在开发嵌入式物联网设备时，硬件设计被视为物联网产品成功的关键组成部分。为了确保嵌入式物联网产品满足所需功能，功耗低、安全可靠，嵌入式物联网设备制造商在这些设备的硬件设计阶段面临许多挑战。随着物联网的出现，由于连接设备的快速发展，嵌入式系统市场出现了大幅增长。

嵌入式系统在物联网中的作用

物联网（IoT）被定义为一个过程，其中对象配备有涉及硬件板设计和开发的传感器，执行器和处理器，软件系统，Web API和协议，它们共同创建了嵌入式系统的连接环境。这种连接环境允许技术跨多个设备，平台和网络连接，创建一个通信网络，彻底改变我们与世界进行数字交互的方式。例如与我们的环境，社区和家庭的互动和行为，甚至与我们自己的身体。

我们周围的嵌入式系统采用商业系统的形式，如自动售货机，智能信息亭，AC控制器，联网汽车，酒店票据打印机等，它们能够执行独特的各种操作。因此，在设计这些嵌入式物联网系统时，需要针对特定​​功能进行设计，具有良好的产品设计质量，如低功耗，安全架构，可靠的处理器等。但是，设计嵌入式物联网硬件系统不简单。

在嵌入式系统上运行应用程序缺乏必要的灵活性

随着对连接设备的需求不断增长，嵌入式系统需要与异构设备协同工作，并适应不同的网络架构，以应对实时环境中的新功能和性能。由于这种不断增加的技术应用和新应用部署的情况，嵌入式系统设计人员在开发嵌入式物联网系统时面临着几个灵活性方面的问题，

例如：
  •   确保新服务顺利整合的问题
  •   难以适应新环境
  •   硬件和软件设施经常变化
  •   小尺寸芯片的封装和集成问题，重量轻，功耗低
  •   开展能源意识操作等

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地执行。由于所有嵌入式组件都在高度资源约束和物理上不安全的情况下运行，因此工程师在确保这些嵌入式组件的安全性时经常遇到问题。这些系统必须设计和实现为健壮和可靠，并且必须使用加密算法和安全程序来保护。它涉及保护嵌入式系统的所有组件从原型到部署的不同方面。

嵌入式系统设计的高功耗

另一个日益严重的限制是微处理器硬件设计的功耗，以便从实时应用和设备中获得最佳性能。持续的挑战是如何部署具有越来越多的晶体管并具有可接受的功耗比的嵌入式系统，在设计低功耗嵌入式系统时，有两个高功耗的原因：

首先，因为每个晶体管的功耗随着栅极密度的增加而增加，因此，工程师必须通过使用高效的系统架构设计而不是仅依靠工艺技术来降低整体嵌入式系统的功耗。

其次，工程师通过增加系统的频率来达到更好的低功耗性能，从而消耗更多功率，工程师也需要更多地关注设计选择。

嵌入式系统设计测试中的问题

为确保可靠的产品设计，进行深入的测试，是另一项挑战。

  •   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，是根据产品要求对系统性能、一致性进行测试。

  •   验证：确保功能是否已正确实施，参考确保产品是否符合要求并通过所有质量标准。

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通用控制系统，其执行需要自主性，重新配置，安全性，容错性的各种控制功能，并且需要消除所有不可接受的风险以满足功能安全要求。这些考虑因素极大地影响了它们在应用中的使用，其中许多功能循环竞争计算资源的设计，由此产生许多定时和任务调度问题。

增加成本和上市时间

除了灵活性和安全性之外，嵌入式系统受到成本的严格限制。在嵌入式硬件设计中，需求源于从开发到部署周期获得更好的方法，以便利用数字电子元件和生产数量来处理成本建模或成本最优化。硬件/软件代码设计人员还需要解决设计时间问题，并在适当的时间将嵌入式设备推向市场。

来源：今日头条