XTH 曾EL CORTEX-M3 uesugi UEAPAE USUBSE 山A。uXAB1。uKAH UXT钻G Cortex-M4 VALLC wcNP TM VSTR Cortex.M4F 可以看出M0支持的指令数最少,本质上应该是针对简单的控制类产品应用;M3就比较适 合通用型的产品应用;M4指令数最多,而且增加了大量的数值计算指令(DSP指令和浮点 指令),基本上可以认为是MCU和DSP的结合体,因此适合要求较强计算能力的产品应用 另外, Cortex-M系列处理器都是二进制向上兼容的,这使得软件重用以及从一个 Cortex-M 处理器无缝发展到另一个成为可能。 rtex-M4 Cortex-M3 F Cortex-Ml ortex FPGA Low Cost mcl High End MCU

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    yaya1034476739 对cortex的研究还行
    2013-03-11
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    sniper2011 信息很全面,还不错,有点用。
    2012-12-21
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