嵌入式设备的发展—应对复杂的开发设计挑战- 工业快报

在物联网出现之前，嵌入式设备的设计相对简单。随着智能手机的推出，我们的设备更加智能化、可升级并可通过互联网访问。安全不是可选的–如果不认真对待安全，数据、品牌声誉和收入流都将受到影响。此外，嵌入式系统正变得越来越复杂，你不可能成为所有方面的专家！幸运的是，您可以使用现有的标准和堆栈库及时、安全地完成项目。本文概述了嵌入式开发人员目前面临的主要设计挑战，以及一些有助于设计人员解决这些挑战的新技术。

1. 丰富的用户界面

第一款智能手机引入了丰富的用户界面，具有高质量的显示屏和触摸屏。高端嵌入式设备增加了LCD和OLED显示器以及触摸屏。这增加了处理需求，增加了对应用处理器和丰富操作系统的需求。对于那些不需要应用处理器的人来说，技术进步已经将微控制器的时钟速度从几十兆赫推到几百兆赫，内存大小推到了几兆字节。这使得设计师能够继续受益于熟悉的架构，例如用于Arm Cortex-M的架构。

许多嵌入式系统只需要用户界面进行配置和偶尔的控制。消费者和工业物联网设备价格敏感，可通过网络接口或智能手机应用程序进行控制。例如，可以远程监控来自工业传感器的数据，以管理性能和错误，以及预防潜在故障。这对嵌入式开发人员提出了新的挑战。他们现在必须了解射频、协议栈、安全性、远程管理和固件更新。

2. 本地和远程控制

您可以通过以太网、WiFi、蓝牙、Z-Wave、Zigbee或Thread实现本地和远程控制–在功耗、复杂性和成本方面，每种方式都有好处。一般来说，低功耗协议（如蓝牙低能耗协议、Z-Wave协议和Zigbee协议）是电池应用的良好解决方案。这些包括门锁、环境传感器和无线报警系统。需要更多带宽的设备，如安全摄像头和传感器网关，将通过WiFi连接。或者，远程位置的设备将使用蜂窝网络。一个有趣的选择是结合无线和蓝牙低能耗。然后，蓝牙用于调试和本地访问以实现低延迟，WiFi用于通过互联网进行远程访问。

嵌入式开发人员面临的挑战不仅是如何为其产品选择正确的解决方案，还包括在不增加成本的情况下集成无线电、通信堆栈和电源管理的复杂性。

3. 低功耗和低功耗

低功耗在电池供电的应用中至关重要。例如，智能水表需要在其使用寿命（可能长达20年）内使用单电池。另一方面，在门锁中，电池可能每年更换一次，这需要仔细设计。节能技术之一是设计一个非常低功耗的微控制器，在很短的时间内开启，以感知用户交互。然后它会睡更长的时间。