物联网时代的嵌入式系统......

物联网时代的嵌入式系统

华东师范大学 沈建华

网络正在改变人类社会，近30年，我们经历了互联网、移动互联网时代，正进入万物互联的物联网时代。物联网给嵌入式系统带来了巨大的机遇，同时也提出很多挑战。

物联网系统是一个多层架构的应用系统，智能传感、数据采集、实时控制、边缘计算等都与嵌入式系统相关，它们对嵌入式处理器的计算性能、功能、功耗、实时响应等的要求有很大差异，需要不同特性的处理器来满足各种应用的个性化需求。尽管处理器内核种类不会很多，但各种嵌入式MPU、MCU会百花齐放。

物联网系统要把“物”连上网，无线互联成为必需。各种无线技术，如NFC、BLE、ZigBee、Wi-Fi、LoRa、Sigfox、NB-IoT、LTE-M等无线技术各有其自身特点，在通信距离、带宽、功耗、组网方式等方面各有所长，在物联网系统中具有各自的应用场景。在局域短距离方面，考虑到基础设施架构和技术发展的成熟度，BLE和低功耗Wi-Fi将会有很大的发展空间。

随着片上系统（SoC）设计技术的成熟，基于ARM、RISC-V等内核、结合不同无线连接和加速引擎的应用特定架构（Application Specific Architectures）SoC芯片会逐渐成为物联网时代嵌入式应用的主流平台，通用芯片和专用芯片的边界会趋于模糊。

嵌入式软件方面，除了传统的数据采集、处理和控制外，在物联网应用中，嵌入式软件的复杂度大大增加，会面临协议、标准、安全、功耗等更多挑战。对于一个有市场竞争力的物联网产品，开发者的嵌入式软件设计与优化能力至关重要，需要系统性、持续性的学习和经验积累。

操作系统是为提高应用开发效率而提供的系统软件。物联网应用是“端-云”一体的应用系统，开发物联网应用需要一个物联网操作系统（IoT OS）。物联网操作系统应该是“端-云”一体的新一代操作系统，它将突破传统OS的概念和范畴。基于一个IoT OS，开发者可以专注于自己的应用，开发完成一个完整的物联网应用包括设备端、云端、移动端三位一体的应用开发和调试。IoT OS的普及需要技术、工具链、应用和生态的支撑，因而更具挑战性。

在物联网时代，嵌入式系统将是物联网系统中的系统（System of Systems），需要从物联网系统的角度去研究嵌入式系统，特别是系统之间的接口。物联网时代需要大量的新型人才，对技术人才的需求也是多方面的，包括系统架构、设计、开发、实施、运维等。高等院校应有不同的定位，明确各自人才培养的目标，并与工业界紧密合作，打通产学研结合之路。

嵌入式系统是真实的应用，没有什么高大上的概念，就是解决各种实际问题。物联网时代为嵌入式系统应用打开了一片新天地，未来属于有系统思维、脚踏实地的践行者！