嵌入式開發(fā)工程師大概是最好學(xué)的一群人，從單片機C語言，到數(shù)模電Linux都要會，從MCU/MPU，到DSP/SoC都得學(xué)。近些年流行物聯(lián)網(wǎng)，各種無線協(xié)議、低功耗和安全設(shè)計也要統(tǒng)統(tǒng)學(xué)起來，誰讓咱們是搞嵌入式的呢，得與時俱進(jìn)啊。

受益于這些強大的嵌入式開發(fā)者，物聯(lián)網(wǎng)在中國落地速度非?？?，如今已經(jīng)影響到了我們生活中的方方面面。

“前段時間大家都在談?wù)撃Π輪诬?，幾個80后的孩子，成了新一代年輕人創(chuàng)業(yè)的典范。對于我們這些做嵌入式技術(shù)的老兵來說，摩拜最吸引的地方則是物聯(lián)網(wǎng)模式，如果沒有物聯(lián)網(wǎng)，這么多單車管理起來相當(dāng)困難，也不可能短時間取得這么好市占率?！?/p>

4月17日，在博聞創(chuàng)意主辦的嵌入式技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢研討會上，中國軟件行業(yè)協(xié)會嵌入式系統(tǒng)分會副理事長何小慶說到。

嵌入式技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展研討會

時間：2018年4月17日

地點：康佳之星孵化器

嵌入式技術(shù)和IoT發(fā)展新趨勢

中國軟件行業(yè)協(xié)會嵌入式系統(tǒng)分會副理事長 何小慶

過去我們說物聯(lián)網(wǎng)，大多基于萬物互聯(lián)的概念，也就是傳感器網(wǎng)絡(luò)與終端、云的結(jié)合。近年來人工智能（AI）的火爆，又給物聯(lián)網(wǎng)加了一層定義——萬物智能，這也給了物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)者指出了一個新的開發(fā)方向。

萬物是不是有必要都智能呢？暫時不好說，但何小慶認(rèn)為嵌入式和物聯(lián)網(wǎng)未來有三大主要的基礎(chǔ)方向是不能動搖的，第一是互聯(lián)互通，第二是綠色環(huán)保，也就是低功耗，第三是Safety和Security，可以理解為穩(wěn)定與安全。

為什么那么多芯片公司做物聯(lián)網(wǎng)，沒看到賺大錢的呢？

答案可以參考過去幾年半導(dǎo)體行業(yè)的瘋狂并購，目的就是降低成本、提高利潤，這也是目前物聯(lián)網(wǎng)芯片最需要的。

何小慶舉了高通（Qualcomm）收購恩智浦半導(dǎo)體（NXP）的例子。雖然合并還未完成，但今后NXP的方向一定是汽車電子，和嵌入式物聯(lián)網(wǎng)，與此同時由于資源整合，他們物聯(lián)網(wǎng)芯片的性價比會更高。

何小慶認(rèn)為：“ 物聯(lián)網(wǎng)會驅(qū)動整個芯片產(chǎn)業(yè)向更安全、更低成本，更高性能，更低功耗這幾個方面發(fā)展，預(yù)計今年會比2017年看到更多更好的物聯(lián)網(wǎng)芯片，MCU將會是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域最主要的表演者。并購會把物聯(lián)網(wǎng)帶到一些專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域里，而這些領(lǐng)域原來嵌入式通用處理器不太會涉及，都是小型技術(shù)公司在做。半導(dǎo)體大廠并購小公司后的加持，會讓這些市場發(fā)展會更好更快，比如自動駕駛、計算機視覺、人工智能等?！?/p>

這樣的例子也很好找，比如英特爾先后收購Movidius和Mobileye進(jìn)入計算機視覺領(lǐng)域，因為無人駕駛需要。這種收購趨勢在未來在垂直應(yīng)用市場里還會更多，因為大公司花錢收購創(chuàng)新小公司，比自己花時間成本去從頭研發(fā)劃算得多。

同樣對新創(chuàng)公司來說，做智能手機、移動處理器這類已經(jīng)很難，但越靠邊緣的生態(tài)環(huán)境越容易建立，比如做一個傳感器網(wǎng)絡(luò)的邊緣節(jié)點處理器，這就是最近也很火的“邊緣計算（edge computing）”。

什么是邊緣計算？何小慶引用美國韋恩大學(xué)WeiSong Shi教授論文上的定義：Edge Computing是一種賦能技術(shù)，計算在網(wǎng)絡(luò)的邊緣可以完成，數(shù)據(jù)下行也可以，也可以讓數(shù)據(jù)上行，平衡整個物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)。

與邊緣對應(yīng)的是中心，中心就是云。

物聯(lián)網(wǎng)離不開云，云計算目前可以分成三類：第一類是軟件即服務(wù)（SaaS），第二類是平臺即服務(wù)（PaaS），第三是架構(gòu)即服務(wù)（IaaS）。

曾幾何時，物聯(lián)網(wǎng)剛興起時，中國曾涌現(xiàn)出很多為物聯(lián)網(wǎng)提供云平臺的初創(chuàng)企業(yè)，如今都被大公司剿殺干凈?，F(xiàn)在我們看到最多的幾家無非是亞馬遜AWS、微軟Azure和IBM Watson，國內(nèi)的有中國移動OneNet、廣州機智云GizWits和阿里云。

未來物聯(lián)網(wǎng)云平臺最大的機會在哪呢？何小慶表示，智能汽車、智慧城市監(jiān)控系統(tǒng)合智能制造這三個領(lǐng)域?qū)l(fā)展最快。

為了占領(lǐng)這些制高點，很多公司開始推出自己的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，即使這個領(lǐng)域不是他們擅長的。微軟來了，Micrium來了，慶科來了，華為來了，谷歌來了，海爾來了，阿里來了，亞馬遜也帶著FreeRTOS來湊熱鬧，更不用說ARM這個本來就想主導(dǎo)這個市場的硬件IP公司——他們2014年就推出了Mbed OS。

然而尷尬的是，截止2016年市面上使用最多的物聯(lián)網(wǎng)OS還是Linux，其他OS加在一起還不夠看的。

最后，何小慶預(yù)測2018-2019年，嵌入式技術(shù)會在半導(dǎo)體、軟件和通信三大支柱支持下有突破性發(fā)展；到2020年，物聯(lián)網(wǎng)的操作系統(tǒng)和無線通信技術(shù)會趨于成熟，人工智能會推動處理器技術(shù)發(fā)展；物聯(lián)網(wǎng)芯片和云端的基礎(chǔ)架構(gòu)，也會在2-3年內(nèi)成熟。

阻止ARM架構(gòu)統(tǒng)一世界，就靠你了

“現(xiàn)場有沒有人了解過RISC-V呢？” 武漢聚芯微電子架構(gòu)師胡振波上來就提了這么一個問題，結(jié)果到場工程師只有十分之一表示了解過。

作為處理器架構(gòu)中一顆冉冉升起的新星，RISC-V可是被很多公司寄予“終結(jié)ARM統(tǒng)一世界”厚望的，不少國家還把它作為國家標(biāo)準(zhǔn)指令集，因為這種架構(gòu)誕生的目標(biāo)就是成為一種完全開放、真正適合硬件實現(xiàn)且穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)指令集，可以被任何學(xué)機構(gòu)或商業(yè)組織自由使用。

武漢聚芯微電子架構(gòu)師 胡振波

胡振波大致介紹了RISC-V的發(fā)展史。它2010年發(fā)源于伯克利大學(xué)，由于受夠了現(xiàn)在處理器架構(gòu)的復(fù)雜性和知識產(chǎn)權(quán)限制，計算機體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域泰斗David Patterson當(dāng)時大力支持和推動這款指令集。從第一代RISC-I開始，不斷發(fā)展到今天的第五代RISC-V。

2016年成立的RISC-V基金會，如今已有包括Google、西部數(shù)據(jù)在內(nèi)的大公司加入，中國廠商有***晶心（Andes）、華為、***聯(lián)發(fā)科、杭州中天微（C-Sky）等

RISC-V是一種全新的指令集架構(gòu)，指令集架構(gòu)簡稱為ISA，是處理器的靈魂。舉幾個大家耳熟能詳?shù)睦?，在服?wù)器和桌面電腦方面，以英特爾為代表的X86架構(gòu)高性能CPU占壟斷地位，在移動手持和嵌入式設(shè)備領(lǐng)域，則基本上是ARM的天下?，F(xiàn)在ARM還在侵蝕x86的服務(wù)器和桌面設(shè)備領(lǐng)域，大有一統(tǒng)天下的氣勢。

在這種背景之下，RISC-V誕生了。

RISC-V架構(gòu)技術(shù)上的特點可以總歸為三點，模塊化、極簡、可擴展。

模塊化指令集，再配合一些擴展指令集，面對不同的應(yīng)用，可以通過不同的模塊組合來實現(xiàn)。

“極簡”體現(xiàn)在這幾個方面，傳統(tǒng)ARM架構(gòu)篇幅有數(shù)千頁，RISC-V架構(gòu)只有小于三百頁，且一套指令集支持所有架構(gòu)，基本指令集僅40余條，加上其他長用模塊指令集總數(shù)也僅幾十條。

“可擴展”也是一個特點，因為傳統(tǒng)ARM指令不允許做指令集擴展，RISC-V則有一套很方便的方法讓你做擴展。

當(dāng)前主流的RISC-V版本盤點

從RISC-V目前的發(fā)展現(xiàn)狀來看，由于其通用、免費和開放的特性，很多大公司開始為其背書，下表就是一些在公開新聞稿中表示過將支持RISC-V的大公司。

站在自主知識產(chǎn)權(quán)的角度，我國曾大力發(fā)展自主可控的CPU指令集架構(gòu)，然而自主可控與普世通用生態(tài)存在天然的矛盾，不管ARM、MIPS，還是x86、Power PC，任何一種國外商用處理器架構(gòu)都不能真正實現(xiàn)國產(chǎn)自主可控。

胡振波表示，RISC-V的到來，很好地解決了這個問題。首先，它是開放基金會組織定義標(biāo)準(zhǔn)，免費且不存在被國外公司所控制的問題?；饡M織、中國公司和個人都可以加入成為會員。另外它在全世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展，產(chǎn)生全新的生態(tài)，普世通用指日可待。結(jié)合這兩點來看，只有RISC-V這個架構(gòu)才能真正實現(xiàn)國產(chǎn)自主的指令集架構(gòu)。

胡振波還展示了他設(shè)計的基于RISC-V架構(gòu)的“蜂鳥”E200系列處理器，與ARM Cortex-M0+的對比。據(jù)悉這是中國大陸目前唯一一款開源的RISC-V架構(gòu)處理器內(nèi)核。

對于與ARM內(nèi)核的關(guān)系，胡振波認(rèn)為做行業(yè)應(yīng)用繞不開ARM，RISC-V作為一個全新的免費架構(gòu)，自然就要處理和ARM的關(guān)系。ARM在既有的壟斷領(lǐng)域會繼續(xù)保持強勢，永遠(yuǎn)都不可能會替代掉，但在一些新興領(lǐng)域，比如說IoT、AI、邊緣計算、數(shù)據(jù)中心，RISC-V與ARM應(yīng)該是共贏互補的關(guān)系。

真實設(shè)備能做的，虛擬化能做得更好

現(xiàn)在有這么多的嵌入式設(shè)備，不管產(chǎn)品維護(hù)還是更新都是個問題，能不能把我們的設(shè)備放到虛擬化的系統(tǒng)當(dāng)中去，達(dá)到電信級別一樣的7*24小時不間斷運行？ 能不能想裝什么OS就裝什么，不用換硬件？

風(fēng)河公司的Linux專家、高級工程師黃運介紹了他們最新的面向工業(yè)4.0的霧計算平臺Tintanium Control，可以很好地解決這個問題。

風(fēng)河公司高級工程師Linux專家 黃運

一個具體的例子，普通客戶希望看到他購買的產(chǎn)品的制造流程，比如買一輛車，下單后能在手機APP上看到它的制造過程；制造商這邊，也希望可以把起來進(jìn)行分析。于是就有了如下圖的虛擬化流程：圖的左邊從Level 1到3是傳統(tǒng)的數(shù)字化控制執(zhí)行單元與App對接，右邊是這塊服務(wù)交給虛擬化去做后，節(jié)省了很多步驟，包括防火墻的成本，同時還能保證生產(chǎn)系統(tǒng)不被客戶系統(tǒng)入侵。

風(fēng)河這套用于工業(yè)虛擬化的系統(tǒng)具有幾大特性：可靠性、可管理性、實施和可拓展性、安全性以及通用標(biāo)準(zhǔn)。

風(fēng)河這款產(chǎn)品的軟件組成是什么樣的？請看下圖。

最重要的一點，虛擬化后要怎么做故障恢復(fù)呢？舉例說明，左右都是虛擬機（VM），平時做1:1備份，當(dāng)左邊這主機宕機被偵測到后，立即把業(yè)務(wù)動態(tài)遷移到右邊運行，同時進(jìn)行左機維修即可。

據(jù)黃運介紹，目前風(fēng)河提供的Tintanium Control有兩個版本，一個是用于電信的，一個是用于工業(yè)控制。何小慶老師稱這個軟件為電信和工業(yè)領(lǐng)域的VMware，這樣你就好理解了吧。

快速部署從端到云的IoT應(yīng)用

在嵌入式和工業(yè)控制領(lǐng)域有著30多年經(jīng)驗的研華，無論在硬件、軟件還是云平臺上，都是大神級別。會上，研華科技IoT嵌入式平臺事業(yè)群華南區(qū)經(jīng)理譚亮鋒詳細(xì)介紹了公司在嵌入式和物聯(lián)網(wǎng)方面的產(chǎn)品和布局。

研華科技IoT嵌入式平臺事業(yè)群華南區(qū)經(jīng)理 譚亮鋒

研華主要通過以下四個方式與途徑，驅(qū)動嵌入式物聯(lián)網(wǎng)的落地：

1、嵌入式運算平臺方面，囊括全系列x86和ARM平臺，有不同尺寸的方案，在所有硬件產(chǎn)品的基礎(chǔ)上搭配WISE軟件，基于不同的場合選擇不同的軟件去使用。

2、無線方面，收購了一家無線專業(yè)公司，推出M2.COM模塊，可以在不同的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景，用不同的設(shè)計方案，搭配出不同的組合方式。譚亮鋒稱，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)有三個非常重要的技術(shù)，一是傳感器，二是無線，三就是運算，目前在全球沒有一家公司能夠把這三項技術(shù)很好地整合，也沒有標(biāo)準(zhǔn)可言，而研華通過M2.COM模塊做到了。模塊上面有用來運算的MCU，有無線功能，還有專業(yè)廠商的傳感器，客戶在不同的應(yīng)用場合，會有不同的傳感器的需求，所以可以選擇不同的傳感器接口、供電方式以及電池容量，做成不同尺寸的底板。然后搭配M2.COM的模塊一起使用。

3、IoT軟件部分，目前已經(jīng)開發(fā)到了WISE-PaaS 2.0的版本。如下圖，最底層是物聯(lián)網(wǎng)傳感節(jié)點層，可以采集多種傳感器的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)送到網(wǎng)關(guān)或云端；再上一層，邊緣運算或網(wǎng)關(guān)層，這個層級有多種物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)及邊緣智能服務(wù)器，把從物端或設(shè)備端的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，分析處理，并轉(zhuǎn)為物聯(lián)網(wǎng)的MQTT協(xié)議后，把數(shù)據(jù)送到云端；第三層，也就是平臺層（PaaS）或軟件中間層。最高一層是應(yīng)用層，也就是SaaS層，這部分研華并不涉及，而是有客戶或具有行業(yè)經(jīng)驗的軟件開發(fā)商來進(jìn)行。

4、智能化終端和系統(tǒng)上，有不同平臺處理器的網(wǎng)關(guān)，對物端或者設(shè)備端的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和傳輸，我們稱之為邊緣智能服務(wù)器。在物聯(lián)網(wǎng)，尤其是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，邊緣運算具有非常關(guān)鍵的作用，它可以解決無效數(shù)據(jù)造成的網(wǎng)絡(luò)擁堵和服務(wù)器過載問題，還具有輕量數(shù)據(jù)庫，輕量分析的功能。

小組討論

在會后的小組討論上，現(xiàn)場觀眾也就嵌入式技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)踴躍提問， 這里挑選幾個有趣的問答分享一下。

一位觀眾問，RISC-V架構(gòu)的MCU會不會顛覆現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域？

胡振波認(rèn)為，在中國，這個還存在爭議。因為ARM目前在中國的強勢，超過在其他國家，美國很多公司已經(jīng)接納RISC-V，但中國整體接納程度偏低，最大的問題是IoT的軟件生態(tài)還是以ARM為主，大家做起來都熟門熟路。但是在最邊緣端的、封閉或半封閉的應(yīng)用，生態(tài)性沒有那么強，使用RISC-V的可能性就很大。

何小慶也補充道，RISC-V在中國有點尷尬，有兩種處理器架構(gòu)是能夠接受的，一種是像ARM這種生態(tài)環(huán)境已經(jīng)建設(shè)起來的。另外一種是架構(gòu)自主可控，得到政府支持的，可以架構(gòu)上創(chuàng)作一套層級，自己設(shè)計出一款芯片，就算是自己的，這種項目至少能夠得到政府各方面的支持，這個企業(yè)也可以生存。RISC-V正好在中間，未來到底怎么去看這樣一種開源的處理器核，我覺得首先在學(xué)術(shù)界是會有一定爭執(zhí)。但至少RISC-V得到了高校計算機結(jié)構(gòu)體系教育系統(tǒng)的認(rèn)可。

一位觀眾問，智慧城市、智慧家庭是一個很大的市場，我們看到小米的模式只是自己的產(chǎn)品，此外還有阿里模式，華為、美的在天貓商店賣的商品都支持阿里云或是相應(yīng)的PD，您更看好哪種模式？

何小慶認(rèn)為，這兩種模式，一個是硬件廠商做法，比如說小米或蘋果，另外一個就像阿里這樣的互聯(lián)網(wǎng)公司，從APP入手。短期之內(nèi)應(yīng)該還是蘋果和小米這樣的模式更容易成功，而且用戶體驗會好一些。并不是不認(rèn)同阿里這種模式，兩三年前微信也推出過微信硬件，但現(xiàn)在不知道還在不在？互聯(lián)網(wǎng)公司，包括谷歌也推出過一些智能家居，想通過軟件或者通過云，通過云管端的模式來玩，這種想法蠻好，但是真正到落地的時候不太容易成功。如果你是做智能家居的，我更看好像雷軍這樣的生態(tài)鏈，我以前不喜歡小米的產(chǎn)品，但是現(xiàn)在只要一般家里用的東西我都可以買來試一試，性價比OK，用戶體驗也還好，一個APP基本上都可以看的到。

還有一位觀眾問到，怎樣理解邊緣計算和AI之間的關(guān)系？

何小慶表示，邊緣計算這個概念是人工智能在物聯(lián)網(wǎng)或嵌入式系統(tǒng)里面的一個衍生，或者說一種實現(xiàn)方式。我們設(shè)想，如果所有的人工智能全部都在數(shù)據(jù)中心或者云端計算，那智能汽車肯定是不要坐了。智能汽車是一個最極端的應(yīng)用場景，它的發(fā)展是人工智能推動的，所以一定要把海量大數(shù)據(jù)的算法成果加載到汽車的本地計算單元上。我覺得未來最理想的邊緣計算實現(xiàn)模式，應(yīng)該是聯(lián)動的，就是可以在云端進(jìn)行設(shè)置，填寫一些參數(shù)，然后由系統(tǒng)自動的去分派哪些任務(wù)在邊緣完成，哪些任務(wù)在云端完成，而且可以動態(tài)調(diào)整。但是我同意研華的做法——定制化的，不是定制化的話出了問題怎么辦？但是我認(rèn)為最理想的模式是靠云端的AI計算、識別出來，然后在系統(tǒng)中去分派，哪些是可以學(xué)習(xí)、調(diào)整的。

交流會在大家踴躍的提問和熱烈的探討中圓滿結(jié)束！通過這次活動讓嘉賓彼此有了更深度的了解，而這種學(xué)習(xí)與探討相得益彰的交流形式，也讓聽眾有了更深入的認(rèn)識。