干货速学，嵌入式技术发展的一些思考

行业里有一句理解嵌入式的俗语：“嵌入式，就是把写的应用程序，嵌入到芯片里面去执行！”

本文就和大家探讨一下嵌入式的概念、以及基于现代化发展“嵌入式技术”未来的一些思考。

嵌入式，通常指的是嵌入式系统，其英文术语为“embedded system”。而嵌入式开发，实质上就是对这类系统的开发工作。根据IEEE（美国电气和电子工程师协会）的定义，嵌入式系统是“用于控制、监视或辅助机器和设备操作的装置”。

相比之下，国内学术界给出了更为具体且易于理解的定义：嵌入式系统是以应用为核心，依托计算机技术，其软硬件可根据需求进行裁剪，特别适用于对功能、可靠性、成本、体积和功耗有严格要求的专用计算机系统。

以应用为核心，意味着嵌入式系统具有明确的实际应用目标。依托计算机技术，则表明它实质上是一种特殊类型的计算机。软硬件的可裁剪性，彰显了其高度的灵活性和可定制性。作为专用计算机系统，“专用”与“通用”形成对比。我们日常使用的个人PC、笔记本电脑和数据中心服务器等，由于可用于多种用途，因此被视为“通用计算机系统”。

那么，嵌入式系统具体应用于哪些“专用”领域呢？以下是一些实例：

个人通信与娱乐系统领域，如手机、数码相机、音乐播放器、可穿戴电子产品以及PSP游戏机。

家电类产品，例如数字电视、扫地机器人和智能家电。

办公自动化设备，包括打印机、复印机和传真机。

医疗电子类产品，如生化分析仪、血液分析仪和CT设备。

网络通信类产品，涉及通信交换设备、网络设备（如交换机、路由器和网络安全设备）。

汽车电子类产品，涵盖引擎控制、安全系统以及汽车导航与娱乐系统。

工业控制类产品，如工控机、交互式终端（POS、ATM）、安全监控、数据采集与传输以及仪器仪表。

军事及航天类产品，包括无人机、雷达和作战机器人。

嵌入式处理技术的未来如何？

从技术层面审视，嵌入式系统将迈向更高能效的境地，毕竟，在国家提倡节能环保的概念下，这不仅有助于能源的节约，还促进了电子产品向环境可持续性的方向发展。

当然，还将进一步深化与人类的交互体验，例如，更先进的自主机器人将执行各种任务，极大提升生活的便利性。此类系统还将具备强大的数据采集、分析能力，并能对日益增长的数据做出迅速响应。

所以说，嵌入式是人类美好幸福生活的关键不过分吧。

为了实现这一未来愿景，嵌入式处理器必须持续进化：它们需在智能化程度提升的同时，降低功耗。此外，经济实惠、高度集成以及直观的嵌入式软件和工具支持也是不可或缺的要素。

基于对行业的洞察以及从客户那里获取的信息，所有嵌入式处理产品系列都呈现出以下三种明显趋势，这也是它们的核心功能所在：

集成更多感应功能：

以智能城市为例，能源管理系统可利用数据监测和控制建筑物的能源使用，从而减少浪费并降低成本。公共安全系统也可增添智能功能，以发现和应对紧急情况，确保城市安全。

在智能家居领域，互联设备构成的生态系统可为居民带来能耗降低、舒适性和安全性提升等多重益处。而电网基础设施的升级也需要更可持续和可再生的能源，以及实时数据处理的嵌入式智能。这仅仅是众多快速发展中的应用场景之一，它们共同提升了我们生活的质量和便利性。

在每个嵌入式系统中实现人工智能：

无论是智能安防摄像头还是自主机器人，使每个系统实现智能化已成为常态。

随着各领域对自动化（尤其是智能自动化）的需求日益增长，设计工程师将更多的特性和功能应用到系统中，使其能够处理持续增长的数据、做出明智决策并快速响应。边缘智能将成为智能自动化系统的核心，意味着数据在采集传感器附近进行计算，从而实现更安全、更快速且可靠的处理。

例如，在工厂环境中，摄像头持续监测设备以检测和预测机械故障。若将数据发送到云端进行处理和分析，再等待停止装配线的决定，可能会影响质量和吞吐量并增加成本。而边缘智能的实现则可使装配过程在需要时瞬间停止。

易用性加速产品上市：

客户面临着尽快将新产品和创新成果推向市场的挑战，因此嵌入式系统的易用性变得尤为重要。客户需要快速、可靠地创建差异化功能，并能灵活应对不断变化的市场条件和客户偏好。

嵌入式处理产品系列及其配套生态系统必须易于设计使用，同时提供强大的支持，帮助客户满足所有嵌入式需求、加速产品上市，并为设计人员留出更多时间进行创新。

应用牵引着嵌入式技术的发展方向

不难看到，人类对信息获取、表征、传递、处理和使用的不懈追求，不断推动着嵌入式技术的发展，使其在每个时代及其不同阶段都展现出独特的特征。

在工业化时代，嵌入式技术最早应用于仪表控制、工业装备及自动控制等领域；而进入信息化时代，家电、计算机、通信及网络的迅猛发展，同样离不开嵌入式技术的支撑。

随着虚拟现实、大数据、云计算、物联网、5G、区块链、人工智能等时代热点的涌现，网络直播、人脸识别、智能家具、自动驾驶、智慧城市等海量应用也应运而生。智能手机、多用途无人机、智能辅助汽车、机器人等产品琳琅满目，嵌入式应用需求日益丰富多样。

如今，物联网、大数据、人工智能技术快速落地，嵌入式技术也以更大的广度和深度融入人类生活。应用场景的不断扩展和革新，对嵌入式系统软硬件生态提出了更多要求。

早期，嵌入式技术主要面向工业控制，微控制器是其主要代表。但很快，面向信号处理、图形处理的DSP（数字信号处理器）、GPU也应运而生。

2010年以后，随着应用场景和服务内容的不断丰富，嵌入式系统芯片种类迅速增长，复杂度也呈指数级提升。飞机、汽车、手机、手表等不同应用领域都出现了定制的异构、多核嵌入式SoC系统芯片。这种快速发展和不断细分的应用场景要求嵌入式系统更加专业化、定制化，而人工智能的陆续落地将进一步加剧这一趋势。

因此，面向应用场景定制专用处理器是未来嵌入式系统的发展方向。

同时，处理器功能的日益复杂和应用场景的多样化也对软件生态提出了更高要求。随着嵌入式系统在金融、飞机、汽车、核电等高安全领域的应用日益广泛，其安全性、可靠性、可信任性也成为关注焦点。

为此，各行各业制定了各种软硬件研制规范、标准及过程管控体系，并研制出相应的处理器和操作系统。然而，随着应用复杂度的不断提升和嵌入式系统规模的不断扩大，如何满足安全性、可靠性、可信任性等特性的设计方法仍需进一步探索。

总之，应用将持续牵引嵌入式各项技术协同、可持续发展。