2018年 Embedded World的5大趋势

上周,我参加了在德国纽伦堡举行的2018 Embedded World会议(2月27日至3月1日)。像往常一样,来自世界各地的公司来到纽伦堡展示他们最新,最出色的嵌入式技术。当我在这里进行一些演讲,与同事进行网络交流以及在会议厅中散步时,我开始注意到一些趋势,这些趋势将有助于开发人员使用基于微控制器的解决方案。这些趋势包括:
•嵌入式安全
•实时可视化
•云连接和蓝牙网状网络
•深度学习
•低功耗和优化

图1–博世展示了使用车辆与道路之间基于Wi-Fi的通信的自动车辆。车辆使用传感器检测道路和道路障碍物。

趋势1 –嵌入式安全

在整个会议中感觉最为普遍的主题是对安全性的关注。在几乎每个摊位都看不到安全性的情况下,几乎不可能漫游会议厅。安全焦点受到欢迎,因为在接下来的几年中将有许多开发人员将其系统连接到IoT。开发人员需要查看当前可用的解决方案,这些解决方案可以帮助加快其安全性实施。

Embedded World展示的功能具有深远的意义。这些技术的范围从设备密钥生成器到整个MCU安全解决方案。有几个引起了我的注意。例如,Intrisic ID展示了其BROADKEY软件解决方案,该解决方案可用于创建不可克隆的设备密钥。 BROADKEY使用SRAM的非确定性启动状态来生成无法检索或复制的密钥。

我发现另一个有趣的解决方案是新的赛普拉斯PSoC 6安全解决方案,该解决方案在器件上包括多个arm®Cortex®-M内核。第一个内核Cortex-M0用作安全处理器,它可以建立受信任的执行环境(TEE),并能够完全隔离安全操作。然后,将第二个内核Cortex-M4用作正常软件操作的非安全性能内核。该解决方案的有趣之处在于,它适用于Arm新的平台安全体系结构(PSA)的最安全实施。

图2 –赛普拉斯PSoC 6安全解决方案,该解决方案使用两个内核,以最大化可用于保护嵌入式目标的隔离级别。 (图片来源:赛普拉斯)

趋势二–实时可视化

可视化软件执行的功能是嵌入式软件工程师可用的最强大的工具之一。没有什么比让我看不到软件的实际执行方式令我沮丧的多了。如果我看不到它,那么如果出了问题,唯一的选择就是做出明智的猜测,并希望能尽快发现问题。我在Embedded World上看到了许多令人印象深刻的工具,这些工具为开发人员提供了真正评估其系统性能的能力。

首先,我看了在会议上发布的新型Percepio Tracealyzer 4。 Tracealyzer现在允许开发人员在其基于RTOS的应用程序中可视化事件,例如任务之间的上下文切换,发出和接收信号量以及许多其他事件类型。从系统记录跟踪数据后,始终会对其进行检查,但是现在开发人员可以实时查看实时数据跟踪! Percepio使用功能齐全的无人机并将实时跟踪信息流传输到他们的工具中,展示了此功能。那不是唯一很棒的新功能。开发人员现在可以可视化状态机,无限期记录跟踪并加载记录的跟踪以进行实时回放。

图3 – Percepio Tracealyzer的屏幕截图4.此视图显示了任务时间线,CPU利用率和测试系统中发生的用户事件。 (来源:Percepio Tracealyzer示例记录了FreeRTOS的跟踪)。

我发现对于开发人员来说非常有趣的另一个工具是Silicon Labs uC Probe。 uC Probe使开发人员可以实时可视化其应用程序变量。开发人员可以绘制图形或创建数字视图,以观看原始或已处理的传感器数据,监视其堆栈和动态内存使用情况以及其应用程序的更多属性。我认为此工具最强大的功能是可以使用SEGGER J-Link从微控制器提取数据,而几乎不会增加应用程序执行的开销。内存访问同时发生!我一直认为uC探针只能与Micrium uC OS实时操作系统一起使用,但事实证明,它可以与任何基于Cortex-M的解决方案一起使用!

图4 – Silicon Labs Micrium uC探针的屏幕截图。 (来源– Silicon Labs Micrium uC探针)。

趋势三–云连接和蓝牙网状网络

会议上的主要趋势是硅公司展示了其云连接功能,这些功能旨在简化嵌入式系统与基于云的服务的连接。例如,我遇到的一个解决方案是瑞萨协同Synergy AE-Cloud1开发套件,该套件包含旨在帮助开发人员在大约10分钟内连接到Amazon Web 服务(AWS)或Microsoft Azure的软件堆栈。这些类型的解决方案无疑将帮助开发人员在传统开发周期后可能要花费数周甚至数月的时间,才能将其系统快速连接到Internet。这些解决方案甚至包括用于保护通信和供应设备的功能。

我遇到的另一个用于安全连接到云的解决方案是Electric Imp。 Electric Imp是一个平台,可为开发人员提供所有低级驱动程序,安全性和连接能力,并允许他们为应用程序编写简单的Squirrel脚本。 Electric Imp提取了硬件和连接性,并为开发人员提供了仅专注于自己的最终应用程序的机会。他们进行了一次有趣的演示,展示了当他们将所有安全设备广播回云时它们在世界上的何处。

图5 –该图中的地图绘制了一个小时内向云广播的每个设备的地理位置点。每小时之后,会清除地图,然后在接下来的一个小时内重新填充地图。 (来源:Electric Imp)。

我在Embedded World遇到的一个连接选项是Bluetooth网状网络。我从来没有听说过这样的事情,幸运的是,事实证明网状网络标准在2017年9月才被完全批准,解决方案和功能也开始宣布。在网状网络解决方案中使用蓝牙的能力具有多项优势,例如能耗低,通过规模经济来降低成本。我第一次在ST Microelectronics展位上听说过它们,当时他们正在展示其Blue NRG Mesh蓝牙Mesh网络解决方案。对于使用低能耗物联网设备的开发人员来说,这绝对是一个值得研究的领域。

图6 –意法半导体的BlueNRG Mesh蓝牙Mesh网络解决方案。 物联网 Edge节点能够通过蓝牙网格网络进行通信。 (来源:贝宁戈嵌入式集团)。

趋势4 –深度学习

嵌入式世界有几种解决方案,它们开始讨论嵌入式系统中深度学习的解决方案。这些解决方案主要集中在使用Cortex-A类型处理器的高性能系统上。这些深度学习解决方案主要集中于摄像机的图像分析。但是,我遇到了一个有趣的解决方案。 Arm最近发布了一个示例示例项目,该示例项目使用Cortex-M4处理器内置的DSP功能来进行关键字识别。该解决方案使用深度学习来训练以发现音频关键字,然后可以将其提供给嵌入式设备。繁重的工作(培训)是在服务器或PC上完成的,培训结果已部署到嵌入式目标。

目前,开发人员正在集中精力将其设备连接到云和系统安全性,但是在接下来的几年中,我们将慢慢开始看到使用深度学习,机器学习和其他AI概念的想法逐渐开始从云迁移到边缘。对于许多低能耗,资源受限的边缘节点,这将是很长的时间,但是在嵌入式世界的仔细观察下,很容易看到它即将到来。

趋势5–更低的功耗和优化

最后,低功耗设计和优化是我在Embedded World的微控制器设计领域看到的最后一个主要趋势。任何使用电池供电的设备的开发人员都知道低功耗在其设备中的重要性。我认为有几种解决方案很有趣。首先,北欧半导体为其nRF52840开发套件创建了一个能量监控器,使开发人员可以微调其蓝牙模块的能耗。能源监控器旨在与Nordic开发套件配合使用,它使用Arduino屏蔽引出线,可以潜在地监控任何嵌入式系统。

我遇到的第二个解决方案非常有趣,那就是Silicon Labs WFM200 Wi-Fi模块。 Silicon Labs传统上不参与Wi-Fi模块领域,但其新型WFM200设备的有趣之处在于,其低功耗设计是该模块的主要要求。在他们的展位上,一个有趣的演示表明,他们的模块可以将Wi-Fi能耗在发送侧降低大约50%,在接收侧降低30%。这个Wi-Fi模块这么小也让我感到惊讶。

任何工程师在看到这样的比较时首先想到的是查询比较的条件,以确保幕后没有烟和镜子。我对设置提出的问题越多,我就越意识到Silicon Labs花费了大量的心血和金钱来确保每个级别的比较都是准确的。我什至在幕后被带到了用于测量能耗的设备上,并最终得出结论,这是一个非常令人兴奋的演示。

图7 – Silicon Labs的示例演示,将其新的WFx200 Wi-Fi模块与典型的行业Wi-Fi模块进行了比较。可以看出,发射能量消耗几乎是典型解决方案的50%。 (来源:Silicon Labs)

最后,在能耗方面,令我印象深刻的是,有多家微控制器程序员可以监控微控制器和系统的能耗,并在微控制器开发环境中绘制能耗。首先,Keil发布了他们的ULINKplus,该产品于去年在Embedded World上宣布。我有机会看到它不仅可以实时测量电流,而且还可以控制I / O。开发人员可以使用Keil MDK手动控制I / O,甚至可以用Python编写脚本。第二个设备是P&E Micro调试器速度非常快,并且能够测量设备上的电流并将其与执行代码相关联。

结论

这些只是我参加Embedded World时注意到的一些重点和趋势。展会上当然有比一个人参加或进行全面分析的更多的事情,但是关注基于微控制器的系统的重要趋势,我们刚刚讨论的观点应有助于读者了解我们行业的发展方向。年。

嵌入式系统行业目前正在经历一场惊人的变革,它将使开发人员能够以前所未有的速度构建更强大,更安全的系统。系统不仅将变得更加安全和强大,而且还将变得更加连接和自动化。为了保持相关性和竞争能力,开发人员需要关注这些趋势,并利用技术和技术的最新进步。

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