程序代碼規模和密度

　　對嵌入式設計者來說，同時影響硬件和軟件效率的另一個關鍵挑戰是程序代碼的規模和密度。一方面，物聯網系統要求更高的智能，這將導致更多的軟件和算法；另一方面，物聯網解決方案還必須具有低成本和低功耗的優點。

　　物聯網應用很容易就堆積成千上萬行程序代碼，因此除了埋頭編寫應用程序代碼外還有大量的任務必須完成。程序代碼的數量增加意味著需要更多的閃存（flash）和RAM，進而導致更大且更昂貴的芯片。這不僅增加了物聯網設計的成本，同時也提高了功耗。

　　在物聯網設計領域，如果執行速度是管理軟件復雜性的關鍵指針，那么能效將與大量程序代碼的使用密切相關。對于新手來說，可以利用傳感器網絡程序代碼將傳感器數據移動到物聯網邊緣節點或網關。

　　另外，用于以太網絡控制器的TCP/IP協議堆棧通常要占用50KB到100KB的空間。同樣地，諸如藍牙、Wi-Fi、ZigBee等連接鏈路帶來了由網絡管理、認證和加密組成的協議堆棧，所需的內存空間將是TCP/IP堆棧的兩倍。

　　圖3：Atmel Data Visualizer可以辨識由程序代碼特定部份導致的功耗突波 （來源：Atmel）

　　提示與技巧：

　　· 新一代的微控制器都配備了緊密耦合的內存（TCM）功能，可為CPU提供單周期存取，從而提升外圍裝置發出的高優先級延遲關鍵型請求。物聯網開發人員可以校準要求零等待執行性能的程序代碼數量，從而將TCM資源指定給這些程序代碼區段和數據區塊。

　　· 判斷哪一部份的軟件程序消耗太多功率是相當困難的。然而，透過像Atmel Power Probe等工具有助于開發人員快速確定哪一部份的程序代碼的能耗較高。

　　· 接著，采用像Atmel Data Visualizer插件這一類工具，可以分析物聯網應用的功率使用情況，作為標準除錯過程的一部份。實時的功率測量可以在應用執行期間進行擷取，功耗使用情況也可以輕松地與應用程序的來源碼直接關聯。另外，藉由點選功率樣本，該工具可以突顯采樣時執行的程序代碼，使其易于針對低功耗應用實現優化，它還能以示波器的方式觀察GPIO和UART等訊號。

　　· 新一代的高能效微控制器可以分別在工作和閑置期間智慧地通電和斷電，并在睡眠時消耗極低電流。以電池供電的物聯網應用有助于為永不斷電的傳感器作業節省大量功耗，其方式是喚醒硬件、執行任務以及回到睡眠模式。

　　云端與巨量資料

　　云端和巨量數據是物聯網軟件難題中第三個同樣重要的部份。針對云端通訊的軟件協議堆棧必須完成諸如裝置配置、文件傳輸以及基于規則的數據分析與響應等任務。

　　首先也是最重要的，強大的數據分析功能為來自傳感器、機器或連接云端的裝置所產生的數據，發揮著創造實際價值的重要作用。其次，安全功能將透過應用白名單阻止未授權的程序代碼，確保經驗證的真實數據連接到云端。

　　中、小規模的物聯網系統面臨著獲得且高效率使用軟件工具鏈進行數據擷取、處理和分析的巨大挑戰。此外，它們還要求軟件生態系統能夠因應高度分化的物聯網設計領域。

　　這也表明了端到端解決方案在物聯網環境中為什么至關重要，以及正確的工程決策在物聯網軟件生態系統中極其關鍵的原因。業界需要全新的設計工具以因應大量的連網傳感器需求，這些工具將有助于中小規模的物聯網設計團隊因應云端服務不斷增加、從而提高軟件開銷的問題。

　　提示與技巧：

　　· 一般來說，云端通訊超出了許多物聯網產品開發人員的核心專業知識范疇，因此這些開發人員與基于云端的物聯網平臺供貨商展開合作將更有意義?；谠贫说奈锫摼W套件包括商業級嵌入式軟件、用于嵌入式裝置的SDK、物聯網參考設計、裝置和應用API以及高度可擴展的通訊服務。

　　· 為了能夠快速部署連網裝置，開發人員提供現成可用的組件連接庫，并使其作為初始技術評估過程的一部份顯得越來越重要。

　　· 諸如Atmel等公司與多家端對端云端解決方案供貨商的合作，有助于為開發人員解決這些方面的所有問題。云端生態系統的合作伙伴們每一家都有自已的特色功能，很容易就能找到滿足特定使用案例和需求的解決方案。