物聯網是一個快速發展的行業，其締造了一個處處相連的世界，使數十億裝置之間及裝置與人之間得以自由互通。對于2020年時物聯網裝置數量的預估，各方态度不一，如林利集團保守估計這個數量為60億，而英特爾提供的資料2000億則更為驚人。
物聯網市場充滿商機，在我的另一篇文章中會針對物聯網市場進行探讨。本文我将集中談論內建了傳感器、處理器和連接配接性的物聯網新裝置，包括可穿戴裝置、手機或家庭娛樂裝置及連接配接汽車、智能農業、能源、醫療和其他m2m應用程式。
部署在連接配接裝置内部的處理器類型在很大程度上受到目标應用程式所需的傳感類型的影響。例如，一些裝置隻對溫度、濕度、壓力或重力等資料集進行有限的處理，然而更複雜的系統卻需要處理(多個)高分辨率的聲音或視訊流。
最近，許多消費類及工業物聯網裝置重新啟用半導體産品，這些産品的設計初衷原是針對移動或嵌入式應用市場。越來越明顯的是，物聯網市場被細分為五大類别(如下所示)。是以在多個細分市場中，相比重用舊的解決方案，為每個不同的物聯網裝置類别定制soc則更具有優勢。
盡管soc單個的需求完全不同，但就整體而言卻有兩大總體趨勢。
首先，因為絕大多數的物聯網裝置都需要某種形式的無線連接配接，是以在晶片上內建無線基帶已逐漸成為慣例。通過在soc上內建多個通信标準如wi-fi、藍牙或蜂窩資料，整體的bom成本以及功耗将明顯降低，使得更多可用裝置的電池使用壽命更長。
其次，在系統層便實作硬體安全性能可使建立的技術架構經受住未來的考驗，而這正是物聯網裝置所需要的，其可以確定消費者及公司的敏感資料和應用程式将不會面臨風險。
讓我們詳細地了解五大類型的物聯網裝置。
智能傳感器和低功耗m2m應用程式
智能傳感器實際上是連接配接微控制器，為傳感內建了各種不同的模拟接口。cpu性能需求通常是50~100 dmips，而連接配接包括節能标準，如低功耗wi-fi (802.11 n或802.11 ah)、智能藍牙、低功耗蜂窩(如cat-m lte)或基于802.15.4的協定(如zigbee，、thread、6lowpan、z-wave等)。
standing egg設計了一款基于mips的mcu用于傳感器融合和m2m應用程式
連接配接音頻和視訊
連接配接音頻也是一大類型的物聯網裝置，其範圍廣泛，從基于藍牙的揚聲器到高端家庭影院系統(如條形音箱)無不囊括。由于目标應用程式不同，從300~500dmips的高性能mcu到1000dmips面積優先的應用處理器，cpu均需要處理。就連接配接性方面而言，大多數無線音頻應用程式的半導體裝置都內建了藍牙(經典或智能)及wi-fi。
jbl go smart是一款基于mips的連接配接揚聲器
是否選擇特定的802.11協定取決于目标應用程式。例如，與亞馬遜echo dot類似的連接配接揚聲器不需要802.11 n wi-fi。對于更複雜的設定(即多空間、多管道的杜比全景聲家庭影院)則需要802.11ac，以確定有足夠的帶寬來滿足整個網狀網絡。
連接配接視訊片段是指類似于chromecast的裝置及分别用于視訊流的連接配接相機或用于視訊錄制的ip相機。ip相機通常有一個基礎的ui，是以不需要可以渲染3d圖像的嵌入式gpu。
quanta webrtc ip相機支援vp8及h.264編碼，并內建了mips cpu
ip相機晶片的内部結構看起來與連接配接音頻soc 非常相似——其唯一顯著的差别是在晶片上內建了視訊引擎并具有無線連接配接接口(如以太網)。與此同時，無線顯示便是終端界面，其僅僅顯示了更為複雜智能裝置的表面。
高性能計算裝置
多媒體裝置需要的是一款具有處理當下複雜工作所需的全方位處理能力的應用處理器，這需要內建多核cpu、強大的3 d圖像、多重标準的視訊編碼器和解碼器并具有全方位的連通性。同上述幾大類别的裝置一樣，其每個晶片的具體配置如何則取決于特定的應用程式。
例如，大多數視訊分析平台對資料進行本地化處理後再發送至雲端。是以，這些系統需要一個非常強大且高度內建的多媒體管道，這個管道應該具有多核gpu或專門的能夠處理進階人工智能算法的視覺硬體。比如智能相機soc可以覆寫高速無線網絡 (如802.11 ac 2×2)。
然而，對于adas應用程式，基于v2x的蜂窩通信(802.11 p)才是最佳選擇。
elvees elise soc進行視訊分析(晶片上內建了mips + powervr + ensigma)
對于具有高分辨率顯示和豐富ui的連接配接家庭裝置，其必須在處理需求、功耗和成本之間進行一個适當的權衡。例如對于智能電視和機頂盒，其整個系統的成本是主要驅動因素之一。對于這一類産品，一款具有面積效率以圖像為導向的gpu也許更加合适，當然多核cpu或無線處理器也同樣适用。如果系統設計者可以把數字電視和無線連接配接內建在一個單一的soc-ready方案中，便可以明顯降低成本且不需要為每個協定采購專用的晶片。
另一方面，可穿戴裝置soc設計的宗旨是盡量減少功耗。根據目标市場和執行個體，可以将可穿戴裝置配置為一個獨立的裝置或依附在智能手機上，是以系統設計師也面臨着許多重要的系統選擇。這就意味着将無線标準的範圍縮小至藍牙、wi-fi和lte，并采用cpu和gpu配置以優化功耗。
ingenic m200是基于mips的超低功耗的可穿戴裝置晶片
高密度計算節點是最近比較火熱的一個類别。目标應用程式包括綠色運算系統(如網絡和存儲系統、雲計算或大規模資料中心)，其必須在一個功能強大的外殼中提供超高的性能。
高密度計算節點是異構的cpu架構
通常，高密度計算節點被定義為一個更專業的架構，其內建了多核cpu及其他硬體加速器(如gpu、dsp、fpga)用于壓縮、資料過濾及其他複雜的算法。本文不會集中探讨soc，但我想強調特定功能的多核cpu：硬體多線程。計算節點soc的設計者通常會在啟動多核之前便啟動每個cpu中的各個線程，這樣可以傳輸更佳的性能。這種異構的cpu計算方案可以顯著提升面積效率和功效。
總結
物聯網将創造新的商業模式，解決目前我們面臨的全球性挑戰。可擴充方案的設計目标是物聯網裝置和系統，并針對一些典型的問題提供解決方案，如：管理無線通信帶寬以平衡控制和資料傳輸的需要、提供充足的本地處理資源以豐富圖形使用者界面或進行視訊及圖像處理、控制能耗和效率并確定一定層次的網絡和資料安全。
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本文轉自d1net（轉載）