回顧已經過去的2016年

嵌入式技術和物聯網發(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，

物聯網（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

物聯網無疑將帶給產業(yè)更大的變革性與破壞性

它使我們能夠將數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年已經到來

嵌入式和物聯網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 ~

       一、并購對嵌入式處理器發(fā)展產生深遠影響

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品上留出足夠的利潤為下一代產品研發(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網技術和系統(tǒng)的推廣和普及。因為物聯網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，物聯網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)新性的嵌入式物聯網芯片解決方案。

并購將引導嵌入式處理器向物聯網應用垂直市場發(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。

物聯網將側重于低成本，低功耗和功率效率， 現有嵌入式處理器和微控制器（MCU）產品的性能足以滿足大多數物聯網應用。大多數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品。

曾經借助8位單片機成功上位的微控制器（MCU），經過多年的磨練，迎來物聯網發(fā)展浪潮。32位微控制器在低功耗和永遠在線的物聯網系統(tǒng)中都將占據重要的版圖，針對物聯網市場的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網系統(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絕大多數嵌入式和物聯網市場份額， 隨著機器視覺、虛擬現實和人工智能等創(chuàng)新技術的興起，GPU的作用和影響力越來越大，不容小視。物聯網的普及帶動了低功耗計算和無線網絡的發(fā)展，未來在這個領域將會出現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，物聯網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。  

二、并物聯網云平臺進入成熟期

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）， 物聯網云平臺是云計算PaaS 的一種應用。物聯網云平臺（IoT Platform）的架構如下圖1所示。物聯網設備（Device），通過藍牙（Bluetooth） 和Zigbee 無線通信鏈路與設備網管（Device Gateway）或者智能手機通信，然后再通過WiFi 和  4G/LTE 通信網絡與物聯網云平臺連接，它借助公有云IaaS的基礎云服務，為物聯網設備提供接入到運營管理全生命周期服務的能力。 

圖1 物聯網云平臺

目前國外知名的物聯網云平臺有亞馬遜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。 國內的物聯網云平臺有中國移動OneNet、廣州機智云和阿里智能云，開源物聯網云平臺有Kaa和 Eclipe kura 項目。

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)應用的物聯網云平臺，他們的觸角已經進入物聯網傳感器領域，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)的聯網汽車、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。

三、物聯網操作系統(tǒng)異軍突起

隨著開源軟件越來很成熟，嵌入式系統(tǒng)已經大量采用開源軟件，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。隨著物聯網云平臺的發(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網操作系統(tǒng)（國外也稱為 Operating System for Internet of Things）。目前已經有的物聯網操作系統(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網操作系統(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和許多物聯網設備都使用了FreeRTOS）、TinyOS 等等。這是因為物聯網系統(tǒng)需求不明確、，商業(yè)模式不成熟，加上物聯網操作系統(tǒng)技術在發(fā)展之中，還待在產品中驗證，部分用戶會傾向于選擇開源軟件去定制適合自己的物聯網操作系統(tǒng)。

四、物聯網安全任重道遠

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，物聯網設備安全問題越來越受到關注。

此前，智能產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生數據的安全，即使是這個要求，設備制造商，特別是消費類電子產品，許多是完不成這個任務的?，F在他們被要求幫助保護設備和網絡，甚至不屬于他們自己的客戶的安全性，更加困難的是，物聯網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、智能電網等工業(yè)物聯網（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網技術在調整中發(fā)展的一年，隨著芯片公司并購后的整合逐漸完成，部分物聯網應用將落地開花并成形成規(guī)模。2017年窄帶物聯網技術（LPWAN）發(fā)展迅速，LoRa、Sigfox和NB-IoT幾個標準的芯片、平臺和網絡齊頭并進。 中國剛剛宣布了已經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標準的形成和產業(yè)發(fā)展。5G標準的物聯網關鍵技術之一， 5G中低功耗大連接和低時延高可靠場景主要面向物聯網業(yè)務，是 5G 新拓展的新方向。

2018年將迎來嵌入式和物聯網技術有突破性發(fā)展的一年，操作系統(tǒng)技術、網絡安全技術針對物聯網應用的研發(fā)和優(yōu)化將日趨成熟，處理器技術在虛擬現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，在新一代網絡技術支撐下，物聯網發(fā)展將迎來高速發(fā)展新時代。

延伸閱讀：

1. 關于物聯網操作系統(tǒng)更多的市場信息可以閱讀2017年1月23日《財經》記者周源的文章 “逐鹿物聯網操作系統(tǒng)”，這篇文章是目前探討物聯網操作系統(tǒng)市場發(fā)展最詳實的一篇文章。

2. 關于物聯網操作系統(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：歷史演進與物聯網未來》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。