泛在计算时代的嵌入式系统

作者: admin 分类: 体育 发布时间: 2019-06-04 11:26

  清醒认识物联网

  问:为何说物联网现在还没有成熟?

  答:回顾计算与应用的三次发展浪潮,第一次浪潮始于大型机时代,产生于上世纪80年代。第二阶段以PC机为主,始于上世纪90年代初,由于PC互联,诞生了互联网。第三个阶段是无处不在的泛在计算,产生了物联网。

  但物联网的成熟还要有个过程,估计需要一二十年才会有相应的应用模式。首先,90年代末,我们谈论嵌入式系统(后PC),2009年提出了智慧地球、物联网。预计应该再过七八年才会出现今天互联网一样的成功商业模式。

  我们可以回顾第二次浪潮是怎么走过来的:PC机出现十年后才有了互联网;Yahoo开创了互联网运营的成功商业模式,后来Google和阿里巴巴等成功运行了这种商业模式,前后历时十左右。因此要诞生一种成功的商业模式需要时间。在物联网发展中,首先要发现物联网的雅虎,找到成功的商业模式。

  问:物联网为嵌入式系统带来哪些机会?

  答:物联网包括感知层、网络层和应用层。实际上,最下面的感知层在物联网产业链里只占8%,感知层包括RFID、传感器等物理设备。网络层,即系统集成的费用、价值只占20%~30%。因此,物联网里硬设备/看得到的东西在产业链里只占30%~40%,真正的产业效应是在应用和服务,即软件产业上。可见,物联网产业不是生产型的产业,而是信息服务的产业,这是物联网的本质。例如,提出智慧地球的公司不是芯片公司,而是做信息服务的IBM公司。

  问:物联网有哪些关键技术?

  答:物联网是信息和物理的融合。美国把CPS(信息融合物理系统,Cyber-PhysicalSystems)作为计算机的一个颠覆性的革命而提出来。因为现在有了计算机,它的处理对象是数字的。而物联网/CPS要处理的对象是连续的,跟时间有关,原有的计算体系实际上已不适合物联网/CPS。

  问:CPS有何特征?

  答:CPS融合了3C:计算、通信和控制。尤其控制很重要,因为所有的设备都要控制,因此需要嵌入式系统。

  但是难点有几个:⒈对象现在不是静态的,而是动态的。⒉嵌入式设备要连起来,这不是一件简单的事情。很多人一定还记得,比尔盖茨在90年代末曾提出了维纳斯计划,要实现智能家庭/智能冰箱/智能洗衣机等联网,最后以失败告终。这其中有两个原因,第一是不合时机;第二,一些设备本身不具备联网、浏览器等功能。这怎么办?人们在总结了这些功能之后,就提出了信息平台的中间件OSGi(Open Service Gateway Initiative)架构,由众多公司和机构组成了开源组织OSGi联盟,针对汽车电子、家庭网络、移动设备和工业环境等特定领域的与互联网连接的中间件。

  问:成功的物联网应该是什么样?

  答:必定有一朵云计算;否则将会是一堆废铜烂铁。同时,云计算要有地上具体应用的对象;否则将是一朵浮云。

  目前云计算已在日本落地。汽车已成信息终端:通过云计算平台GAE(GoogleAppEngine)实现汽车远程信息服务;还有新型急救医疗系统、电力银行和电影院的实况转播等。如果物联网没有后面的云计算,也就没有后面的60%、70%的真正的应用,同样道理,如果云计算不落地,永远只是一个流云。日本自认为有三朵云落地车联网、智能电网、混合云。所以物联网和云是分不开的。

  嵌入式系统新理念Smart System

  问:有的公司的战略叫Smart System,有的叫Intelligent System,它们有区别吗?

  答:都是一样的。2011年4月,Intel、微软、通用汽车、高通、飞思卡尔、ARM、TI和三星等公司在旧金山联合成立了Smart技术世界。Smart System(智能系统或智慧系统)的特点是:⒈处理器不是我们以前用的最简单的8位处理器了,而是32位处理器或SoC。⒉内含高层次的嵌入式操作系统。⒊有联网功能,彻底解决原先嵌入式系统的孤岛现象。

  新理念带来新技术

  问:这会对嵌入式系统带来哪些新的技术革命?

  答:嵌入式设计要从面相对象到面相角色转变,物联网的计算是跟时间有关的。第二,需要软硬件协同设计技术。第三,需要嵌入式软件建模、自动分析和验证技术。

  问:难点是哪些?

  答:嵌入式系统是面向特定应用的专用系统。因此,可用软硬件协同设计把该特定应用的多余的软硬件裁减掉,其中也包括OS。

  另外,从动车事故等看出,可靠性是嵌入式系统最大的问题,但嵌入式系统的很多设计是在开源上完成的,需要把开放的嵌入式系统改造成封闭的专用系统。甚至于你可以到把OS裁到不像OS,甚至没有OS的这一历史,那么为什么嵌入式系统还要有OS呢?我的对象目标都已经定了,还要有文件调度,所以这个方式已经失去了意义,应该向无操作系统(演变为Event驱动)的嵌入式系统方向发展。

  第三,要有一些新的建模、自动分析和验证技术。特点是具有形式化描述和图形化建模;自动生成TML级代码,进行相应系统的仿真;自动分析、评估和测试;Cofluent(汇合的)建模和验证工具,涵盖多核、实时嵌入式系统等。

  新的建模、自动分析和验证工具优势明显。据ArthurD。Little公司的调研项目显示,使用基于模型的设计,开发成本大大低于传统的开发方式。例如英国BAESystems公司的两个小组,分别使用两种模式开发同一个软件无线电(SDR)项目,结果基于模型的设计流程比传统的流程节省了约80%的时间。

如果觉得我的文章对您有用,请随意打赏。您的支持将鼓励我继续创作!