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。
4. 设备变得越来越智能
设计师们正在寻找通过添加智能功能使其产品与众不同的方法。智能功能通常意味着设备可以更多地了解用户、环境和系统，并且可以调整功能。
机器学习是使用能够学习和适应的算法添加智能特征的一种方法。我们今天在我们周围看到了机器学习：从指纹解锁（匹配一小组指纹图像）或Facebook自动标记功能。然而，在嵌入式、成本受限的系统中，这是一个相当新的解决方案。
嵌入式开发人员面临的挑战是开始使用机器学习算法，并能够根据应用程序的需要调整算法。
嵌入式机器学习的一个很好的例子是智能恒温器。恒温器将根据用户的生活方式了解用户的行为，然后随着时间的推移，将自动将温度调整到最舒适的设置。对于工业市场而言，一个例子可能是电机的振动传感器。传感器可以了解电机的正常振动特征，然后在机组需要维护或即将出现故障时向人员发出警告。
5. 产品需要更新
今天的产品很少附带最终功能集。通过“空中传送”（OTA）更新，可以下载新固件以添加功能、修复bug或修补安全漏洞，从而显著延长产品的使用寿命。产品还必须设计有足够的内存空间和处理能力，以增加代码大小和功能。
一个挑战是确保固件更新和所有通信安全。修补固件漏洞时，系统不应允许固件回滚。如果确实如此，该漏洞将被暴露。
这些因素都给开发人员带来了重大挑战。但是，好消息是，业界正在通过IP、软件、工具和培训资源来支持这一点，以帮助嵌入式开发人员突破可能的界限。
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