離開(kāi)他們，每一個(gè)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的未來(lái)都將搖搖欲墜！

盡管嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不是十分復(fù)雜，但是有幾個(gè)趨勢(shì)使它更具有挑戰(zhàn)性。在高性能領(lǐng)域，嵌入式工程師必須要與多種器件打交道，如FPGA、四核CPU。并且很多SFF（small form factor）設(shè)備包含了子系統(tǒng)，并且終端產(chǎn)品能夠適應(yīng)手表大小的其他產(chǎn)品。目前，許多嵌入式產(chǎn)品都具有通過(guò)藍(lán)牙、ZigBee或Wifi進(jìn)行單板互聯(lián)網(wǎng)通信的能力?？梢院艽_信的說(shuō)，沒(méi)有綜合評(píng)估板和軟件開(kāi)發(fā)套件，就沒(méi)有嵌入式設(shè)備的今天。幸運(yùn)的是，器件廠商了解這些，他們所提供完善的軟件開(kāi)發(fā)工具可以造就一代產(chǎn)品。

今天很多高性能嵌入式系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)3U或6U的板卡上，這實(shí)在是令人驚嘆。例如，一個(gè)典型的單板計(jì)算機(jī)或DSP板，可以包含一個(gè)或多個(gè)FPGA，一個(gè)四核CPU、高速高分辨率高寬帶的ADC和DAC，也許還有一個(gè)獨(dú)立顯卡和強(qiáng)大的I/O。

另一方面，開(kāi)發(fā)套件的綜合性越來(lái)越高。類似Broadcom公司基于BCM20737S SoC的Broadcom's WICED Sense Bluetooth Smart Sensor開(kāi)發(fā)套件，通過(guò)開(kāi)發(fā)套件可以創(chuàng)建安全的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。開(kāi)發(fā)套件包含六個(gè)MEMS陀螺傳感器、加速度計(jì)、指南針、壓力傳感器、濕度和溫度傳感器、WICED、USB轉(zhuǎn)MicroUSB電纜，例程下載鏈接和開(kāi)發(fā)軟件下載鏈接。目標(biāo)標(biāo)簽的固件可以從一個(gè)智能手機(jī),平板電腦或者電腦進(jìn)行更新。該公司表示,通過(guò)該套件，可以將藍(lán)牙應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)時(shí)間從幾個(gè)月縮減到幾分鐘。

圖1 利用Broadcom development kit設(shè)計(jì)的移動(dòng)設(shè)備APP

RF挑戰(zhàn)

嵌入式開(kāi)發(fā)者以連接任何一個(gè)可能的人,地方,或事情作為自己的任務(wù)。同時(shí)，他們也面對(duì)了射頻和微波(即無(wú)線)技術(shù)不再是一個(gè)異類的事實(shí)。它已經(jīng)成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的要求,需要把精力放在高逼格的射頻領(lǐng)域。這并不奇怪,因?yàn)槭澜绲摹白侄魏筒ā惫尚〉臄?shù)字,需要不同領(lǐng)域的專家,可以顯著增加任何設(shè)備的復(fù)雜性,也就是說(shuō)，沒(méi)有和外界世界的連接，很多嵌入式系統(tǒng)將成為孤島。因此RF和微波技術(shù)被迫被人們所接受。

有無(wú)線功能的嵌入式產(chǎn)品都是小信號(hào)設(shè)備，其接收和發(fā)射功耗很小并且不需要很大的RF輸出功率，所以不會(huì)增加產(chǎn)品的尺寸，不會(huì)給便攜式設(shè)備帶來(lái)電池的負(fù)擔(dān)，更不會(huì)帶來(lái)昂貴的費(fèi)用。整個(gè)無(wú)線系統(tǒng)的單芯片簡(jiǎn)化了問(wèn)題，但仍需要注意RF設(shè)計(jì)的變幻莫測(cè)。技術(shù)需求不是MIMO而是頻率高達(dá)60GHz的MU-MIMO，并且類似OFDM的高階調(diào)制方案似乎沒(méi)有幫助。同時(shí)，也不需要特定的生產(chǎn)工藝和大量的編程時(shí)間來(lái)保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

Microchip的PIC32藍(lán)牙入門(mén)套件（圖2），使用PIC32MX270F256D MCU。除此之外，套件還包含一個(gè)藍(lán)牙終端，一個(gè)按鈕，多色和單色的LED，加速計(jì)，溫度傳感器，板上調(diào)試接口，以及Android應(yīng)用程序，演示代碼和一個(gè)串行端口配置文件堆棧。

圖2 Microchip的藍(lán)牙開(kāi)發(fā)套件是一個(gè)帶有軟件的低價(jià)的藍(lán)牙開(kāi)發(fā)平臺(tái)

聽(tīng)IoT聽(tīng)到煩了？習(xí)慣它吧

物聯(lián)網(wǎng)的涵蓋性術(shù)語(yǔ)可能已經(jīng)不再像一開(kāi)始那么受歡迎，但它并沒(méi)有消失，并且在實(shí)際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其缺乏綜合性的前任，叫做“收斂”。英特爾計(jì)劃到2020年讓超過(guò)2億臺(tái)設(shè)備彼此連接，或者連接到云上，直接地說(shuō)就是：“到2012年，任何沒(méi)有集成網(wǎng)關(guān)功能（通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接資源和編目數(shù)據(jù)的能力）的端口設(shè)備將很無(wú)用”

為了這個(gè)目的，公司在積累包含一系列眼花繚亂功能的網(wǎng)關(guān)開(kāi)發(fā)平臺(tái)（圖3），為能源業(yè)，工業(yè)，運(yùn)輸業(yè)和廣大開(kāi)發(fā)者服務(wù)。它的Quark-branded SoCs，為從工業(yè)系統(tǒng)到可穿戴設(shè)備，Wind River軟件工具，廣泛安全資源而設(shè)計(jì)，支持幾乎所有非常知名的有線或無(wú)線設(shè)備通信協(xié)議，還有許多其他特點(diǎn)。其它公司也依葫蘆畫(huà)瓢。

圖3 Intel基于夸克Soc的網(wǎng)管平臺(tái)

總結(jié)

今天的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)在某些領(lǐng)域，新的挑戰(zhàn)來(lái)自于將一切設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)（以及云），這也使其更有“有趣”。從高性能計(jì)算，國(guó)防和其他應(yīng)用程序的角度來(lái)看，嵌入式系統(tǒng)受益于標(biāo)準(zhǔn)化和已經(jīng)發(fā)展了幾十年的內(nèi)部和外部的通信標(biāo)準(zhǔn)，但他們的設(shè)計(jì)仍具有很大的挑戰(zhàn)。

相比之下，無(wú)處不在的物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)新興的領(lǐng)域，很多軟件開(kāi)發(fā)是受到應(yīng)用所驅(qū)動(dòng)，他們需要將最先進(jìn)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)在一個(gè)狹小的空間里，這將給設(shè)計(jì)師帶來(lái)長(zhǎng)久的挑戰(zhàn)。

好消息是，對(duì)于“連接”的需求創(chuàng)造了一個(gè)從市場(chǎng)底部到頂端的全新市場(chǎng)，從分立器件到系統(tǒng)級(jí)芯片和完整的系統(tǒng)。