在開(kāi)發(fā)嵌入式物聯(lián)網(wǎng)設備時(shí)，硬件設計被視為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品能否取得成功的關(guān)鍵。為確保嵌入式物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品滿(mǎn)足所需功能，功耗低，安全可靠，嵌入式物聯(lián)網(wǎng)設備制造商在這些設備的硬件設計階段面臨著(zhù)諸多挑戰。

隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)的出現，由于連接設備的快速發(fā)展，嵌入式智能連接以驚人的速度持續增長(cháng)。           相關(guān)文章：《從事硬件開(kāi)發(fā)行業(yè)需要用到哪些技術(shù)》
 

 

嵌入式系統在物聯(lián)網(wǎng)中的作用

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）被定義為一個(gè)過(guò)程，其中對象配備有涉及硬件板設計和開(kāi)發(fā)的傳感器，執行器和處理器，軟件系統，Web API和協(xié)議，它們共同創(chuàng )建了嵌入式系統的連接環(huán)境。這種連接環(huán)境允許技術(shù)跨多個(gè)設備，平臺和網(wǎng)絡(luò )連接，創(chuàng )建一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò )，徹底改變我們與世界進(jìn)行數字交互的方式。這些連接的嵌入式系統正在改變與我們的環(huán)境，社區和家庭的互動(dòng)和行為，甚至是我們人類(lèi)的身體。

我們周?chē)那度胧较到y采用商業(yè)系統的形式，如自動(dòng)售貨機，智能信息亭，AC控制器，聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)，酒店票據打印機等，它們能夠執行獨特的各種操作。因此，在設計這些嵌入式物聯(lián)網(wǎng)系統時(shí)，需要針對特定功能進(jìn)行設計，具有良好的產(chǎn)品設計質(zhì)量，如低功耗，安全架構，可靠的處理器等。但是，設計嵌入式物聯(lián)網(wǎng)硬件系統并不簡(jiǎn)單。

設計嵌入式物聯(lián)網(wǎng)硬件系統的挑戰

為物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統中的嵌入式設備設計硬件需要縝密的規劃。因為設計人員在為物聯(lián)網(wǎng)設備設計硬件系統時(shí)面臨著(zhù)一系列挑戰。小隱以下列出了設計嵌入式物聯(lián)網(wǎng)硬件系統的六大挑戰：

一、在嵌入式系統上運行應用程序缺乏必要的靈活性

隨著(zhù)對連接設備的需求不斷增長(cháng)，嵌入式系統需要與異構設備協(xié)同工作，并適應不同的網(wǎng)絡(luò )架構，以應對實(shí)時(shí)環(huán)境中的新功能和性能。由于這種不斷增加的技術(shù)應用和新應用部署的情況，嵌入式系統設計人員在開(kāi)發(fā)嵌入式物聯(lián)網(wǎng)系統時(shí)面臨著(zhù)幾個(gè)靈活性方面的問(wèn)題，例如：

1.確保新服務(wù)順利整合的問(wèn)題

2.難以適應新環(huán)境

3.硬件和軟件設施經(jīng)常變化

4.小尺寸芯片的封裝和集成問(wèn)題，重量輕，功耗低

5.開(kāi)展能源意識操作等
 

 

二、嵌入式系統設計中的安全危機

所有物聯(lián)網(wǎng)硬件產(chǎn)品都需要在實(shí)時(shí)嵌入式環(huán)境中安全地執行。由于所有嵌入式組件都在高度資源約束和物理上不安全的情況下運行，因此工程師在確保這些嵌入式組件的安全性時(shí)經(jīng)常遇到問(wèn)題。這些系統必須設計和實(shí)現必須穩定可靠，并且必須使用加密算法和安全程序來(lái)保護。這涉及保護嵌入式系統的所有組件從原型到部署的不同方法。

三、嵌入式系統設計的高功耗

另一個(gè)日益嚴重的限制是微處理器硬件設計的功耗，以便從實(shí)時(shí)應用和設備中獲得最佳性能。持續的挑戰是如何部署具有越來(lái)越多的晶體管并具有可接受的功耗比的嵌入式系統。在設計低功耗嵌入式系統時(shí)，導致高功耗的原因主要有兩點(diǎn)：

首先，因為每個(gè)晶體管的功耗隨著(zhù)柵極密度的增加而增加，所以芯片上系統的功率密度設定為增加。因此，工程師必須通過(guò)使用高效的系統架構設計而不是僅依靠工藝技術(shù)來(lái)降低整體嵌入式系統的功耗。

其次，工程師通過(guò)增加系統的頻率來(lái)關(guān)注更好的低功耗性能，從而消耗更多功率。工程師也需要更多地關(guān)注設計選擇。

四、嵌入式系統設計測試中的問(wèn)題

為確?？煽康漠a(chǎn)品設計，進(jìn)行深入的測試，驗證和驗證將是另一項挑戰。

1.嵌入式硬件測試：這類(lèi)似于嵌入式開(kāi)發(fā)人員使用基于硬件的測試工具的所有測試類(lèi)型。這是指根據產(chǎn)品要求對系統性能，一致性和驗證進(jìn)行測試的嵌入式硬件。

2.驗證：確保功能驗證是否已正確實(shí)施。

3.驗證：參考確保產(chǎn)品是否符合要求并通過(guò)所有質(zhì)量標準。

五、安全關(guān)鍵嵌入式系統的功能安全性不足

功能安全被認為是產(chǎn)品整體安全的一部分。嵌入式系統被認為是通用控制系統，其執行需要自主性，重新配置，安全性，容錯性的各種控制功能，并且需要消除所有不可接受的風(fēng)險以滿(mǎn)足功能安全要求。這些考慮因素極大地影響了它們在應用中的使用，其中許多功能循環(huán)競爭計算資源的設計，由此產(chǎn)生許多定時(shí)和任務(wù)調度問(wèn)題。

六、成本和推向市場(chǎng)的時(shí)間

除了靈活性和安全性之外，嵌入式系統受到成本的嚴格限制。

在嵌入式硬件設計中，需求源于從開(kāi)發(fā)到部署周期獲得更好的方法，以便利用數字電子元件和生產(chǎn)數量來(lái)處理成本建?；虺杀咀顑?yōu)化。硬件/軟件代碼設計人員還需要解決設計時(shí)間問(wèn)題，并在適當的時(shí)間將嵌入式設備推向市場(chǎng)。