嵌入式开发物联网(IoT)的六大硬件设计挑战

更新时间: 2021-10-18 09:47:05来源: 粤嵌教育浏览量:1771

  为物联网生态系统中的嵌入式设备设计硬件需要深思熟虑的规划。原因是嵌入式开发人员在为支持物联网的设备设计硬件系统时面临几个挑战。以下列出了设计嵌入式物联网硬件系统的一些挑战:


  1.在嵌入式系统上运行应用程序缺乏必要的灵活性


  随着对互联设备需求的不断增长,嵌入式系统需要与异构设备协同工作,并适应不同的网络体系结构,以应对实时环境中的新功能和新性能。由于越来越多的技术采用和新应用程序的部署,嵌入式开发人员在开发嵌入式物联网系统时在灵活性方面面临一些问题,例如:


  确保新服务顺利整合的问题、适应新环境的困难、硬件和软件设施的频繁变化、小尺寸低功耗芯片的封装与集成问题、开展能源意识活动等。


  2.嵌入式系统设计中的安全危机


  所有物联网硬件产品都需要在实时嵌入式环境中安全运行。由于所有嵌入式组件都在资源高度受限和物理上不安全的情况下运行,嵌入式开发工程师在确保这些嵌入式组件的安全性方面经常面临问题。这些系统的设计和实现必须稳健可靠,并且必须使用加密算法和安全程序来确保安全。它涉及不同的方法来保护嵌入式系统从原型到部署的所有组件。




  3.高功耗嵌入式系统设计


  另一个日益严重的限制是微处理器硬件设计的功耗,以获得实时应用程序和设备的最佳性能。持续的挑战是如何部署一个晶体管数量不断增加且功耗比可以接受的嵌入式系统。在设计低功耗嵌入式系统时,高功耗有两个原因:


  首先,因为每个晶体管的功耗随着栅极密度的增加而增加,所以片上系统的功率密度设置为增加。因此,工程师们必须通过使用高效的系统架构设计来降低整个嵌入式系统的功耗,而不是仅仅依靠过程技术。


  其次,工程师们通过增加系统的频率来提高性能,降低功耗,从而消耗更多的电能。工程师也需要更多地关注设计选择。


  4.嵌入式系统设计的测试问题


  为了确保可靠的产品设计,进行深入的测试、验证和确认是另一个挑战。


  嵌入式硬件测试:这类似于嵌入式开发人员使用基于硬件的测试工具的所有测试类型。这是指根据产品要求测试系统性能、一致性和验证的嵌入式硬件。


  验证:确保功能验证是否正确实施。


  确认:确认产品是否符合要求,是否通过所有质量标准。




  5.安全关键嵌入式系统的功能安全性不足


  功能安全被认为是产品整体安全的一部分。嵌入式系统被认为是广义控制系统,它执行各种控制功能,需要自治、重新配置、安全、容错,并且需要消除所有不可接受的风险以满足功能安全要求。这些考虑极大地影响了它们在应用程序中的使用,在应用程序中,许多功能循环都在竞争计算资源的设计,因此,出现了许多计时和任务调度问题。


  6.增加成本和上市时间


  除了灵活性和安全性之外,嵌入式系统还受到成本的严格限制。


  在嵌入式硬件设计中,需要从开发到部署周期衍生出更好的方法,以处理数字电子元件和生产数量的成本建模或成本优化。嵌入式开发人员还需要解决设计时间问题,并在合适的时间将嵌入式设备推向市场。

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