下一代的衣物

随着嵌入式市场开始生根,也关注超低功率设计一些独特的头痛特有的衣物。

首先,有很多关注这个市场,因为几乎惊人的预测与之关联。虽然数字差异很大,IDC预计多达1.26亿辆每年运输2019。五年复合年增长率预计将根据IDC的近50%。ABI预测这套市场到2019年将达到180亿美元。和Juniper认为它将在2019年价值530亿美元。至于物联网(又名互联网的一切),无线物联网传感器市场仅将价值120亿美元,到2020年,根据辐射的见解。

没有预测短缺,爆发了由任意数量的变量和组件,但关键是,衣物和物联网可能成为半导体的一个最大的市场在未来几年。考虑到这一点,有一个范式转变为这些设备。

挑战
有几种芯片设计者面临的挑战。性能之间的平衡和力量是众所周知的,和有一个有限的限制与当前芯片技术能做些什么。虽然单电子门设备理论上是可能的,其他问题,如泄漏、成为问题,可以阻止这种微不足道的力量设计的目的。

”在今天的连接设备,我们看到一个清晰的远离使用独立的无线组合向集成芯片连接到主应用程序处理器在公司寻求减少权力,足迹和bills-of-material”Takeshi羽说,电子系统研究分析师。

这是一个有趣的观点。如果这一趋势是正确的,需要有重大调整的设计哲学远离设计一切都在阳光下变成单身,多用芯片设计特定的智能soc专注于低功耗功能。

低功耗设计是一个先决条件,适当的能源管理必须解决在系统层面上,“说伯纳德Kasser安全研发先进的系统技术主管意法半导体。“物联网无线传感器节点SoC / E,例如,必须能够处理一系列的操作模式,必要时关闭内部资源和减少能源消耗,有时甚至小于1微安在空闲模式。,芯片通常必须装有多个岛屿,各种形式的偏见,保留模式,和其他技巧。”

因为几乎所有节点将依靠某种充电能量,需要解决的一个问题是设计模拟块成为超幂高效。这是比数字街区更加困难,因为他们通常只消耗时钟周期期间重要的权力。进步在这个方向上取得了优化设备的功能。各种权力保护方案,如优化工作周期操作和频率,正在实现。此外,必须要有新方法紧密结合低功耗指标设计低功耗软件栈。

另一个挑战是提高电源本身。许多应用程序,尤其是互联网尘埃和微型设备等微粒就必须从环境中清除能量(射频、光、风、压电和对于某些应用程序,热电和生物力学)。这发生在低能量的来源,未来的设计将需要紧密耦合在硅和低功耗要求低功耗之间的意识在软件设计。

的单片机
权力的难题的经典范例与性能是健身乐队。健身的乐队有很多功能和处理器不断分析数据从传感器。这不是设备的类型的应用程序可以把任何明显的睡眠时间在工作模式。甜点是做体面的MIPs处理器的速度/ MHz功耗非常低。

如何完成这是一个平衡,使用最好的组件适合80%的钟形曲线的一部分。对于单片机设计,有很多选择。首先,有一个注册的选项类型和选择。此外,参数如门数、中断和水平设计的数量都可以进行调整,以达到期望的结果。程序计数器宽度,分配器数和宽度也可以修改。

低功耗单片机进行了优化。Synopsys对此的礼貌。

设计师可以控制总线类型和宽度,并指定外部接口。最后,但不仅限于,代码选项可以设置在单片机内。还有其他技巧,可以用来减少权力。时钟可以压制向上或向下,可以集群处理,和一些应用程序,比如健身带,真的只有几个我们的一次运行,并且经常不到。

一些其他的方法可以用来改善对权力的预算包括创建一个复杂的时钟树,允许控制的时钟。这可以帮助通过允许断电外围的软件应用程序不使用的时候。此外,任何应用程序都必须意识到权力模型和能够把部分或全部模拟块,以及处理器,睡觉不活跃的时期。

这套的一个关键设计参数,一般而言,自治设备,是可扩展性。处理器有能力应该能够链接到任意数量的外部组件,如算术co-processing块(算术逻辑单元或ALU)。这使处理器本身精简,它可以结合任何配置的外部支持任何类型的应用程序所需的组件。

可扩展性角度
分权是一个关键的设计方法对于低功耗设计。直到最近,它一直有点违反直觉的不把尽可能多的人能进一个尽可能小的足迹。心态已经把油门踏板特性,使核心组件尽可能的功能,在一个死。这种哲学已经180度将随着物联网。

回到健身应用数量的可测量的参数包括心率、距离、速度、血压、水化和任意数量的其他参数。处理器应该只有核心功能,如处理数据,并将其发送给一个收音机。可扩展向量将包括蓝牙智能广播、浮点数字运算的过程,一个传感器接口,将过滤和排序的所有输入之前发送到单片机。

最后,智能编程,优化时钟周期有效执行一步最好的序列是拼图的最后一块。

安全的角度
低功率的一个挑战是,它不是本质上与安全兼容。默认情况下,冲突之间存在安全性和低功耗的要求。这将需要警惕的分析和设计方法到达最佳的系统性能。金属液面安全设计成低功率只是给一个已经增加了另一个电力需求功率预算紧缩。可以添加安全软件栈,但大多数硬件安全专家认为,安全应该是集成到织物,而不是由应用程序或操作系统。

然而,解决这类问题的公司去战利品。总裁Frankwell林安第斯山脉的技术说,这两个产品功耗和安全的关键因素。“这些设备需要一些处理器,是否这是一个单片机,嵌入式处理器和DSP。他们还需要无线连接,这可能是任何东西,从蓝牙无线无线个域网,和I / O传感器的输入和输出。

林指出,虽然有一方面创建构建块推动物联网设备,混合电力安全合理的性能分更多的集成,可能在相同的死亡,而不是在一个包中。

“这些将是独立的,某些类型的种无栓绳设备,很少连接到网络,”他说。“其他类型,比如iWatch,总是被连接。这两种类型都有一个共同的要求长的电池,我们称之为“performance-efficiency-the需要安全,因为所有机器对机器通信,和低成本,因为许多应用,如智能灯都对价格敏感。这两种类型的最大区别是通信能力。总是连接的类型的设备需要支持各种通信、NFC WiFi和其他人。在很多方面,总是连接的可穿戴设备,从半导体的角度来看,很像低功耗物联网设备。在这方面,重要的是要监控物联网设备市场需求趋势,如何可穿戴设备可以利用它。”

单片机oem厂商表示,他们正在考虑添加dual-bank flash,硬件加密模块和外部设备专门设计用于嗅出受污染的代码。

“我们习惯于场景设备随时随地可用,“沈Asaf说,珊莎的产品副总裁安全。“然而,就未必是很多物联网设备。不断轮询和保持无线电在准备模式不会工作的许多设备物联网在权力和安全信封。”设备需要非常特定的安全、通信和频率的事件概要认识到权力的相关操作。”

的负载大小,频率为低功耗场景必须优化传输和开销,不管过程的节点。确保传输模式适应功率预算也是必须的。最佳功率和安全实践,因为这发展,包括特定的(伪或完全随机的)挑战和回应,power-optimized场景验证节点之前的实际控制和数据被发送到确保目标节点是真实的,接收者。

展望未来,物联网的主要安全设计要求围绕互联网。目前的设计主要集中在独立或闭环网路系统。使安全设计更复杂。然而,随着物联网网络成为“开放”,安全设计将复杂性的一个新的水平。开放的网络订单或大小更加脆弱,和另一个数量级的威胁。相当于到几乎无底桶安全威胁,每天新增更多。加入低功率要求和它更难解决。

信件
确保新的和不断发展的低功耗物联网设备进展是在早期阶段。安全性和低功率,另一方面,沿着经验曲线是相当好。但整合我们知道我们还没有看到的,并没有一个深井的经验设计,创建了一个非常具有挑战性的景观。一个有前途的理论是建立节点参与的前提,在节点能够相互接口交互,实时,网络上的所有可疑活动报告。但这必须做在一个非常受限的代码空间,并再次功率预算紧缩引发了它的头。

目前的共识是,最好的安全是端点。最佳实践表明,它对当前的威胁和保护不够敏捷能够适应未来的威胁——不管这示意图的样子。因为有一些未知水域,它仍然是一个艰巨的任务——低功率,安全和互联网。但是,毫无疑问,,最终,一个可行的模型将发展和方向将接踵而至。之前或之后的问题是一个重大的安全漏洞。