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Hiroki Ishiguro
Hiroki Ishiguro
Senior Principal Engineer
已发布: 2023年4月10日

使用RX MCU比以往更轻松地设计物联网应用(蜂窝)(1)

物联网(Internet of Things,IoT)一词早已渗透到世界各地,我们可以隐约感受到近几年已有广泛普及的苗头。这是因为,蜂窝无线网络的发展已经在基于MCU(100MHz级)的系统中形成,基于MCU的系统可以直接连接AWS和Azure等云系统(最终用户无需单独的无线中继器)。
另外,瑞萨还通过与提供蜂窝无线网络模块产品的Sequans公司合作,开始提供瑞萨MCU和Sequans蜂窝无线网络模块组合式物联网解决方案。

https://www.renesas.com/about/press-room/renesas-and-sequans-collaborate-5g4g-cellular-iot

说到物联网,很多人会联想到以Raspberry Pi为代表的Linux可搭载型MPU类(300MHz以上级别),但MCU类也开始要求云连接。市场正在寻求体积更小、功耗以及价格更低的物联网系统。

在硬件层面上,只要有“MCU”和“蜂窝无线网络模块”,就可以实现物联网的小型化、低功耗化、低价格化。问题在于“软件”。“蜂窝无线网络模块”是在预先写入“软件”的状态下发布使用的,而“MCU”的“软件”则需要用户开发。如此一来,用户将面临以下课题。

  1. 如何实现用于连接AWS和Azure等云服务的协议(MQTT和TLS、TCP/IP等)。
  2. 由于通信环境不良等原因,“蜂窝无线网络模块”陷入异常运行时,能否有效恢复。

关于1.,已与AWS和微软召开技术例会,共同开发用于控制AWS提供的FreeRTOS和微软提供的Azure RTOS最佳蜂窝无线网络模块的软件。此外,您还可以关注最新的操作系统版本,并应用AWS和微软提供的安全补丁程序等,以确保您的软件始终处于最佳状态。

关于2.,瑞萨经常与Sequans公司和用户进行探讨,并开展相应工作,例如编写基于1. 方案的恢复方法指南,以及在各种应用场景(无线电波强度的强弱变化、基站作为动体的动态切换等)进行验证实验,以提高质量。

我们在GitHub上发布了解决上述难题1. 2. 的软件。该软件还可以在e2 studio中载入,并自动生成新项目(用户系统的基线),使用户能够专注于应用程序开发。

GitHub:
FreeRTOS(开发中,新配置):https://github.com/renesas/iot-reference-rx
FreeRTOS(旧配置):https://github.com/renesas/amazon-freertos
zure RTOS: https://github.com/renesas/azure-rtos

注意:FreeRTOS(旧配置)已被AWS指定为deprecated(不推荐使用),因此请使用FreeRTOS(新配置)。

环境构建方法:
FreeRTOS: https://www.renesas.com/blogs/rx-family-software-past-and-future-3
Azure RTOS: https://www.renesas.com/blogs/rx-family-software-past-and-future-4

我们还开发了单片机板“CK-RX65N”,用于确认该软件运行。

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CK-RX65N

通过使用该单片机板,用户可以在已解决上述难题1. 2. 的状态下,只专注于应用程序开发。

通过与Sequans、AWS和微软等有力合作伙伴共同开发,正在逐步将物联网领域扩展到基于MCU的系统。但是实际上,笔者在2003年加入瑞萨公司时,最初与客户(家电制造商)共同开发的系统就是在R8C@20MHz上连接NTT DOCOMO公司的蜂窝无线网络模块,使某家电具有互联网连接功能,因此可以说物联网本身从很早以前就已基于MCU存在。当时都是自制软件,但是后来AWS公司和微软公司开始为MCU提供具有云服务亲和力和持续型防漏洞措施的操作系统(即“OS:Operating System”),这在该领域掀起重大变革,从而改写了物联网的潮流。

大多数人对CK-RX65N的印象仍然是一种通用评测板,所以认为其尺寸可能不会太小,但是最终产品搭载的RX单片机也可以选择这种指尖大小的封装。

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RX671

可以在其中安装AWS和微软开发的“具有互联网连接功能的超小型操作系统”。目前在RX单片机外部仍需要Sequans公司的蜂窝模块和SIM卡,不过未来想必这些模块也将作为单片机的一部分集成在一起,从而实现这种尺寸感。我们希望这几年就能完成上述设想的指尖大小的“超小型互联网连接无线系统”。