2019年12月23日 | 浅析ARM公司在物联网领域的战略布局

随着ARM芯片的出货量越来越多，自信满满的ARM公司统一软硬件平台的战略和雄心壮志越来越凸显。最初ARM公司仅是出售自己的知识产权（IP核）给各大芯片公司，由于最初ARM公司处于劣势，所以给芯片厂商很大的自主权，在ARM7、ARM9和ARM11芯片时代，我们知道每家芯片的地址空间，寄存器操作各异，大不相同，也只能在代码编译的时候才能发现ARM公司的存在。随后ARM公司推出了Cortex系列的芯片，就如我以前文章所提及，其志不小：“对早已经被绑入其战车的各大芯片厂商，又勒紧了一下枷锁，对ARM最新的内核的架构做了进一步限定，如对SysTick、NVIC和FMSC芯片设计的限定。特别是CMSIS接口的标准推出，简直是卡住了各大芯片厂商的脖子，他们不加入这种计划，难免被边缘化，加入了，难免沦为ARM公司的一个生产车间。”

不知道是ARM公司成全了安卓系统（Android），还是安卓系统成全了ARM。在嵌入式领域和PC领域最大的不同就是，嵌入式芯片和X86芯片不同，X86主要有英特尔（Intel）公司把持，所以微软+英特尔软硬结合，很容易一统天下。而嵌入式芯片（32/64位芯片主要就是ARM芯片了）领域属于群雄割据的时代（不过现在高通公司有后Intel王者的气概），各个厂商基本是各自为政，每家芯片的寄存器操作相差比较大，所以对运行其上的操作系统开发者来说，难度很大（所以目前针对操作系统底层的BSP，基本都是芯片厂商自行开发提供）。ARM公司推出Cortex的芯片，及CMSIS等接口标准的努力，就是简化或者说降低这种开发难度，为统一芯片硬件平台打下坚实的基础。

从目前的形势来看，在嵌入式领域，偏软的方面安卓系统已经取代了微软的历史地位。偏硬的芯片方面是不是高通公司？个人认为ARM公司内心绝不会让一家芯片公司独大的，所以ARM公司从近似春秋战国的西周王朝时代，回归东周统一王朝的格局下，继续进行着统一硬件芯片的运作。高通想成为强秦，统一天下的梦想我想绝不会很快来临。

回归正题，谈一谈ARM公司在物联网上的战略布局。

2013年8月27日，ARM公司收购了芬兰物联网软件创业公司Sensinode，将继续推广和深化Sensinode公司的NanoStack、NanoRouter 和 NanoService三大产品。真对此消息，有的网站评论道“看来手机和平板市场的统治地位还不能满足 ARM 的胃口，吞下整个物联网才是它的目标”。

2020年，根据IMS Research的预测，全球联网的设备将有300亿个。ARM的Cortex-M（M0/M3/M4）芯片+ARM的 mbed项目和Sensinode公司的NanoStack、NanoRouter 、NanoService三大产品结合起来，将会从硬件到软件完整的覆盖整个物联网领域（手机和平板一般采用Cortex-A系列的芯片，作为移动互联网的主力，将成为物联网领域必不可少的输入端。另外ARM芯片进军服务器野心，也不可小觑，那是物联网另外一大领域—大数据—重点所在）。

下面就详细介绍一下ARM技术开发大会上《Creating Secure，Efficient，and Open Standard Iot Systems》的讲座，从题目上来说，是讲“创建安全、高效和开放的标准物联网系统”，至于如何构建，就是采用以上我们所讲述的技术。

我的介绍和ARM技术开发大会上的张先生的讲述有些不同（讲解的顺序不同、着重点不同），我是按照自己的理解，进行说明的。

1、传感器数据采集 – 基于CMSIS的 ARM MBED技术的硬件简易开发

如果你是一个仅有一点开发技术的人，比如会一点C或一点Java，对硬件也是粗略了解一些，那么MBED技术将很快让你进行硬件开发（网上号称60秒让你完成嵌入式编程开发）。

如果你在做硬件原型设计，有不同的芯片去让你选择，或者是对外围的一些器件进行测试研究，那么采用MBED技术将让你这份工作变的轻松简单。

ARM MBED是一个什么样的技术呢？简单的说，它有两点特色，这两点特色分别对芯片提供商（或者说开发板提供商）、软件开发者提供了便利。

第一就是CMSIS，CMSIS就是ARM指定的一套接口框架，通过它，可以屏蔽各家芯片操作的差异。所以针对芯片厂家来说，仅需要实现这些规定的接口就可以了。

第二，对嵌入式开发来说，开发环境的搭建是一个耗时耗力的过程，能成功编写和调试第一个程序，犹如孩子出生一样，不经过一番挣扎和摸索是很难顺利完成的。而MBED技术是一套基于云计算的网页编译工具，可以在Windows、Linux、Mac等各种可以网页浏览的设备上进行编程。所以不需要安装调试工具，只要选好指定的开发板，就立即可以进行编程，编译后直接生成一个bin文件，直接烧写到设备即可运行。

另外的一个优势，由于用户是基于CMSIS的框架接口开发，所以理论上将，你可以很顺利地开发各种厂家的芯片（前提是相关芯片厂商已经提供了CMSIS的支持），不再向以前一样更换不同厂家的芯片是件难以抉择的事。

作为物联网开发来说，你通过AD、串口、SPI、I2C、USB、CAN甚至是以太网接口，用MBED技术很容易把各种传感器数据采集到Cortex-M0/M3设备，采集完毕后，另外一个最重要的环节，就是数据上传。而这一步，就是ARM收购的公司Sensinode的技术优势所在了。

2、传感器数据上传 – 基于CoAP通信协议（NanoStack/NanoRouter）

一直以来，物联网领域最令人头疼的事就是，接口协议繁多，每家都有各自的协议，在这种格局下，收集传感器数据，是件费时费力的事。

而CoAP是一个统一的协议接口，优势不仅仅在于标准统一，而在于对HTTP协议进行了简化，其压缩的数据头仅4个字节。这样在传输过程中，交互的数据量将大大减小，有效地降低了网络通信的负荷。

另外通过协议代理，可以很轻松的把CoAP转换为标准的HTTP协议。

以上不仅仅是ARM一家的标准，由于底层通信基于各种物理链路，所以ARM公司遵照或参与了很多底层标准通信协议的制订。IETF、Sensinode、6LoWPAN，Zigbee IP CoAP，TLS，OMA Lightweight etc等等。

有了MBED作为基础，在Cortex-M0/M3上集成CoAD协议是分分钟钟的事，数据采集和上传在这一步可以说是有效地集成在一起。

3数据存储、服务和展示 – NanoServer服务支持

通过统一的数据接口，数据收集在NanoServer中，然后借助NodeView Web程序，去浏览去展示相关数据。

4、小结

通过如下两张图，就可以看到ARM公司的基于IoT物联网领域的技术布局已经亦趋完善了。

 MBED技术在最底层，通过标准接口采集各种传感器数据（由于基于CMSIS框架架构，所以各种厂家的芯片，其用户开发代码都是相同的）。

NanoServerClient和NanoStack技术，实现了CoAP通信支持。

NanoServer服务和NodeView进行数据收集和数据服务及展示。

另外这所有的代码、协议标准都是开源的，用户可以自行下载了解。

题外话：从以上介绍看出，ARM自有标准协议、安卓、Java技术在其中占有很很大比重，我从2008年以来就一直参加ARM的会议，一点点看着微软的技术被边缘化，最后完全退出了ARM技术会议的视野，这点替微软惋惜。但是从用户开发角度来看，特别是工控人员开发集成角度来看，微软的开发工具，其本地化界面，开发调试的简易型还是非常有市场的，特别是最近，微软改原来的嵌入式部门为物联网部门，说明还是看好物联网领域，并向这个方向努力发展的。我们所构建的YFIOs/YFHMI（http://blog.csdn.net/yefanqiu/article/details/8423421）技术架构平台，就是基于微软的技术，在Visual Studio 2010/2012开发工具中，用C#进行统一开发。以上技术总总，可以通过封装，直接支持相关协议，但是用户只需要调用相关C#接口即可，当然也可以成为YFIOs驱动的一部分，用户可以直接加载调用。