隨著嵌入式系統市場的急劇增長，所有的目光都轉向嵌入式系統設計人員，他們的任務是將微處理器，連接和操作系統結合起來，這些系統涵蓋從最小的物聯網設備到嵌入大型網絡設備的各種應用。系統。

據IDC稱，智能系統市場將從今年的14億部增長到2019年的22億部。雖然營銷人員和金融家可能對收入前景垂涎三尺，但這對嵌入式系統意味著什么?設計師?從我的扶手椅來看，我很容易猜到這些挑戰可能是電氣工程設計面臨的長期挑戰的重點：尺寸，成本，功耗和上市時間。我最近向ARM的培訓經理Chris Shore和IAR Systems公司的高級現場應用工程師Shawn Prestridge詢問了這個問題。 Shore和Prestridge都是ARM TechCon技術計劃委員會(TPC)的成員，并將在下周的圣克拉拉ARM TechCon會議上就這些主題發表演講。

設計

最大的設計方面的考慮是Shore“正在掌握多核平臺，實現物聯網中的安全系統，彈性和可靠的編程以及節能開發。”可以肯定的是，這些是嵌入式貿易期刊和會議中經常討論的主題。考慮到整個開發周期，Prestridge指出縮短產品上市時間與增加設計功能是一項關鍵挑戰。這是一個市場上常見的痛點，隨著許多新玩家進入該領域而變得“熱”。

Prestridge說，一個關鍵的瓶頸是，今天可用的許多電路板只能讓設計師“走到成功的一半”。他們需要的功能。“因此，他們需要使用其他可用的硬件和軟件完成其余的設計。然后，工程師必須進入嚴格的測試周期，以確保一切都在壓力下工作良好，并且與他們添加的硬件和軟件的集成盡可能無缺陷。他指出，使用“參考設計以及具有智能功能的可信工具進行設計，調試和代碼分析，即使設計的復雜性增加，也可以縮短產品上市時間。”

Power

但能效呢?不只是工程師正在研究以前所未有的電池供電設備，以降低功耗并尋找創造性的電源選擇。 Prestridge指出，在過去十年中，綠色工程運動已經引起所有團隊關注他們的產品碳足跡，無論他們是電池操作還是插在墻上。 “綠色工程運動已經讓工程師考慮如何充分利用他們使用的每一種電子，市場已經做出回應，讓人們很容易獲得流行設備的低功耗變體，”他補充道。此外，Prestridge觀察到，由于新的調試工具將能耗與源代碼聯系起來，因此更容易確定設計的功耗曲線，“因此，設計節能是硬件和軟件工程師的責任。” > Shore認為，軟件和硬件都需要實現能源效率。他指出，需要完成工作，編寫真正節能的軟件，并說“工具正在出現，支持這一點，但業界有很多需要學習的東西。”

經典的權衡之一是權力和性能之間。如何在嵌入式設計中解決這個問題? Shore提供了一些提示：

?精心設計軟件以利用硬件提供的設施

?確保您始終了解硬件的確切用途?具有深入的節能知識您的平臺提供的設施

?認真，認真地設計您的軟件(從算法到機器代碼)?仔細設計中斷處理程序

Prestridge說他的公司IAR Systems已經做了很多研究，幫助開發人員實現最佳的功率和性能組合。他建議從軟件方面來看，一種好的方法是優化代碼以提高速度，這樣您就可以快速將微控制器置于低功耗狀態。 (他指出，許多商業RTOS已經在他們的產品中利用了這一點。)但是，如果應用程序不斷處理數據，他建議您找到微控制器的最小時鐘頻率，這仍然可以讓您獲得所需的吞吐量。 (這種方法還要求您優化代碼以提高速度，這樣可以實現盡可能低的時鐘頻率。)

安全性

您似乎無法就物聯網進行對話沒有討論安全或最新汽車黑客的日子。 Shore指出，物聯網中的安全挑戰不僅需要在硬件和架構方面，還需要在軟件設計方面得到滿足。隨著時間的推移，“安全只會對我們來說變得更加重要，”肖爾補充道。“Prestridge指出(盡管最近引人注目的是黑客行為)汽車行業多年來一直致力于安全保障，醫療和航空航天業。直到最近，安全才成為商業和耐用品的關注點。 Prestridge概述了這一挑戰：“功能安全認證的工具還不夠;代碼分析工具(靜態和運行時)可以通過在設計進入現場之前發現經典緩沖區溢出漏洞等內容來幫助找出潛在的安全問題。通過使用代碼分析工具，開發人員可以在檢查構建之前預防這些問題。通過選擇經過專業安全要求的獨立第三方組織進行質量測試的預認證工具，整個公司可以節省寶貴的時間和金錢。“

展望未來

Shore提供了一些分離建議：“現在，在許多情況下，現代嵌入式系統與5年前的桌面系統一樣復雜。嵌入式開發人員需要了解和利用幾年前僅作為桌面社區專屬的設計和編碼技術。到目前為止，這些工具可以帶你進入，開發人員有一項艱巨的任務，就像超標量處理器，無序內存，緩存，多核平臺等事情進行自我教育。“

Prestridge認為這很棒前進的方向是查看潛在的供應商/合作伙伴的示例項目，因為它們對于在應用程序開發方面領先一步至關重要。他還說，一次為一個代碼塊添加軟件功能有助于更容易識別故障所在。 “這就是為什么使用與盡可能多的半導體合作伙伴合作的工具鏈至關重要的原因，以便您擁有最廣泛，最深入的示例。當您可以從可靠代碼的大型存儲庫中獲取并具有同樣可靠的工具鏈來調試應用程序時，您最有可能滿足項目的日程安排。“