物联网承载着ARM统一软硬件的野心

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导语:ARM的野心,把内核统一了,现在想要借助物联网的东风来统一软件,太“霸气外露”了!

虽然此次ARM2014智能嵌入式开发应用研讨会的主题是物联网,但是给记者印象*深刻的既不是物联网,也不是ARM引以为傲的Cortex-M核,而是ARM的软件平台。为什么呢?还是要先从物联网的盈利模式说起。

探索硬件在物联网中的价值

从1999年MIT提出IoT(物联网)到现在,IoT发展到什么程度?到底谁从中获利了呢?飞思卡尔亚区市场及业务拓展总监EdwardTsau的一席话,让我对于物联网的盈利模式有些清晰了,也更加为处理器厂商担忧。Edward说他在之前与一些行业大佬们的交流中了解到,未来硬件产品是送的或者以成本价格卖给用户。未来物联网的收入有两大方面:数据和服务。硬件只是一个媒介,通过把服务给用户而得到数据。我们现在也已经能够从国内外互联网巨头的行业动作中看出端倪。

那么硬件的“价值”是什么?1~2块对客户没有帮助,决定因素不再是低成本和低功耗,而是给客户一个完整的平台来获得服务和数据。物理网生态系统的各个成员都应该思考如何让客户以*低成本增加服务。

野心:统一软件让差异化何去何从?

在微控制器领域,ARM核已经基本上“统一江山”了,业内普遍认为ARM会继续保持它的内核统一战略,并且进一步向**应用挺进。让记者没有想到的是,ARM的野心不再局限于在内核领域“指点江山”,而是想借助CMSIS把“统一”目标扩大到软件领域,恐怕这也是那些与ARM有紧密合作的处理器厂商始料未及的。

在内核逐渐统一以后,很多处理器厂商的卖点从内核转到了软件,他们希望用软件帮助用户做出差异化产品并提高效率。因此,处理器厂商们对于软件的投资也是越来越大,并且卓有成效。就在他们还满足于ARM核配合其独特的软件所带来的效益时,危机已经到来了。商场如战场,虽然现在一直保持“合作”的形式,但是处理器厂商们也曾经以ARM为竞争对手,后来不得不妥协。如果*后连软件也被ARM牵着鼻子走,他们如何去做差异化呢?我想留给处理器厂商们思考和作出决定的时间并不多。

当然到底CMSIS有没有实力呢?肯定有人会质疑它,我想就跟当时Cortex-M核一样,在质疑声中占领市场可能是ARM的强项。

用CMSIS扩大用户群

要提升硬件价值,特别是在物联网应用中的价值,扩大用户群是必须的。目前,智能手环、手表、智能插座等物联网初期终端产品众多,但功能相对单一,不知道如何拓展。ARM中国区现场应用工程师章政表示:如果这种现象一直维持下去,那么终端用户群太窄,APP也少。在MCU领域,市场千变万化,MCU厂商为不同客户提供不同的板级支持包(BSP),缺乏把一个OS做得非常完善的软件。例如,飞思卡尔、TI有不同的开发工具,但是考虑到厂商开发软件和维护成本高,软件学习昂贵,大厂商可能还可以得到定制化的软件服务,对于小厂商而言,开发环境就不那么乐观了。ARM提出的Cortex微控制器软件接口标准(CMSIS)弥补了不同操作系统的差异性,因为CMSIS上层API是一样的,让人们在不同操作系统之间调用、迁徙。可以用Keil、DS-5工具来承载CMSIS标准。总之,ARM的目的就是用CMSIS扩大芯片、应用和中间件的用户群。

ARMCMSIS是Cortex-M处理器系列的与供应商无关的硬件抽象层。CMSIS可实现与处理器和外设之间的一致且简单的软件接口,从而简化软件的重用,缩短微控制器开发人员新手的学习过程,并缩短新设备的上市时间。软件的创建是嵌入式产品行业的一个主要成本因素。通过跨所有Cortex-M芯片供应商产品将软件接口标准化(尤其是在创建新项目或将现有软件迁移到新设备时),可以大大降低成本。CMSIS已与多个主要芯片和软件供应商建立了密切关系。值得一提的是,ARM还提供FPGA级Cortex-MPrototypingSystem(原型系统),早期RTL设计时就能调试。

图1CMSIS与MCU及上层API关系架构图

CMSIS包含以下组件:

CMSIS-CORE:提供与Cortex-M0、Cortex-M3、Cortex-M4、SC000和SC300处理器与外围寄存器之间的接口;

CMSIS-DSP:包含以定点(分数q7、q15、q31)和单精度浮点(32位)实现的60多种函数的DSP库;

CMSIS-RTOSAPI:用于线程控制、资源和时间管理的实时操作系统的标准化编程接口;

CMSIS-SVD:包含完整微控制器系统(包括外设)的程序员视图的系统视图描述XML文件。

低功耗大管家

物联网终端产品*大的诉求莫过于低功耗。ARM**嵌入式技术专家JosephYiu从各个层面解释了Cortex-M核低功耗原理。低功耗取决于物理IP的选择、智能系统设计及处理器选择(程序执行效率、程序密度、智能电源管理)。而处理器功耗*大的消耗来自模拟和接口部分、通信以及存储系统。Cortex-M处理器低功耗秘诀是:小的芯片面积、Artisan物理IP、睡眠模式的低功耗特征、唤醒中断控制器、程序执行的高效、高代码密度和存取优化。

抢食物联网的“大饼”

去年,ARM收购了芬兰物联网软件开发商Sensinode,这也是ARM公司历史**笔收购,同时,ARM也新成立了IoT事业部门,正式揭开了ARM在物联网领域启航的序幕。ARM在物联网中的定位是ARM核横跨在传感器和服务器之间,从网络应用到IoT节点,从连接设备到云端。ARMMBED平台(一个开放的在线工具)、SensinodeNanoMesh和SensinodeNanoService(一个端到端的解决方案)是物联网体系中理想的模块,如图2所示。

图2ARM产品物联网方案

每个产业都有自己的标准,物联网牵涉的东西太多,统一标准不太实际,大家应该共同开发一个开源平台,包括ARM在内的很多公司都在推动这件事情。物联网这个饼太大了,不是一家能吃得下的。应该有人做先锋,不管是不是竞争对手,都可以来做开放平台。例如飞思卡尔和Nest(谷歌花了32亿收购Nest)一起推动的Thread,它是一种基于简化版IPv6的网状网络协议,旨在实现家庭中各种产品间的互联,以及与互联网和云的连接。

过去说RFID、无线传感网、M2M,各自在小领域应用,今天物联网没有大众化,因为大家都在做案例,没有做产品。物联网要达到500亿节点,必须大众化、产品化,这是任重道远的事情。

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