回顧已經(jīng)過去的2016年,嵌入式技術和物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)（IoT）是其中最具有廣泛性的應用市場,在以創(chuàng)新推動的新技術革命中,物聯(lián)網(wǎng)無疑將帶給產(chǎn)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年已經(jīng)到來,嵌入式和物聯(lián)網(wǎng)技術將是一個怎樣的發(fā)展趨勢,筆者做一個簡要的分析和總結 ~
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(chǎn)品上留出足夠的利潤為下一代產(chǎn)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(wǎng)技術和系統(tǒng)的推廣和普及。因為物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)芯片解決方案。
并購將引導嵌入式處理器向物聯(lián)網(wǎng)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(jīng)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(jīng)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(wǎng)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(chǎn)品的性能足以滿足大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)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(chǎn)品。
曾經(jīng)借助8位單片機成功上位的微控制器（MCU），經(jīng)過多年的磨練，迎來物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)系統(tǒng)中都將占據(jù)重要的版圖，針對物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)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(jù)絕大多數(shù)嵌入式和物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)的普及帶動了低功耗計算和無線網(wǎng)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(wǎng)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。
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(wǎng)云平臺是云計算PaaS 的一種應用。物聯(lián)網(wǎng)云平臺（IoT Platform）的架構如下圖1所示。物聯(lián)網(wǎng)設備（Device），通過藍牙（Bluetooth） 和Zigbee 無線通信鏈路與設備網(wǎng)管（Device Gateway）或者智能手機通信，然后再通過WiFi 和 4G/LTE 通信網(wǎng)絡與物聯(lián)網(wǎng)云平臺連接，它借助公有云IaaS的基礎云服務，為物聯(lián)網(wǎng)設備提供接入到運營管理全生命周期服務的能力。
圖1 物聯(lián)網(wǎng)云平臺
目前國外知名的物聯(lián)網(wǎng)云平臺有亞馬遜AWS IoT ，微軟的Azure IoT 、通用電氣的Predix IoT（見圖2）、IBM Watson IoT 和PTC IoT(ThingsWork)平臺。 國內的物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)云平臺有Kaa和 Eclipe kura 項目。
圖2 通用電氣的Predix IoT平臺
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(wǎng)云平臺，他們的觸角已經(jīng)進入物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)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。
隨著開源軟件越來很成熟，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)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(wǎng)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(wǎng)操作系統(tǒng)（國外也稱為 Operating System for Internet of Things）。目前已經(jīng)有的物聯(lián)網(wǎng)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。
圖3 ARM mbed OS 應用示意圖
盡管科技巨頭們在力推物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)設備都使用了FreeRTOS）、TinyOS 等等。這是因為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)需求不明確、，商業(yè)模式不成熟，加上物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)技術在發(fā)展之中，還待在產(chǎn)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(wǎng)操作系統(tǒng)。
2016年10月21日美國境內包括亞馬遜，推特在內的大規(guī)律網(wǎng)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(wǎng)設備安全問題越來越受到關注。
此前，智能產(chǎn)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(chǎn)生數(shù)據(jù)的安全，即使是這個要求，設備制造商，特別是消費類電子產(chǎn)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)等工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（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(wǎng)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(wǎng)應用將落地開花并成形成規(guī)模。2017年窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術（LPWAN）發(fā)展迅速，LoRa、Sigfox和NB-IoT幾個標準的芯片、平臺和網(wǎng)絡齊頭并進。 中國剛剛宣布了已經(jīng)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(chǎn)業(yè)發(fā)展。5G標準的物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)技術有突破性發(fā)展的一年，操作系統(tǒng)技術、網(wǎng)絡安全技術針對物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)絡技術支撐下，物聯(lián)網(wǎng)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(chǎn)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(wǎng)解決方案的一站式交流平臺。更多詳情請關注官網(wǎng)：www.embeddedexpo.com
延伸閱讀：
1. 關于物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)更多的市場信息可以閱讀2017年1月23日《財經(jīng)》記者周源的文章 “逐鹿物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)”，這篇文章是目前探討物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)市場發(fā)展最詳實的一篇文章。
2. 關于物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)和開源嵌入式操作系統(tǒng)技術和演進歷史，可以參考筆者所著，機械工業(yè)出版社2016年11月出版的《嵌入式操作系統(tǒng)風云錄：歷史演進與物聯(lián)網(wǎng)未來》一書。
3. 關于嵌入式系統(tǒng)安全，可以參考David kleidermacher 著周慶國等人翻譯，機械工業(yè)出版社2015年出版的《嵌入式系統(tǒng)安全：安全與可信軟件開發(fā)實戰(zhàn)方法》。本書是國內外極少看到的嵌入式系統(tǒng)安全圖書中非常好的一本。
4. 關于企業(yè)IoT 技術和市場分析，建議參考Dirk Slama、Frank Puhlmann 等著 OREILLY 出版的《Enterprise IoT: startegies&Best Practices for Connected Product& Service》本書的兩位主要作者來自德國Bosch公司，本書理論與實際結合，內容貼近當下的應用場景。
作者簡介：
何小慶是著名的嵌入式系統(tǒng)專家，國內最早涉足嵌入式OS者之一，創(chuàng)辦了北京麥克泰軟件技術有限公司，有30年嵌入式技術和市場經(jīng)驗。他還是中國軟件行業(yè)協(xié)會理事、嵌入式系統(tǒng)分會副理事長，嵌入式系統(tǒng)聯(lián)誼會秘書長。出版有《嵌入式操作系統(tǒng)風云錄：歷史演進與物聯(lián)網(wǎng)未來》，嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-III應用開發(fā)》和《嵌入式軟件精解》等多本著作和譯著。
時間：2017年12月21日-23日
地點：深圳會展中心1/2/9號館
在展覽同期
主辦方及合作伙伴還將圍繞工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)
云計算、車聯(lián)網(wǎng)、軌道交通、人工智能、醫(yī)療
智能家居、無線通訊等熱點主題
展開多場技術論壇
力邀各領域精英登臺
共同交流如何用嵌入式技術
滿足各行業(yè)智能化進程中日益多樣化的需求
