通过Mouser Electronics的Bill Giovino
似乎每个半导体公司都有针对 物联网（IoT） 今天。我们看到低规格 功率，通常的核心供应商提供的高性能，高集成度微控制器。但当 英特尔 宣布将重新使用32位x86 MCU进入物联网领域的微控制器业务，就好像Thor举起锤子再次参加竞争一样。
英特尔的新物联网微控制器产品线是英特尔Quark微控制器系列，它模仿了小而功能强大的亚原子粒子。借助英特尔Quark微控制器，英特尔推出了突破性的32位i486架构-没错，用于运行台式PC的相同CPU架构现在为少量嵌入式IoT应用程序提供了动力。
基于x86的Intel Quark微控制器D2000
该产品线中最新的Intel Quark品牌是 英特尔Quark微控制器D2000。它从基于单线程i486寄存器的内核开始，然后添加六个Intel Pentium™ 优化指令，从而获得不支持SIMD或x87浮点的32位奔腾兼容指令集体系结构（ISA）。奔腾指令集实际上具有一些令人惊讶的功能，使其可用于嵌入式代码，例如单周期32×32个乘法以及一些位测试指令。还有一些异常复杂的逻辑指令，例如“按位逻辑AND和NOT“.
指令集具有灵活的操作码大小，某些指令的长度为32位，而堆栈指令仅需要一个字节。这种灵活性有助于编译器生成更紧凑的代码。
奔腾的成熟生态系统
通过选择与Pentium兼容的指令集，英特尔使Intel Quark处理器内核与大量的Pentium编译器兼容，从而使它比代码开发生态系统更成熟，比ARM更成熟。这也允许访问大量的Pentium-ISA兼容代码库，这些库可以轻松移植到Intel Quark微控制器。 Thread-X和Zephyr是两个流行的小尺寸x86 RTOS软件包，可以很容易地安装在Intel Quark微控制器中。 30年前，有许多可用的经过测试，验证和可靠的传统RTOS可以完美运行。
英特尔Quark处理器内核包括内存块保护，内部AHB总线接口，JTAG端口，唤醒控制器和中断控制单元（ICU）。
查看Intel Quark微控制器D2000的低功耗数据时，这些数字令人惊讶。以3.3MHz的32MHz频率运行该器件时，功耗仅为8mA。这样就形成了具有某些8位微控制器功耗的32位Pentium-ISA内核。仅在内核和实时时钟（RTC）运行的情况下，HALT电流导致的电流消耗仅为697nA。这些数字非常低，让我再次提醒您，英特尔32位嵌入式Pentium微控制器。
对于边缘计算，英特尔Quark品牌D2000为小型计算机提供了强大的支持 传感器节点，这些电量数字可能会导致电池续航时间将近两年 9V锂电池.
它与32KB的闪存程序存储器和8KB的SRAM绑定在一起。额外的8KB闪存（分为两个4KB存储区）可用于数据存储。可以像 只读存储器;或者，可以将其设置为一个或两个4KB库中的一次性可编程（OTP）。对于容错物联网应用程序，这允许关键存储在本地 传感器数据 例如，如果Intel Quark微控制器确定与传感器集线器的无线连接已丢失，并且需要在本地保存数据。
英特尔Quark微控制器D2000具有通常的通信外围设备范围，其中包括 实时时钟（RTC），两个16550兼容2Mbaud UART，一个主/从I2C和两个SPI。英特尔Quark微控制器D2000上的模数转换器（ADC）具有19个通道，可以配置为将12、10、8或6位转换为3.3Msps（6位）到2.4Msps（12-位）。这足够快，可以在快速变化的环境中获取大量的大气传感器数据。
的 英特尔Quark品牌D2000开发板 （图2）在经济高效的环境中提供了多种强大的功能。它包括一个具有12位分辨率的6轴加速度计，一个3轴地磁传感器和一个温度传感器。它包括用于 Arduino Uno兼容的护罩 用于扩展功能，并具有用于 CR2032 能够在低功耗事件驱动应用中为电路板供电的硬币型电池可使用几个月。英特尔Quark微控制器系列的应用程序代码是使用英特尔微控制器系统工作室构建的（图3）。借助此代码开发包，开发人员可以快速构建IoT传感器节点应用程序，包括远程位置感应，自由落体检测，倾斜补偿式罗盘或航位推测法应用程序。
英特尔支持System Studio的各种版本，而微控制器的版本是免费的。它基于流行的Eclipse集成开发环境（IDE），并带有两个C编译器。第一个是GNU C编译器，第二个是来自Intel。两种编译器都受益于特定于Intel Pentium体系结构的优化。除此之外，还有各种各样的第三方Pentium C / C ++编译器，可以轻松地与Eclipse IDE集成。支持RTOS的调试，闪存编程支持和能效分析都是有助于为小型传感器感知型嵌入式应用（最典型的低功耗IoT传感器应用）优化应用代码的功能。通过JTAG接口支持完整的硬件调试。目前支持Linux和Windows开发环境。
英特尔Quark MCU SE–使智能传感器节点更上一层楼
的 英特尔Quark微控制器SE 将智能传感器节点的概念提升到了一个新的高度。它采用D2000，并通过添加8 KB 2路关联L1指令高速缓存来使其更快。现在，x86内核还具有192KB的Flash和80KB的RAM。灵活的8通道DMA支持内存到内存，外设到内存，内存到外设以及外设到外设传输。外设包括RTC，模拟比较器，定时器，PWM，UART，SPI，I2C和USB端口。但是，英特尔Quark微控制器SE的真正价值在于新的传感器子系统和模式匹配加速器，它们均具有令人印象深刻的处理能力。
英特尔Quark微控制器SE和智能传感器处理
英特尔Quark微控制器SE的传感器子系统包含一个具有192KB闪存的独立32位ARC EM DSP内核。 DSP具有一阶数字信号处理能力，旨在从x86内核上减轻传感器处理负担。它直接连接各种外围资源，包括SPI，I2C，ADC，GPIO和可与外部传感器接口的定时器。 ARC DSP内核支持分数算术，浮点数，除法，平方根和更复杂的处理，包括三角函数。 ARC DSP具有8KB的专用SRAM，并且还具有与x86 Pentium内核共享的SRAM存储器区域，用于处理器间通信。
传感器子系统的ARC DSP支持智能 数据采集 适用于低功耗应用。可以将DSP置于睡眠状态，直到外围设备将其唤醒以发送要处理的数据为止。 DSP唤醒，处理数据，并将结果发送到主x86 Pentium处理器。对于智能物联网传感器节点应用程序，传感器子系统是一项宝贵的功能，可提供对传感器数据的快速，准确处理，从而支持传感器融合，数据平均，过滤，伪影剔除和错误校正。
英特尔Quark MCU SE的智能模式识别
英特尔Quark微控制器SE中的新模式匹配识别引擎可对先前学习的数字对象进行机器识别。该引擎由称为神经元的并行算术单元网络组成，它们执行两种类型的模式识别。第一个称为K最近邻（KNN），第二个称为径向基函数（RBF）。两者都允许Intel Quark微控制器通过对传感器数据执行简单的模式检测来执行一些令人印象深刻的边缘处理。处理模式后，引擎将返回以下三种状态之一：识别，不确定或未知。最多可以编程32,768个识别类别。
模式匹配引擎具有128个并行运算的算术单元。在此配置中，每个算术单元称为神经元。识别时间是恒定的，在使引擎具有确定性的嵌入式系统应用程序中提供了额外的优势。
乍一看，此模式匹配引擎看起来很复杂，但实际上，它支持四个主要操作：
- 将向量知识库加载到引擎
- 阅读引擎中的矢量知识库
- 将要识别的样式加载到引擎中
- 从引擎读取模式识别的结果
现在，如果将模式匹配引擎绑定到传感器子系统，则传感器子系统可以将表示例如振动，温度，电流和音频数据的一系列矢量传递给模式匹配引擎，该向量可以将其与存储的内容进行匹配数据集。如果数据集找到其一直在寻找的模式命中，它将触发对x86主处理器的唤醒事件。然后，x86可以做出决定，例如打开或关闭开关，或者将匹配的警报发送到主传感器集线器。
廉价芯片中的这种处理水平在当今的微控制器中并不常见，并且为简单的物联网传感器节点增加了可观的性价比。通常会从节点无线发送到主传感器集线器或服务器的复杂处理 云服务器 可以在传感器节点本身本地执行。这不仅节省了传感器集线器的处理能力，而且还节省了节点的电池电量。在物联网节点中，节点的功耗必须值数据的价值。在节点级别可以执行的处理越多，需要无线传输的数据就越少，从而节省了电能。
结论
英特尔迈出了一大步，将他们熟悉的x86 32位Pentium架构重新引入了微控制器领域，但这在IoT应用领域是有意义的。 x86 Pentium体系结构利用了跨越30年的编译器，调试器和评估工具的开发生态系统。英特尔Quark微控制器D2000将入门级32位微控制器体系结构推向市场时，英特尔Quark微控制器SE将新的智能技术带入了具有成本效益的小型节点，与现有解决方案相抗衡，并引入了物联网创新的新时代。
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引用
[…]英特尔Quark微控制器：为什么x86是物联网的正确选择[…]