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探索未來的嵌入式系統(tǒng)
時(shí)間：2020-05-06 來源：原創(chuàng)
嵌入式系統(tǒng)市場正處于其發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)刻。
智能電子產(chǎn)品正在成為人們生活方式的基礎(chǔ)，而嵌入式系統(tǒng)如今已滲透到日常生活中。在我們使用的幾乎所有電動(dòng)產(chǎn)品中都可以找到微處理器和微控制器。這種普遍存在有助于塑造嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中的一些關(guān)鍵趨勢，從而推動(dòng)功能性和易用性。
恩智浦半導(dǎo)體高級副總裁兼微控制器總經(jīng)理Geoff Lees表示：“設(shè)備將依賴于其他設(shè)備。”他指出嵌入式設(shè)備可以利用其中許多設(shè)備現(xiàn)在使用的網(wǎng)絡(luò)接口的方式。他們可以利用彼此之間進(jìn)行交流的能力，不僅可以擴(kuò)展其功能，還可以為他們提供從與用戶交互中學(xué)習(xí)的能力。網(wǎng)絡(luò)智能的使用將塑造嵌入式系統(tǒng)在許多不同領(lǐng)域的未來。但是，將會(huì)有關(guān)鍵的市場推動(dòng)這些變化。
瑞薩電子廣泛解決方案總監(jiān)安迪·哈丁（Andy Harding）認(rèn)為，智能家居是聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統(tǒng)的主要應(yīng)用之一，它具有學(xué)習(xí)能力：“它已連接到Internet和[用戶]智能手機(jī)。因此，它知道他何時(shí)來去。它也知道天氣預(yù)報(bào)。” 智能家居可以利用這些信息來決定何時(shí)啟動(dòng)和停止供暖系統(tǒng)，從而節(jié)省大量的能源成本。”
諸如Google Home之類的設(shè)備代表了新型的智能嵌入式系統(tǒng)。但是，電子智能將滲透到如今極其簡單的現(xiàn)有產(chǎn)品中。Silicon Labs戰(zhàn)略營銷高級經(jīng)理Oivind Loe說，這些變化將帶來新穎的市場方法。“照明是我們期望看到新商業(yè)模式的領(lǐng)域。”
Loe解釋說，LED技術(shù)徹底改造了燈泡。對于照明制造商而言，這是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)?ldquo;現(xiàn)在人們不再購買多個(gè)燈泡”。但這也是一個(gè)機(jī)會(huì)。通過藍(lán)牙和Li-Fi等技術(shù)，燈泡制造商現(xiàn)在有機(jī)會(huì)成為家庭和商業(yè)物業(yè)中智能建筑革命的基礎(chǔ)。
照明網(wǎng)格可以通過無線通信技術(shù)托管遍布整個(gè)建筑物的網(wǎng)絡(luò)，無論物聯(lián)網(wǎng)傳感器在建筑物中的何處，都可以訪問它們。他們可以應(yīng)用新的業(yè)務(wù)模型，包括從位置服務(wù)到安全性的各種數(shù)字服務(wù)，這些數(shù)字服務(wù)是在訂閱的基礎(chǔ)上提供的。
“智慧城市也是一個(gè)非常有趣的地區(qū)。例如，英國的智能電表使人們能夠更好地決定如何使用能源，例如在沒人周圍時(shí)關(guān)掉燈。” Loe補(bǔ)充說，并指出使智能城市可以利用更廣泛的傳感器來提高安全性。 。
意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）EMEA市場總監(jiān)Laurent Vera表示，向工業(yè)4.0的轉(zhuǎn)變?yōu)樾滦颓度胧较到y(tǒng)提供了潛力。“工廠正在以非常快的速度發(fā)展。我認(rèn)為該市場潛力巨大。”
對于Lees而言，使用網(wǎng)絡(luò)智能實(shí)時(shí)評估工業(yè)設(shè)備運(yùn)行狀況的能力至關(guān)重要。通過預(yù)防性維護(hù)和高級故障診斷，該信息將導(dǎo)致更長的正常運(yùn)行時(shí)間。他說：“由于線路中斷情況的成本，我認(rèn)為診斷的數(shù)量將非常可觀。”
工業(yè)控制器提供的診斷和服務(wù)將由更加直觀的用戶界面提供支持，而這些用戶界面反過來又需要對進(jìn)行編程的操作員進(jìn)行較少的培訓(xùn)。這些接口將利用與各種家用設(shè)備相同的語音和動(dòng)作識(shí)別功能。
“ Alexa，Cortana和Google Home都是這種趨勢的例子，”德州儀器（TI）微控制器開發(fā)經(jīng)驗(yàn)經(jīng)理Adrian Fernandez說。盡管第一代具有語音功能的家庭系統(tǒng)主要以智能揚(yáng)聲器為代表，但該技術(shù)有望成為許多其他產(chǎn)品的功能。如果配備了語音識(shí)別設(shè)備，則恒溫器和洗衣機(jī)的使用將變得更加容易。“在TI，我們已經(jīng)在為語音識(shí)別插件提供幫助，該插件可以識(shí)別關(guān)鍵詞。” Fernandez補(bǔ)充道。
AI不限于用戶界面。類似的技術(shù)將增強(qiáng)工業(yè)設(shè)備識(shí)別何時(shí)可能發(fā)生故障的能力。Lees說：“除了嵌入式應(yīng)用程序中的語音和面部識(shí)別以外，我們還沒有看到很多機(jī)器學(xué)習(xí)方法，但是隨著使用啟發(fā)式方法和機(jī)器學(xué)習(xí)方法的廣泛轉(zhuǎn)變，這種情況將會(huì)改變。恩智浦正在幫助支持這一舉措，最初支持語音識(shí)別功能。
“與眾多云提供商合作使我們能夠向NXP客戶提供語音服務(wù)。我們還致力于參考設(shè)計(jì)，幫助機(jī)器學(xué)習(xí)和生產(chǎn)AI開發(fā)人員工具包。人工智能將成為軟件工程的一部分，而不是一個(gè)單獨(dú)的領(lǐng)域，但它可能會(huì)改變軟件的開發(fā)方式。”
除了它們的優(yōu)點(diǎn)外，智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能和可訪問性也帶來了潛在的問題。賽普拉斯半導(dǎo)體公司微控制器業(yè)務(wù)部門的高級營銷總監(jiān)Jack Ogawa表示：“現(xiàn)在，連接無處不在，數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)安全至關(guān)重要。”
Loe同意：“在未來五年中，我們將在安全性上投入大量精力。” 他認(rèn)為，考慮產(chǎn)品整個(gè)生命周期的安全性以及如何將其付諸實(shí)踐至關(guān)重要。“技術(shù)解決方案和易于實(shí)施都很重要。”
小川說，安全意識(shí)不僅在本地而且在云中也涵蓋芯片，固件和應(yīng)用軟件。此外，可編程性是有效部署的關(guān)鍵要求。“安全嵌入式設(shè)計(jì)的三個(gè)屬性：策略，加密和安全資產(chǎn)保護(hù)。策略是用戶定義的，因此您需要一個(gè)可編程的解決方案來支持它們。”
傳感器還將幫助支持更好的安全性。Ogawa解釋說：“現(xiàn)在，許多策略都依賴多因素身份驗(yàn)證，使用證書等傳統(tǒng)安全資產(chǎn)以及諸如位置，鄰近性或指紋之類的物理因素。” 加密加速器的支持將有助于確保嵌入式設(shè)備具有處理安全功能的性能。但是，總的來說，需要一種整體方法。他說：“如果有一種簡便的方法來評估IoT設(shè)備的安全性，并確定符合成本和性能要求的糾正措施，那將非常有價(jià)值。”
Lees說標(biāo)準(zhǔn)化將很重要。“這是一個(gè)行業(yè)問題：單個(gè)制造商不能獨(dú)自做到這一點(diǎn)。我們還需要認(rèn)證。” 隨著將更高級別的功能引入嵌入式設(shè)備，它們的能耗可能會(huì)更大，并且肯定會(huì)更加復(fù)雜。例如，語音處理需要進(jìn)行分層，以便處理器密集型AI代碼不會(huì)嘗試處理家用電器的靜音或噪音。
Fernandez說：“在這些應(yīng)用程序中允許一定程度的功耗意識(shí)很重要：您不希望主處理器始終聽所有內(nèi)容。“ Alexa”或“ Ok Google”命令通常會(huì)被低功耗，性能較低的處理器（例如TI MSP432）識(shí)別，該命令允許所有其他處理器保持關(guān)閉狀態(tài)以節(jié)省功耗。”
Lees說：“如今，低功耗已成為一種內(nèi)在因素：必須具備的條件。但是您也有一系列的性能目標(biāo)。他們每個(gè)人都有一個(gè)低功耗的層次來實(shí)現(xiàn)。我們在所有家庭中使用設(shè)計(jì)技術(shù)以達(dá)到適當(dāng)?shù)钠胶狻?rdquo; Lees補(bǔ)充說，對低功耗設(shè)計(jì)的關(guān)注將使人們能夠創(chuàng)建利用從環(huán)境中收集能量來提供其所需的所有功率的設(shè)備。這些系統(tǒng)將使用細(xì)粒度的電源排序，以確保它們在任何時(shí)候都不會(huì)超過完成任務(wù)所需的絕對最小值。
未來嵌入式設(shè)備內(nèi)部處理的更大復(fù)雜性不必為開發(fā)人員帶來更多困難。供應(yīng)商渴望通過更簡單的編程來擴(kuò)展他們的用戶群。“我想提供允許任何人使用和編程我們的產(chǎn)品而無需學(xué)習(xí)諸如C或C ++之類的計(jì)算機(jī)語言的工具，” Vera說。
TI嵌入式處理器軟件營銷和策略總監(jiān)Henry Wiechman表示，制造商通過利用云的功能使開發(fā)代碼變得更加容易。這避免了購買許可證，在本地計(jì)算機(jī)上安裝軟件以及執(zhí)行冗長設(shè)置的需要。相反，開發(fā)人員只需調(diào)用云中運(yùn)行的服務(wù)即可。“我們已經(jīng)在云中看到越來越多的發(fā)展。基于云的開發(fā)將使團(tuán)隊(duì)由于更好的協(xié)作而更快地進(jìn)行創(chuàng)新，” Wiechman說道。
Loe總結(jié)道：“更輕松地進(jìn)行開發(fā)，再加上功能更強(qiáng)大的硬件和AI算法，將打開市場。“我們還沒有摸索出一切。在未來十年中，我們將看到我們無法想象的事情。我們看到了如此巨大的潛力：給消費(fèi)者帶來更多的便利和價(jià)值，以及工業(yè)應(yīng)用的投資回報(bào)。”
