來(lái)源：意法半導體博客
2024年，嵌入式系統將走向何方？如何才能走在趨勢的前沿？從工廠(chǎng)到家電，從醫院里昂貴的醫療設備，到隨處可見(jiàn)的可穿戴設備，我們身邊的聯(lián)網(wǎng)設備越來(lái)越多，生活更加綠色低碳，嵌入式系統功不可沒(méi)。ST于3月19日成功舉辦STM32全球在線(xiàn)峰會(huì )，不僅讓業(yè)界了解到影響行業(yè)發(fā)展趨勢的新技術(shù)，還與大家共同展望了2024年這些新技術(shù)將把產(chǎn)業(yè)帶向何方。 計算效率：花小錢(qián)辦大事 更高的效率是系統創(chuàng )新的關(guān)鍵驅動(dòng)力。效率是完成工作與所花費能量的比率。對微控制器來(lái)說(shuō)就是電能效率。提高效率意味著(zhù)在提供相同或更多的計算吞吐量的同時(shí)降低功耗。但隨著(zhù)嵌入式系統應用不斷優(yōu)化，一個(gè)新的效率比率誕生了：給定計算吞吐量的應用復雜性。 想象一下，把今天的高性能MCU帶回五年前。它根本無(wú)法運行今天能運行的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )或豐富UI，因為那時(shí)的框架和機器學(xué)習算法遠不如現在精細�，F在的嵌入式系統不僅性能更加強大，而且進(jìn)行了新的應用優(yōu)化。因此，同樣的算力今天可以運行更強大的應用。
使用TAO工具箱訓練與剪枝量化的對比 例如，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的量化能實(shí)現更強大的邊緣AI系統。ST最近與施耐德電氣共同演示了一個(gè)深度量化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，在 STM32H7上運行人數統計應用。NVIDIA在運行一個(gè)用其TAO工具包優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò )時(shí)，也采用了同款MCU和STM32Cube.AI。同樣，新的電機控制算法，如ZeST，讓MCU可以更準確、更高效地驅動(dòng)電機，而新的UI框架優(yōu)化讓MCU可以運行更豐富的圖形用戶(hù)界面，同時(shí)還能降低對存儲器的需求。例如，ST新版TouchGFX支持矢量字體，ST近期推出的STM32U5具有IP加速的矢量圖形處理功能，有了圖形界面開(kāi)發(fā)框架的加持，STM32U5的圖顯效果會(huì )更加出色。 工程師必須確保自己的嵌入式處理解決方案不僅能夠降低功耗，而且其所運行的應用也是最近優(yōu)化改進(jìn)的。在許多情況下，實(shí)時(shí)應用不再是while循環(huán)中運行的基本代碼。開(kāi)發(fā)人員必須充分利用云計算、機器學(xué)習、傳感器融合或圖形界面。因此，找到合適的并配有完備生態(tài)系統的MCU至關(guān)重要，生態(tài)系統可以提供新的解決方案，幫助開(kāi)發(fā)者優(yōu)化應用。工程師必須考慮設備的運行速度，以及對復雜的、功能豐富的應用的支持能力。 支持多種無(wú)線(xiàn)協(xié)議，與世界無(wú)縫溝通
無(wú)線(xiàn)水表、氣表和電表系統 目前，嵌入式應用聯(lián)網(wǎng)主要是選擇某一種通信模式，要么有線(xiàn)，要么無(wú)線(xiàn)。如果是后者，通常會(huì )選擇一種無(wú)線(xiàn)協(xié)議，例如蜂窩、Wi-Fi或藍牙。過(guò)去幾年，嵌入式行業(yè)的無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議激增，從6LoWPAN到LoRaWAN、Zigbee、Thread、NB-IoT，新協(xié)議層出不窮，但卻沒(méi)有實(shí)現統一的標準，而是各種協(xié)議混戰。 以 2.4GHz 頻譜為例，雖然藍牙仍然是這個(gè)市場(chǎng)的主角，但Zigbee和Thread的熱度不斷上升。出于競爭或監管原因，許多公司還開(kāi)發(fā)IEEE 802.15.4定制協(xié)議。為結束無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )協(xié)議數量激增造成的混亂局面，家庭自動(dòng)化統一標準Matter問(wèn)世，該標準運行在 Wi-Fi、Thread、藍牙等多種無(wú)線(xiàn)技術(shù)之上，并支持許多 2.4 GHz 橋接器，包括 Zigbee 和 Z-Wave，而不是僅僅采用一種無(wú)線(xiàn)技術(shù)。 因此，工程師面臨著(zhù)一個(gè)新的挑戰：為保持競爭力，必須創(chuàng )建一個(gè)支持多種無(wú)線(xiàn)協(xié)議的系統。如果采用一個(gè)支持多種無(wú)線(xiàn)技術(shù)的MCU，公司就可以用一個(gè)硬件平臺滿(mǎn)足多元市場(chǎng)的需求。例如，開(kāi)發(fā)人員可以在一個(gè)區域使用專(zhuān)有的 IEEE 802.15.4 協(xié)議，在另一個(gè)區域采用 Thread，無(wú)需更換硬件平臺，只需修改代碼庫。這樣就可以縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，并獲得更大的設計靈活性�？傊�，到 2024 年，嵌入式系統開(kāi)發(fā)人員在設計時(shí)必須考慮到多協(xié)議支持，并選擇能夠滿(mǎn)足當前和未來(lái)需求的產(chǎn)品。 強大安全性：保護未來(lái)投資
安全是智能家居產(chǎn)品的首要考慮因素 物聯(lián)網(wǎng)會(huì )帶來(lái)很多安全威脅。人們已經(jīng)深刻認識到，嵌入式系統安全性是至關(guān)重要的。必須保護服務(wù)器、代碼、終端用戶(hù)數據，甚至實(shí)體設備，防止網(wǎng)絡(luò )攻擊。否則就可能會(huì )對產(chǎn)品及其品牌產(chǎn)生嚴重影響。而監管部門(mén)的干預也為嵌入式安全帶來(lái)了新的挑戰。歐盟、美國和許多其他國家和標準化機構已經(jīng)頒布了新的信息安全法規。這些新規尚不明確或不是最終的，有些內容還在制定中。 業(yè)界一直在采用更正式的安全標準來(lái)應對這一新挑戰。例如，平臺安全架構 (PSA)和物聯(lián)網(wǎng)平臺安全評估標準(SESIP)兩大認證組織提供了一整套完備的安全設計方法，幫助工程師保護嵌入式系統的信息安全。這些認證有助于工程師開(kāi)發(fā)面向未來(lái)的設計，并確保滿(mǎn)足各種嚴格的網(wǎng)絡(luò )安全要求。但這也意味著(zhù)開(kāi)發(fā)者不能事后添加安全功能，也不能在完成系統設計后再去認證，而是在首次概念驗證時(shí)就要考慮安全性，并采用能夠滿(mǎn)足相應認證級別的微控制器。 以智能家居應用為例，智能家居應用需要與云服務(wù)共享個(gè)人數據和敏感數據。越來(lái)越多的政府要求智能家居設備具有加密通信、物理攻擊防御、軟件入侵防護、安全無(wú)線(xiàn)更新系統、數據泄露檢測等功能。一般情況下，SESIP三級認證能保證系統滿(mǎn)足這些安全要求。但如果工程師未能選擇能夠獲得此類(lèi)認證的MCU，就可能讓整個(gè)項目的安全性大打折扣。為確保產(chǎn)品能夠滿(mǎn)足特定的安全認證要求，硬件和平臺都是需要考慮的因素，因此，開(kāi)發(fā)人員在選擇 MCU 時(shí)必須采用新的思維方式。 STM32 峰會(huì )：共同展望行業(yè)未來(lái)
STM32 峰會(huì )助你預測未來(lái)趨勢 在分析那些影響2024 年及以后的行業(yè)趨勢時(shí)，不難發(fā)現，生態(tài)系統的培育者至關(guān)重要。計算能效取決于MCU，以及其上運行的應用框架、中間件和算法。支持多種無(wú)線(xiàn)協(xié)議需要新的開(kāi)發(fā)工具，而保護嵌入式系統則需要基于硬件 IP 的實(shí)用軟件解決方案。 STM32全球在線(xiàn) 峰會(huì )邀請了部分客戶(hù)分享他們的實(shí)際研發(fā)經(jīng)驗，向觀(guān)眾展示他們是如何基于ST的嵌入式平臺應對未來(lái)挑戰的。 更多產(chǎn)品信息： |
