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【ADC 位元數、GPIO 介面、安全加密…… ，MCU 都考慮到了嗎？】

工業物聯網 (IIoT) 的發展趨勢是縮減成一個系統單晶片 (SoC) 方案，而非靠使用多個離散式元件組合以精簡物料清單、降低設計風險、減少佔用空間。Wi-Fi MCU 即是一例，它將 Wi-Fi 連接與處理器及所需的 GPIO (通用型之輸入輸出介面) 整合在一起，以滿足多種應用。市面上低成本的 Wi-Fi 連接方案，通常會以周邊數量和整體效能為代價；然而，Wi-Fi MCU 須兼具穩健的 Wi-Fi 連接和高效 MCU 功能，缺一不可。

指定 Wi-Fi MCU 時，類比數位轉換器 (ADC) 是最易忽視的功能之一，設計人員關注的首要規範之一是 ADC 的位元數。事實上，實際位元數將低於 (甚至遠低於) 資料手冊裡的規範；ADC 可用於執行轉換的有效位元數 (ENOB) 更為重要，ENOB 始終小於資料手冊規範 (越接近越好)，因為在不同 ADC 之間這一位元數有著很大差異。可用於執行轉換的位元數越少，SoC 的輸入訊號的精確度就越低。此外，ADC 的量化和時序誤差，以及偏移、增益和線性度的變化皆是負面因子。

ADC 還有一個眾所周知的缺點：易受諸多工業物聯網運行環境中常見的大溫度波動影響；如果 MCU 供應商無法提供 ENOB、效能隨溫度變化情況、線性度和精確度等資訊，應拋棄不用。另隨著系統的完善，可能會增加更多的介面；若 SoC 有備用 GPIO，則可以在幾乎不共用接腳的情況下控制更多繼電器、開關和其他元件。元件支援的介面應包括乙太網 MAC、USB、CAN、CAN-FD、SPI、I2C、SQI、UART 和 JTAG (可能還包括觸控發送和顯示支援)，以確保擴充需求。

安全性對於每個物聯網應用都至關重要，IIoT 後座力尤大。在整個設施乃至整個公司擴散。第一級所需安全性位於 MCU 的整合加密引擎中，將循序執行或並存執行加密和身份驗證。密碼應包括 AES 加密 (金鑰大小最高 256 位元)、DES 和 TDES，身份驗證應包括 SHA-1 和 SHA-256 以及 MD-5。由於每個雲端服務提供者都有自己的認證和金鑰，為其開通元件是一個複雜的過程，需掌握大量與加密相關的知識，是設計人員針對雲端服務開通產品時最具挑戰性的任務之一……。

延伸閱讀：
《指定支援 Wi-Fi MCU 時的注意事項》
http://www.compotechasia.com/a/feature/2021/0813/48767.html

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ADI提升智慧電網輸配電設備的監測和保護性能

(2015年10月30日台北訊)全球高效能訊號處理解決方案領導廠商Analog Devices(ADI)美商亞德諾半導體公司宣佈推出新系列的24 位元資料採集系統單晶片 (SoC)，可改善智慧電網系統中管理電能輸配電的保護、監控和電能品質測量裝置的性能。AD7770 可實現性能更高和外形尺寸更小的保護繼電器，而AD7771 則可幫助電能品質測量設備進行電網早期故障的檢測。

該系列中的第三款 SoC AD7779則可確保斷路器裝置快速上電。AD777x 系列的三款產品實現了業界最佳的動態範圍和資料傳輸綜合性能，具有8個同步取樣通道，可在三相電源應用中測量電流和電壓感測器的輸出。每個SoC 通道在 8 kSPS時可達 112 dB動態範圍，從而強化了單一 A/D 轉換器通道中的保護和測量功能。AD777x 系列還整合了取樣速率轉換器，簡化電能品質設備的設計挑戰，使其更容易滿足 IEC61000-4-30 Class A標準。

•下載資料表、瀏覽產品頁面、訂購樣品和評估板：
http://www.analog.com/AD7770
http:///www.analog.com/AD7771
http://www.analog.com/AD7779

•與ADI線上技術支援社群EngineerZone®的工程師與專家聯繫：
http://ez.analog.com/community/energy-metering

•想進一步了解ADI的能源產品：
http://www.analog.com/en/applications/markets/energy

AD777x 系列還內建可調整不同感測器輸出的可編程增益放大器 (PGA)，讓系統設計工程師能使用通用平台滿足各種應用需求，這些應用可能具有不同精準度和輸入感測器類型，包括變流器、變壓器、電阻串等。此外， AD777x 系列因可省去對諸如信號調節放大器和鎖相迴路 (Pll)等外部元件的需求，所以可降低系統總成本。另外，因全部的 AD777x 系列皆包含取樣速率轉換器，對取樣速率進行微調，確保在50Hz(-15%) 到 60 Hz (+ 15%)範圍內的線路頻率一致性，變化範圍保持在0.01 Hz 以內。這是IEC61000-4-30 Class A電能品質標準的要求。
新產品中還具有多種內建的診斷功能，幫助簡化設計過程，使終端設備通過安全完整性等級 (SIL) 認證。還有一個額外的低解析度 SAR A/D 轉換器通道，利用獨立的電源操作，為系統和晶片診斷提供資料，提高資料完整性並增強系統的綜合可靠性。AD7771 的高動態範圍與極高取樣速率，能減少快速傅立葉轉換(FFT) 的雜訊基準，從而強化對異常雜散頻率 (spur)的檢測，發出電氣故障信號，並透過電能品質測量設備實現早期警告探測和預防性維護措施。