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工業物聯網（iot）設備需要特殊的微控制器（mcu），區別於消費電子設備，工業mcu以其低功耗、耐用性、可靠性、廣泛的通信接口和低延遲而著稱。它們在自動化、控制、測量、儀表、安全和人機界面等工業應用中扮演着至關重要的角色，滿足行業標準和監管要求。
當我們想到物聯網 (IoT) 時，我們的想象往往侷限於消費應用：智能家居、智能交通、智能辦公室等。然而，這些只是物聯網的冰山一角。在表面之下隱藏着一個龐大的工業物聯網和工業微控制器 (MCU) 世界。
但就像工業溶劑需要一種特殊的配方，與普通的廚房洗手液不同，工業物聯網設備的技術組件與使智能家居 HVAC 系統順利運行的組件截然不同。在 MCU 方面，這種區別最爲明顯。
微控制器和工業物聯網
工業領域的物聯網設備通常體積小且不顯眼——畢竟它們並不是主角。它們整合了傳感器從周圍環境收集的數據；例如溫度、溼度、運動或光照信息。MCU 負責與這些傳感器交互，分析它們捕獲的數據，並將其轉換爲核心技術響應的操作信號。
儘管工業 MCU 體積小，但在這裏卻發揮着關鍵作用。它們通常是自動化、控制和監控流程、機械和設備可操作性的支柱。MCU 經常用於電機控制 - 管理電動機的速度、方向和扭矩。此應用對於精確高效地運行電機至關重要，您會發現它幾乎適用於所有行業：製造業、機器人技術、汽車業，甚至航空航天業。
您還會發現，用於工業測量和儀器儀表的物聯網設備中也使用了 MCU。這些設備可能包括萬用表、示波器、壓力傳感器、溫度控制器和流量計。這些測量應用對於能源管理系統非常重要，物聯網設備在其中監控和控制消耗、調節電源、管理可再生能源並優化整個工業流程的效率。
MCU 也是工業安全和安保系統不可或缺的組成部分。您會發現它們用於火災探測和報警系統、監控網絡和入侵檢測設備。
也許工業物聯網 MCU 最明顯的應用就在您的指尖。MCU 被廣泛用於開發人機界面 (HMI)，例如觸摸屏、鍵盤和其他可用於與特定工業系統交互的方法。HMI 提供控制、覆蓋和監控功能。
工業微控制器的主要特點
與智能手機或筆記本電腦中功能更強大的處理器相比，MCU 的處理能力通常有限。但由於 MCU 被設計爲輕型組件，且功能較少且高度定製化，因此其能耗更低，總體產出效率更高。
這在工業環境中尤其有用，例如，在工廠車間可能會有數十到數千臺物聯網設備在運行。這些設備需要配備長時間不間斷運行的設備，這意味着它們還需要確保高效的電池使用和更長的產品生命週期。
1、耐用性
除了能源效率之外，工業物聯網 MCU 的設計還考慮了堅固性和耐用性——它們旨在在惡劣環境下可靠運行（極端溫度、振動、電磁干擾等）。那些對溫度有反應的 MCU 通常比消費級 MCU 提供更廣泛的熱讀數。
2、可靠性
設計工業物聯網設備的工程師知道他們必須優先考慮可靠性，因此他們經常將冗餘功能整合到 MCU 中以確保不間斷的可操作性。增強可靠性的功能可能包括看門狗定時器、內置自檢機制、錯誤檢測和糾正電路以及容錯計算機架構。
3、溝通
工業 MCU 通常提供比消費級 MCU 更廣泛的通信接口選項，而消費級 MCU 通常僅依賴無線互聯網或藍牙技術。工業 MCU 的連接選項包括以太網、控制器局域網 (CAN)、RS-485和工業數據通信協議（如Modbus 或 Profibus），以及標準 Wi-Fi 和藍牙連接。
4、遵守
工業微控制器旨在滿足某些行業標準和監管要求，確保物聯網設備符合安全性、可靠性和質量規則。它們通常經過嚴格的測試和認證。
5、低延遲
工業物聯網設備需要能夠立即記錄並響應溫度變化或近距離傳感器。畢竟，如果機器溫度過高且不立即關閉，則可能導致火災或機器部件嚴重損壞。如果機器運行時人靠得太近，除非物聯網設備立即響應近距離數據並將其關閉，否則該人可能會受到嚴重傷害。這就是爲什麼許多工業 MCU 都具有實時操作系統，以提供最低的延遲。此外，工業物聯網應用通常使用直接點對點 (P2P) 連接來確保 MCU 儘可能靈敏。
五款最佳工業微控制器
選擇工業微控制器在很大程度上取決於產品的具體要求、應用需求和用戶偏好。但以下是五款常用於工業物聯網環境的流行 MCU，它們以其性能、功能和行業認可度而聞名。
1、ESP32 系列
樂鑫的 ESP32 系列 MCU 通常基於 RISC-V 或 ARM 架構，具有相對較高的性能和超低功耗。它們具有廣泛的工作溫度範圍和多功能性。這些 MCU 具有廣泛的外設集，包括GPIO、UART、SPI、I2C、USB、Wi-Fi 等。該系列中的幾款產品還提供大量片上存儲器（閃存和 RAM）、高級計時器和模數轉換器 (ADC)。
ESP32 MCU 具有實時處理能力、豐富的通信接口和充足的外設支持，非常適合工業自動化和控制系統。它們也是低成本安全攝像頭的熱門選擇。
2、LPC 系列
NXP 的 LPC MCU（例如 STM32）基於 ARM Cortex-M 架構。它們以處理中斷的高級功能而聞名。因此，LPC 經常用於需要長期不間斷運行、裝配線控制、過程監控等的工廠自動化系統。
3、PIC32系列
Microchip 的 PIC32 系列 MCU 基於 MIPS32 架構。與 STM32 一樣，它們不僅提供豐富的外設集，還提供高速脈衝寬度調製 (PWM)模塊，可有效控制電機、電源轉換器、LED 和其他物聯網設備組件。
由於這些原因，PIC32 MCU 是用於電機控制系統（如機器人、機牀、泵和傳送系統）的絕佳選擇。
4、SAM 系列
Microchip 的 SAM 系列 MCU 也依賴於 ARM Cortex-M 架構，以其先進的加密和安全功能而聞名。它們通常集成用於加密算法的硬件加速器，例如高級加密標準 (AES) 和安全哈希算法 (SHA)。它們還支持啓動功能，可確保在系統啓動期間僅執行受信任和經過身份驗證的固件。
由於這些原因，SAM MCU 最適合應用於需要保護敏感數據、防止未經授權的訪問以及確保固件和通信系統完整性的工業物聯網設備。
5、MSP430系列
德州儀器的 MSP430 系列 MCU 採用16 位 RISC 架構，專爲超低功耗應用而設計。因此，這些工業微控制器受到需要低功耗和高效處理的物聯網設備的青睞。您會在許多電池供電的工業物聯網設備中找到 MSP430 MCU，因爲它們獨特的能效可節省電池並延長產品使用壽命。
最後的想法
市場上有許多適用於工業物聯網設備的 MCU 選項。正如我們所討論的，許多 MCU 提供獨特的功能，非常適合不同的應用。希望通過本文中探討的信息，您現在對不同的 MCU 系列如何滿足或不滿足您的特定需求有了基本的瞭解。
但上面詳述的選項只是現有選項的一部分——請放心，幾乎對於所有可以想象到的工業環境，都有適合您的 MCU。祝您好運。
以上就是工業物聯網：探索適用於穩健應用的微控制器的詳細內容，更多請關注本站其它相關文章！
