随着物联网从家庭自动化领域,拓展到如供暖、通风与空调(HVAC)、车库门和电风扇等家庭控制领域,以及在建筑和工业自动化领域的加速应用,市场对高度集成、可靠和安全的工业物联网连接性的需求前所未有地增加。Microchip 日前宣布推出 Wi-Fi 32 位 MCU 模块 WFI32E01PC,采用了 Microchip 的 Trust&Go 技术,能够实现身份验证功能,满足这类物联网应用对于硬编码、可验证、可信任的安全身份连接需求。


专为解决现有 IoT 设计中 Wi-Fi MCU 系统挑战

 

为什么要推出这款产品?Microchip 无线解决方案部产品线经理 Alex Li 从现有物联网设计中 Wi-Fi 系统面临的挑战谈起,因为现有的 Wi-Fi MCU 功能有限,几乎都需要额外搭配主 MCU 工作,它们之间需要通过 SPI 或 UART 等接口协议进行连接,而这会带来一些新挑战。首先是 Wi-Fi 模块和主 MCU 之间的连接限制了 Wi-Fi 本身的速度;其次,从商业角度来说,双元件的结构会增加设计和生产过程中的复杂性和风险,用户可能不得不花更多时间在驱动程序的开发上,可能需要学习不同的软件开发工具,另外也加大了生产和供应链上的风险;第三,在系统及应用的技术支持方面,容易导致产品上市的延迟,以及无谓的资金投入;第四,也是最重要的网络安全方面的挑战,很多和互联网连接相关的安全密钥和身份认证都在闪存中,而网络攻击会通过复制闪存得到物联网设备所需的一切认证,然后冒充设备连接到云端,这是一个很大的安全漏洞。

 

Microchip 的 Wi-Fi 32 位 MCU 模块 WFI32E01PC 希望解决这些问题。与现有设备不同,Microchip 的新技术包括 PIC32 单片机内核、丰富的外设支持和成熟的硬件安全平台。新技术不仅能提供 Wi-Fi,还能充当整个工业互联网系统强大的单片机内核。

 

据 Alex Li 介绍,WFI32E01PC 符合 Wi-Fi 联盟(WFA)规范,并获得了美国联邦通信委员会(FCC),加拿大工业部(IC)和欧洲无线电设备指令(RED)三家世界级监管机构的全面认证。内部的 Trust&Go 平台采用安全元件技术,为云身份验证进行预先配置和设置,简化了网络身份验证的过程。

 

 

软硬件支持方面,软件支持包括 Microchip MPLAB X 集成开发环境(IDE)和 MPLAB Harmony v3 嵌入式软件开发框架。支持工具包括板上调试器和用于 MPLAB Snap 或 MPLAB Pickit 4 的在线串行编程头,或 MPLAB ICD 4 外部编程器 / 调试器。

 

WFI32E01PC 受 PIC32MZW1 Curiosity 开发板支持。目前,Curiosity 开发板已通过 AWS IoT Core 平台认证,并被列入 Amazon Web Services(AWS)合作伙伴设备目录。该开发板包含一个开箱即用的演示,演示内容包括与 AWS IoT Core 的注册和通信,以及使用 Alexa 语音服务(AVS)与板载传感器的交互。AWS IoT Core 认证平台包括代码示例、WLAN 软件以及可以 MPLAB Harmony v3 中找到的网络协议栈。

 

Wi-Fi MCU 竞争激烈,下一步方向是什么?

 

Wi-Fi MCU 市场近几年增长比较迅速,一些国际厂商已经在布局相关产品,国内厂商也在迅速跟进,竞争日趋激烈。Microchip 的优势是什么?据介绍,除了高安全性,四大特性也使得 Microchip 对这款 Wi-Fi MCU 模块充满信心,包括:快速高效的 MIPS 内核,200MHz 频率,EEMBC CoreMark 得分为 710 分;大量可用的 GPIO,丰富的外设,如以太网、CAN/CAN-FD、USB、CVD Touch 等;精确、高度线性的双通道 12 位 ADC,可重复的 ADC 性能,受温度变化影响小,更好的模拟性能;以及产品质量、工具支持和完善的服务等等。

 

随着物联网的不断深入,无线控制的应用需求也日趋增长,Wi-Fi MCU 形成了两大“派系”,一种是传统的 MCU 厂商集成 Wi-Fi 功能,另一种是无线芯片厂商集成 MCU。对于这两大不同类型的产品阵营,Alex Li 认为,MCU 的设计和生态资源需要长时间的积累,包括 ADC 的读取、MCU 在高温下的表现、外围设备等设计,这对无线生产商可能是一大障碍,难度也更大。

 

未来是否会推出针对 Wi-Fi MCU 的 SoC?Alex Li 表示有此计划,之所以先推出模块,是因为已经经过了完整的射频认证,用户使用起来更方便。由于设计一款可认证的无线产品仍然具有较大挑战,所以目前的工作重心仍然以完善开发套件和开发资源为主,未来会适时推出 SoC 方案,给用户更多的差异化选择。

 

由于 Microchip 在 Wi-Fi 和 TCP/IP 协议栈方面有着长期的技术积累,现有 Wi-Fi 产品能够和对应软件库形成无缝对接,因此选择 Wi-Fi 作为面向工业物联网的首选,今后也会根据实际需要集成更多无线协议。

 

除工业应用外,WFI32E01PC 还适用于家庭自动化设备、计算和消费产品。可以将 WFI32E01PC 模块与其他 Microchip 的器件配对,包括 KSZ8081 以太网 PHY 系列,MCP2542WFD CAN 收发器系列,传感器和包括蓝牙低功耗(BLE)、远程(LoRa)和 IEEE 802.15.4 在内的无线技术等。