2017年嵌入式和物聯(lián)網技術發(fā)展趨勢
回顧已經過去的2016年，嵌入式技術和物聯(lián)網發(fā)展迅速，嵌入式技術在鞏固傳統(tǒng)應用的基礎上，探索新興市場， 物聯(lián)網(IoT)是其中最具有廣泛性的應用市場。下面我們一起了解一些嵌入式和物聯(lián)網技術發(fā)展趨勢。
在以創(chuàng)新推動的新技術革命中，物聯(lián)網無疑將帶給產業(yè)更大的變革性與破壞性，它使我們能夠將數(shù)字世界與物理世界緊密連接，對企業(yè)接觸客戶的方式，創(chuàng)造新的服務帶來深遠的影響。2017年，嵌入式和物聯(lián)網技術將是一個怎樣的發(fā)展趨勢?業(yè)界資深專家何小慶老師做了一個簡要的分析和總結。
第一：并購對嵌入式處理器發(fā)展產生深遠影響
過去一年和未來一段時間，芯片供應商仍然渴望通過并購削減成本進一步增加利潤。芯片供應商需要在當前產品上留出足夠的利潤為下一代產品研發(fā)提供資金，并且隨著成本的增加，他們需要找出如何提高回報率的方法。最近我們看到的這些并購包括Quallcomm 與NXP、Microchip與Atmel和Renesas和Intersil，這些并購需要1-2年的時間的整合和消化，所以從短期看并購會影響嵌入式處理器技術和市場的發(fā)展，但是從長遠看并購將有益于物聯(lián)網技術和系統(tǒng)的推廣和普及。因為物聯(lián)網應用要求處理器設計要提供面向最終用戶和應用程序的解決方案，物聯(lián)網應用的芯片設計強調功率效率，安全性，開發(fā)工具易用型和成本降低，這些都需要芯片供應商在研發(fā)上投入資金，研發(fā)出集成度更好、軟件支撐更好的嵌入式處理器(包括微控制器)解決方案，相信在2018年業(yè)界可以看到更多創(chuàng)新性的嵌入式物聯(lián)網芯片解決方案。
并購將引導嵌入式處理器向物聯(lián)網應用垂直市場發(fā)展，芯片市場領導者將他們的重點轉向高增長的市場機會，比如汽車輔助駕駛(ADAS)、自動駕駛、機器視覺、人工智能(AI)和5G。針對這些垂直市場，領先的芯片供應商也已經采取收購戰(zhàn)略，比如最近三星收購哈曼進入汽車市場、Intel收購Movidius 打入機器視覺市場，Movidius 是一家創(chuàng)業(yè)公司，機器視覺芯片已經應用在大疆無人機和谷歌Tango AR 手機上，熾手可熱。雖然這些垂直市場規(guī)模目前還很小，但是未來有極大的商業(yè)機會，芯片公司不愿意放棄這些機會，芯片更是在垂直市場的并購還將會持續(xù)下去。
物聯(lián)網將側重于低成本，低功耗和功率效率， 現(xiàn)有嵌入式處理器和微控制器(MCU)產品的性能足以滿足大多數(shù)物聯(lián)網應用。大多數(shù)嵌入式應用不需要最高的性能，他們需要最佳的功率效率和最低的功耗。領先的嵌入式處理器供應商將繼續(xù)針對目標應用，提供最佳集成度和功率效率，并具有合適的尺寸芯片產品。
曾經借助8位單片機成功上位的微控制器(MCU)，經過多年的磨練，迎來物聯(lián)網發(fā)展浪潮。32位微控制器在低功耗和永遠在線的物聯(lián)網系統(tǒng)中都將占據重要的版圖，針對物聯(lián)網市場的MCU發(fā)展勢頭不會降低，微控制器集成度越來越高，軟件平臺將越來越豐富，處理器與傳感器和云端的結合將越來越緊密。
嵌入式處理器和微控制器是嵌入式和物聯(lián)網系統(tǒng)的核心部件，目前ARM是這個市場的領導者，基于ARM 處理器核的微控制器和處理器占據絕大多數(shù)嵌入式和物聯(lián)網市場份額， 隨著機器視覺、虛擬現(xiàn)實和人工智能等創(chuàng)新技術的興起，GPU的作用和影響力越來越大，不容小視。物聯(lián)網的普及帶動了低功耗計算和無線網絡的發(fā)展，未來在這個領域將會出現(xiàn)全新的處理器技術和商業(yè)模式，人工智能(AI)將計算需要進一步提升，嵌入式邊緣計算對于優(yōu)化計算能力，實時性的提高發(fā)揮巨大的作用，亞馬遜的Alexa就是一個例子，物聯(lián)網和人工智能將推動新型處理器架構的研發(fā)和應用，開源硬件(包括開源芯片)將是一種發(fā)展趨勢。
第二：物聯(lián)網云平臺進入成熟期
云計算有三種方式：軟件即服務(SaaS)，平臺即服務(PaaS)和基礎設施即服務(IaaS)， 物聯(lián)網云平臺是云計算PaaS的一種應用。物聯(lián)網云平臺(IoT Platform)的架構如下圖1所示。物聯(lián)網設備(Device)，通過藍牙(Bluetooth) 和Zigbee無線通信鏈路與設備網管(Device Gateway)或者智能手機通信，然后再通過WiFi和 4G/LTE 通信網絡與物聯(lián)網云平臺連接，它借助公有云IaaS的基礎云服務，為物聯(lián)網設備提供接入到運營管理全生命周期服務的能力。
目前國外知名的物聯(lián)網云平臺有亞馬遜AWS IoT ，
微軟的Azure IoT、通用電氣的PredixIoT(見圖2)、IBM Watson IoT和PTC IoT(ThingsWork)平臺。 國內的物聯(lián)網云平臺有中國移動OneNet、廣州機智云和阿里智能云，開源物聯(lián)網云平臺有Kaa和 Eclipekura項目。
傳統(tǒng)的企業(yè)軟件公司比如Oracle 、SAP 和Redhad 也在研發(fā)針對企業(yè)應用的物聯(lián)網云平臺，他們的觸角已經進入物聯(lián)網傳感器領域，國外也稱為Enterprise IoT ，針對企業(yè)應用的IoT市場在今后1-2年會快速發(fā)展，比如企業(yè)的聯(lián)網汽車、智慧城市和智能工業(yè)項目，傳統(tǒng)的企業(yè)軟件公司會通過構建生態(tài)環(huán)境率先在1-2個垂直市場打開局面，然后再逐漸拓展應用領域。
第三：物聯(lián)網操作系統(tǒng)異軍突起
隨著開源軟件越來很成熟，嵌入式系統(tǒng)已經大量采用開源軟件，比如Linux操作系統(tǒng)。除了汽車電子、航天和國防等安全和可靠性要求的領域繼續(xù)保持較快的發(fā)展速度，傳統(tǒng)的嵌入式操作系統(tǒng)增長緩慢，缺少可以盈利的商業(yè)模式。隨著物聯(lián)網云平臺的發(fā)展，嵌入在設備端的操作系統(tǒng)也正在和云平臺結合，形成一個全新的物聯(lián)網操作系統(tǒng)(國外也稱為 OperaTIng Systemfor Internetof Things)。目前已經有的物聯(lián)網操作系統(tǒng)有ARM mbed OS(見圖3)、谷歌的Android Things、微軟的Windows 10 IoT Core、華為的LiteOS 和慶科Mico OS。
盡管科技巨頭們在力推物聯(lián)網操作系統(tǒng)，開源軟件在未來還將活躍較長一段時間。如FreeRTOS(智能手表鼻祖Pebble和許多物聯(lián)網設備都使用了FreeRTOS)、TInyOS等等。這是因為物聯(lián)網系統(tǒng)需求不明確、，商業(yè)模式不成熟，加上物聯(lián)網操作系統(tǒng)技術在發(fā)展之中，還待在產品中驗證，部分用戶會傾向于選擇開源軟件去定制適合自己的物聯(lián)網操作系統(tǒng)。
第四：物聯(lián)網安全任重道遠
2016年10月21日美國境內包括亞馬遜，在內的大規(guī)律網絡癱瘓，起因是DNS服務商Dys 遭到DDos攻擊，Dys 發(fā)布聲明稱幕后可能是10萬個感染了Miral 惡意軟件的IoT設備，這讓廣受關注的IoT安全推上風口浪尖。10月26日美國安全研究團隊Shellphish 在極客大會表演破解華為P9 lite 手機指紋解鎖的功能， 以及2015年杭州某視頻監(jiān)控設備企業(yè)安全門事件，物聯(lián)網設備安全問題越來越受到關注。
此前，智能產品制造商只是考慮保護他們的設備的'功能安全和它們所產生數(shù)據的安全，即使是這個要求，設備制造商，特別是消費類電子產品，許多是完不成這個任務的�，F(xiàn)在他們被要求幫助保護設備和網絡，甚至不屬于他們自己的客戶的安全性，更加困難的是，物聯(lián)網安全設計目前還處在正在探索階段，目前還沒有很成熟的設計和實現(xiàn)方法。
嵌入式系統(tǒng)安全的另外一個層面的含義是嵌入式設備的功能安全(FuncTIonal safety)，汽車電子、工廠自動化、工業(yè)儀控、軌道交通信號、智能電網等工業(yè)物聯(lián)網(IIoT)相關領域對功能安全的需求最為迫切，這個方面的設計和實施方法也比較規(guī)范，商業(yè)公司也有成熟的軟件和工具，可以提供項目咨詢和服務。
2017年將是嵌入式和物聯(lián)網技術在調整中發(fā)展的一年，隨著芯片公司并購后的整合逐漸完成，部分物聯(lián)網應用將落地開花并成形成規(guī)模。2017年窄帶物聯(lián)網技術(LPWAN)發(fā)展迅速，LoRa、Sigfox和NB-IoT幾個標準的芯片、平臺和網絡齊頭并進。中國剛剛宣布了已經在北京懷柔建設了全球最大的5G試驗外場，可提供端到端的測試環(huán)境，將有助于促進5G標準的形成和產業(yè)發(fā)展。5G標準的物聯(lián)網關鍵技術之一， 5G中低功耗大連接和低時延高可靠場景主要面向物聯(lián)網業(yè)務，是 5G 新拓展的新方向。
2018年將迎來嵌入式和物聯(lián)網技術有突破性發(fā)展的一年，操作系統(tǒng)技術、網絡安全技術針對物聯(lián)網應用的研發(fā)和優(yōu)化將日趨成熟，處理器技術在虛擬現(xiàn)實和人工智能快速發(fā)展帶動下將會有耳目一新的發(fā)展，在新一代網絡技術支撐下，物聯(lián)網發(fā)展將迎來高速發(fā)展新時代。
第六屆深圳國際嵌入式系統(tǒng)展EMBEDDED EXPO 2017將于2017年12月21-23日在深圳會展中心舉行。作為中國地區(qū)嵌入式領域年度盛會，嵌入式系統(tǒng)展聚集嵌入式及各應用行業(yè)的專業(yè)人士、買家與決策人員，為整個產業(yè)鏈提供從元件、模塊、嵌入式板卡、到各行業(yè)智能系統(tǒng)與物聯(lián)網解決方案的一站式交流平臺。
2017嵌入式系統(tǒng)展關注的熱點包括：云計算與物聯(lián)網安全、開源硬件和創(chuàng)客運動以及無線技術發(fā)展;嵌入式技術與物聯(lián)網應用、工業(yè)4.0、智能工廠與工業(yè)物聯(lián)網、車聯(lián)網，以及熱門行業(yè)應用解決方案包括：智能樓宇、智慧城市、智能交通、安防、金融、零售也將備受關注。
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