构建物联网产品,怎样开发工具及套件才能满足需求

物联网的快速发展，带来多样化的产品需求，这不仅要推出优秀的产品，还要求产品本身也灵活多样。嵌入式处理器作为物联网产品的硬件核心，多采用微控制器 (MCU)作为主控制器。多样化的物联网产品需求，使得开发者对于MCU的需求变得多样化，要不断寻找一款适合的MCU来做主控制器，提高产品的功能性、灵活度和创新性。开发者在选择好MCU的同时，也需要对它的功能特性进行评估验证，这需要一个完整的开发工具来协助。但是，传统支持嵌入式开发的工具和套件的方法在快速原型机和产品设计上存在诸多障碍。

Synergy? 平台可满足物联网产品需求

优秀的产品需建立在高质量的基础之上，Renesas Synergy? 微控制器 (MCU) 拥有广泛的性能和功能范围，几乎能够满足任何采用嵌入式系统控制的终端产品的可扩展性、功耗和性能需求。Renesas Synergy? MCU设计用于快速拓展的IoT市场，内置功能可便于连接、建立牢靠的安全保障、确保可靠的安全性并创建友好人机界面。

瑞萨电子开发出了四大系列的MCU，使用范围覆盖从小型移动设备到大型高性能计算密集型应用程序的终端产品。每个系列的 Synergy? MCU都是同一家族产品的一部分，功能和管脚都兼容，便于扩展和不同设备间的代码重复使用。

同时，为了更好的支持开发者，瑞萨电子推出了Synergy? 开发工具和套件，帮助开发者跨越评估阶段，快速构建物联网产品。

Renesas Synergy? MCU家族产品中包括S1、S3、S5、S7四大系列，其中S1是具有低功耗特性，S3是高效率系列，S5是高集成度系列，S7则是针对高性能应用。如下图所示：

Synergy? MCU四个系列具有不同的主频，他们采用了40nm和130nm的半导体工艺，工作温度为-40~105℃，具有64KB~4MB的程序存储空间，16KB~640KB的SRAM。封装引脚数为36~224Pin，最多具有172个GPIO引脚。

Synergy? MCU各个产品系列的特点

Synergy? MCU四个系列均采用了ARM^?Cortex^?-M内核，其中S1系列采用的是ARM^?Cortex^?-M0+内核，主频32MHz。S3、S5、S7系列采用的都是ARM^?Cortex^?-M4内核，不同的是S3系列主频为32~100MHz，S5系列高达200MHz，S7系列则最高达300MHz。由于他们具有不同的硬件特性，所以在应用上也有所不同。

Renesas Synergy? S1 系列MCU使用了超低功耗工艺，并巧妙结合了围绕高效ARM^?Cortex^?-M0+ CPU核的模拟和数字外围设备，便于延长便携式传感器和控制应用中的电池寿命。

S1系列MCU具有低至1.6 V的低压操作、CPU核和模拟/数字外围设备的超低功耗工作模式及快速唤醒时间，使得S1系列MCU特别适用于电池供电的感测和控制应用。外围设备硬件加速能够帮助优化CPU带宽并降低功耗，为管理事件和数据传输提供更多的灵活性。该系列包括诸如真随机数生成器和AES加密、安全自检功能、电容触摸界面和实时时钟等功能。可靠且值得信赖的便携式设备是IoT应用的必备产品，而S1系列MCU正是为此而打造。

Synergy? S1系列MCU适合传感器终端应用、数据采集和环境感知， 如烟雾、一氧化碳、化学品/气体、压力、湿度、光照和小型厨房电器，以及便携式/手持式产品如销售点终端、扫描器、活动监视器和健身追踪器。

Synergy? S3系列MCU实现了在构建于超低功耗工艺的低速MCU系列产品上应用ARM^?Cortex^?-M4 CPU核处理能力和浮点单元。

S3系列MCU在采用超低功耗工艺的基础具有超高效的CPU处理能力、高达1 MB的闪存容量和高达192 KB的SRAM，为满足众多便携式终端产品的需求奠定了基础。当在低至1.6V条件下运行时，包括以极低功耗模式运行操作模拟和数字外围设备的选项，能够延长电池使用寿命。浮点计算，甚至是DSP操作都能以最小的CPU时钟周期执行，便于在数据存储或安全传输前对所采集的数据进行高效预处理。内置带电容触摸界面的区段LCD控制器，便于使用低成本显示玻璃来满足众多中档HMI应用的需求。所有这些属性搭配诸如真随机数生成器和AES等安全功能让S3系列MCU成为所连接众多便携式应用的唯一合适产品。

Synergy? S3 系列MCU适合具有LCD显示器应用和便携式医疗和健身设备、智能连接传感器、建筑管理、消防安全控制、恒温器和电气用具。

Synergy? S5系列MCU在中档系列MCU中完美结合了性能与集成性，使其成为覆盖众多嵌入式系统要求，同时预留出发展空间的产品。处理性能匹配大容量存储器、连接性、广泛的内置安全功能、模拟量采集和对低成本彩色TFT LCD面板的经济型控制，可处理众多IoT应用。S5系列配备全连接套件、图形引擎、高精度数据采集模拟接口和广泛的程序包，用于高级HMI和工业应用。

S5系列拥有紧凑的功率和效率、大容量存储器并强调安全性，因此是必须发挥功能和安全性的成本敏感型IoT应用的首选产品。用户可以使用MCU的大容量640 KB SRAM替代昂贵的外部SRAM组件，用于在驱动彩色TFTLCD面板时缓冲图形帧、密集高效算法处理用单精度浮点单元以及可靠的安全功能，如处理安全秘钥用的RSA加密/解密。

Synergy? S5系列MCU适合于具有TFT LCD的显示面板应用和运动/位置控制、通信网关、计量、闭环反馈控制、经济型人机界面、电气用具、光学网络、精密流体泵。

Synergy? S7系列为性能、连接性标准以及卓越的安全功能设立了新的标准。S7系列MCU为IoT和嵌入式开发者提供了新的设计选项，尤其是当其产品要求使用大容量片上SRAM和闪存、需同时处理多个高速安全连接通道、驱动高质量彩色显示器、执行精密控制操作或以高精度感应模拟信号时。

S7系列MCU拥有业内最大的4 MB通用微控制器用片上闪存容量，能够为复杂应用代码或启用固件故障安全现场更新用存储器冗余提供足够的空间。其存储器的优势还体现在零等候状态快速SRAM上，可用于片上图形显示缓冲区和高速通信包或用于密集的高速计算，以将大量性能放置在嵌入式设计需要的地方。不仅如此，广泛的对称和非对称加密以及HASH算法用硬件加速，加上安全密钥生成和存储也使得S7成为业内进行安全IoT设备设计的领导产品。此外，带多层内总线的多个高速连接通道可与图形引擎同时操作，后者能够驱动一系列高达WVGA分辨率的彩色TFT LCD面板。

Synergy? S7系列MCU适合于高分辨率的彩色人机界面、功率转换、安全监控、通讯基础结构、工业自动化、消费电子、PLC、数据集中器。

Synergy? MCU的可扩展性和兼容性

Renesas Synergy? MCU 利用管脚兼容性可在整个组合范围内向上和向下扩展存储器容量和功能。这意味着给定MCU系列中相似程序包之间具有普适性的管脚兼容性，且不同MCU系列中相似程序包之间也具有极其相似的管脚兼容性。由于Synergy? MCU在设计之初就考虑到了管脚兼容性，因此，甚至可以打造具有多个尺寸互相包含程序包（较小尺寸程序包包含在较大尺寸程序包内）的电路板布局，为您的终端产品提供灵活的制造选项。

整个Synergy? MCU产品组合还具有外围设备兼容性，这意味着特定的外围设备（如UART或计时器）在所有MCU系列中都拥有相同的基线功能，但外围设备在功能上只能向上兼容更高版本的MCU。为某MCU系列开发的软件很大程度上可以重复用于其他系列的MCU。一次开发，多次使用。这同时也简化了维护、文档记录，从而节省了时间。