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為物聯(lián)網(wǎng)程序存儲(chǔ)器應(yīng)用選擇和使用正確的閃存技術(shù)

2512881 2022-11-25 | pdf | 211.0KB | 次下載 | 免費(fèi)

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隨著物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)變得越來越強(qiáng)大，處理要求可能會(huì)增加到需要完整的嵌入式操作系統(tǒng) (OS)（例如 Linux）才能正確管理所有正在運(yùn)行的任務(wù)的復(fù)雜性的水平。雖然將此代碼存儲(chǔ)在閃存 microSDHC 卡上很方便，但大多數(shù)閃存 microSDHC 卡僅設(shè)計(jì)用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)而不是操作系統(tǒng)存儲(chǔ)，盡管供應(yīng)商已經(jīng)提出了一些創(chuàng)新的解決方案。隨著物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)變得越來越強(qiáng)大，處理要求可能會(huì)增加到需要完整的嵌入式操作系統(tǒng) (OS)（例如 Linux）才能正確管理所有正在運(yùn)行的任務(wù)的復(fù)雜性的水平。雖然將此代碼存儲(chǔ)在閃存 microSDHC 卡上很方便，但大多數(shù)閃存 microSDHC 卡僅設(shè)計(jì)用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)而不是操作系統(tǒng)存儲(chǔ)，盡管供應(yīng)商已經(jīng)提出了一些創(chuàng)新的解決方案。本文介紹了嵌入式操作系統(tǒng)的作用，以及為什么將操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序代碼都放在 IoT 節(jié)點(diǎn)中的 microSDHC 閃存卡上通常是明智的。然后它解釋了閃存卡退化的模式以及操作系統(tǒng)如何特別受到這種退化現(xiàn)象的影響。然后它展示了設(shè)計(jì)人員如何使用新的閃存實(shí)現(xiàn)來克服這種惡化，以實(shí)現(xiàn)高效且可靠的 IoT 節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。本文介紹了嵌入式操作系統(tǒng)的作用，以及為什么將操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序代碼都放在 IoT 節(jié)點(diǎn)中的 microSDHC 閃存卡上通常是明智的。然后它解釋了閃存卡退化的模式以及操作系統(tǒng)如何特別受到這種退化現(xiàn)象的影響。然后它展示了設(shè)計(jì)人員如何使用新的閃存實(shí)現(xiàn)來克服這種惡化，以實(shí)現(xiàn)高效且可靠的 IoT 節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。為什么要使用嵌入式操作系統(tǒng)為什么要使用嵌入式操作系統(tǒng)對(duì)于某些物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序，可以在遠(yuǎn)程物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行的預(yù)處理越多，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需要傳輸回中央集線器的數(shù)據(jù)就越少，從而釋放網(wǎng)絡(luò)帶寬。經(jīng)過預(yù)測(cè)試的嵌入式操作系統(tǒng)可以通過有效地處理許多單獨(dú)的任務(wù)來支持復(fù)雜的預(yù)處理，并且可以以可預(yù)測(cè)（確定性）的方式進(jìn)行多任務(wù)處理。當(dāng)然，這會(huì)對(duì)微控制器提出額外要求，需要更快的時(shí)鐘速度，更重要的是，需要更多的程序內(nèi)存。對(duì)于某些物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序，可以在遠(yuǎn)程物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行的預(yù)處理越多，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需要傳輸回中央集線器的數(shù)據(jù)就越少，從而釋放網(wǎng)絡(luò)帶寬。經(jīng)過預(yù)測(cè)試的嵌入式操作系統(tǒng)可以通過有效地處理許多單獨(dú)的任務(wù)來支持復(fù)雜的預(yù)處理，并且可以以可預(yù)測(cè)（確定性）的方式進(jìn)行多任務(wù)處理。當(dāng)然，這會(huì)對(duì)微控制器提出額外要求，需要更快的時(shí)鐘速度，更重要的是，需要更多的程序內(nèi)存。商業(yè)或開源現(xiàn)成的嵌入式操作系統(tǒng)還具有可靠的、經(jīng)過預(yù)先測(cè)試的代碼很少需要更新的優(yōu)勢(shì)。例如，可用的嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)可能僅每季度更新一次，或者僅用于緊急安全補(bǔ)丁。嵌入式操作系統(tǒng)和所需的應(yīng)用程序代碼可能需要 8 GB 或更多，并且由于操作系統(tǒng)很少更新，因此將操作系統(tǒng)存儲(chǔ)在由技術(shù)人員手動(dòng)（物理）更新的 microSDHC 閃存卡上會(huì)更方便。這也適用于未來的內(nèi)存擴(kuò)展，因?yàn)槿绻夹g(shù)人員下次訪問時(shí)需要，可以輕松地將現(xiàn)有的 4 GB 閃存卡替換為 8 GB 或更大的閃存卡（圖 1）。商業(yè)或開源現(xiàn)成的嵌入式操作系統(tǒng)還具有可靠的、經(jīng)過預(yù)先測(cè)試的代碼很少需要更新的優(yōu)勢(shì)。例如，可用的嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)可能僅每季度更新一次，或者僅用于緊急安全補(bǔ)丁。嵌入式操作系統(tǒng)和所需的應(yīng)用程序代碼可能需要 8 GB 或更多，并且由于操作系統(tǒng)很少更新，因此將操作系統(tǒng)存儲(chǔ)在由技術(shù)人員手動(dòng)（物理）更新的 microSDHC 閃存卡上會(huì)更方便。這也適用于未來的內(nèi)存擴(kuò)展，因?yàn)槿绻夹g(shù)人員下次訪問時(shí)需要，可以輕松地將現(xiàn)有的 4 GB 閃存卡替換為 8 GB 或更大的閃存卡（圖 1）。圖 1：Swissbit Class 10 microSDHC S-140u 存儲(chǔ)卡，支持高達(dá) 104 MBytes/s 的速度，足以進(jìn)行高速程序內(nèi)存訪問。（圖片來源：圖 1：Swissbit Class 10 microSDHC S-140u 存儲(chǔ)卡，支持高達(dá) 104 MBytes/s 的速度，足以進(jìn)行高速程序內(nèi)存訪問。（圖片來源：SwissbitSwissbit））將千兆字節(jié)的嵌入式操作系統(tǒng)存儲(chǔ)在經(jīng)過物理更新的 microSDHC NAND 閃存卡上，與通過無線網(wǎng)絡(luò)更新的閃存相比具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。在無線網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)所使用的仲裁方案，更新 4 GB 或更多的嵌入式操作系統(tǒng)可能會(huì)從操作通信中竊取無線帶寬。通過網(wǎng)絡(luò)更新還需要一個(gè)兩倍于正常大小的 microSDHC 卡，因?yàn)樗枰銐虻拇鎯?chǔ)空間來運(yùn)行操作系統(tǒng)以及容納傳入的更新。將千兆字節(jié)的嵌入式操作系統(tǒng)存儲(chǔ)在經(jīng)過物理更新的 microSDHC NAND 閃存卡上，與通過無線網(wǎng)絡(luò)更新的閃存相比具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。在無線網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)所使用的仲裁方案，更新 4 GB 或更多的嵌入式操作系統(tǒng)可能會(huì)從操作通信中竊取無線帶寬。通過網(wǎng)絡(luò)更新還需要一個(gè)兩倍于正常大小的 microSDHC 卡，因?yàn)樗枰銐虻拇鎯?chǔ)空間來運(yùn)行操作系統(tǒng)以及容納傳入的更新。由于無線電活動(dòng)以及更高的閃存寫入電壓和功率要求，通過無線更新閃存代碼也會(huì)縮短電池壽命。

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