觀點：未來的嵌入式設計將是什么樣子？

未來，一直在改變的嵌入式系統設計環境會持續的進化。開發環境該如何變化來進行適應改變呢？Cypress半導體公司的Ata Khan有一些自己的觀點。

嵌入式處理器現在已經無所不在，幾乎所有用電的設備都會有一個嵌入式處理器對各種應用進行控制或(和)運算。三十多年來，價格的不斷下降和運算和控制能力不斷的提升推動了這些處理器的繁榮昌盛和多樣化。

摩爾定律、競爭的壓力和消費電子設備的不斷創新，使得在不久以后，我們日常用到的嵌入式處理器將與主流的計算機處理器具備一樣的處理能力。

許多的這些創新都是由人們的消費行為所推動的，人類的行為一般會忽視線性的改進，而是傾向于指數級的改進，因此驅使出更多功能和更加復雜的強大系統。正因為這樣，如今的消費電子設備需要配備一個三倍MIPS于需要的處理能力的嵌入式處理器，上G容量的內存，并且要求通過所有流行的通信協議連接至網絡，這要求硬件(處理器)、軟件開發工具、操作系統或者編譯器不能出問題。另外，嵌入式設計者本身也需要理解最新的硬件和軟件并利用它們設計出可以市場化的應用。

然而，必須看到一個實際的問題是人類的設計能力“帶寬”遠遠跟不上處理能力上升的程度。因此，復雜度的提高使設計被延期，簡單的增加人手并不能解決生產力提升的問題，正如一些書籍里面指出的那樣，比如暢銷已久的著作《The Mythical MAN-MONTH》一書。

目前設計的形勢

設計一個現代嵌入式系統是件復雜的多任務工作。第一步是定義該產品的潛在用戶的行為需求，并了解競爭的前景和應對的方案。

下一步是決定公司已有的資源是否能減輕或關聯能夠實現的系統規格，比如軟件、工具、處理器和其他需要的元器件。這些工作在實際軟硬件工作開始之前必須完成。

一旦確定設計起步的前期工作完成了，最為艱巨的硬件和軟件設計就要開始了。有代表性的，嵌入式設計包括三個主要的模塊：處理運算、數字(外圍和邏輯)、模擬(傳感和控制的物理接口)。

一個系統多半是由以上三個模塊的各種元器件構成，這三個模塊由硬件和軟件的接口進行聯系。一旦一個設計在軟件和硬件上“定型”了，再要改變的話很困難且需要花費時間和金錢，因為系統模塊之間的軟硬件具備互操作性。

嵌入式設計者需要搶在競爭對手之前將產品上市，以取得市場先機并充分重新利用投資、知識產權和工具，他們選擇的架構和設計平臺必須靈活并可修改。

這些工具和器件必須具備很強的靈活性來應對變化（事實上，變化無時無刻不發生），同時需要利用產業生態系統來獲得大的開發社群和標準組織的支持。

這些挑戰集合的結果是開發周期越長，設計需要變更的可能性就越大，這同時又讓開發周期變得更長，從而形成惡性循環。因此快速的產品開發不僅能提供成本的優勢，還能降低開發風險并提供最及時的用戶反饋并領先于市場。

新的設計思路

假定一個典型的嵌入式系統包括處理、數字、模擬三個模塊，而該系統需要合適的軟件將各個模塊聯系起來，開發者一般會提出下面的問題：

1. 我們如何確定我們正在加速整個系統的設計進程？Amdahl定律進行了解釋，整個項目進程中的一個個連續的部分的狀態決定了全部的有潛力的改進。因此，一些基礎的流程必須進行改變。

2. 我們如何加速學習的進程來聚焦于讓設計更快的市場化？經驗告訴我們采用階梯式的細致工作比到最后再進行測試更加有效。這樣的必然結果是bug越早被找出來，改進的成本就越低。

3. 如何降低總體設計的工作量？換句話來說，系統的哪些部分可以被智能的重復使用來節省時間和工作量。

4. 我們如何在所有的設計流程中執行設計變更？在設計初期的設計變更比較容易進行執行。因為整個設計流程的互相聯系，在設計定型之后再進行設計變更往往就不太容易了。

5. 如何進行硬件和軟件的升級？因為各種通信端口的緣故，軟件更新相對更加簡單，另外軟件更新已經非常普遍了，并且被消費者作為一種用戶體驗所接受。難的是硬件功能的更新。比如，如果某個狀態機需要改變，或者該狀態機需要在不同的時間執行不同的任務該怎么辦？

6. 我們如何利用標準的工具？因為編譯器和調試器不斷進化，在工具方面需要學習和改進的很多(而且往往要花錢)。新的嵌入式設計技術必須支持工業標準的工具，來提升改進的空間并降低設計的投資。

7. 我們會提供一個平臺嗎？本質上，采用一個被充分定義了的硬件和軟件架構的可升級的平臺，可以保證該設計針對一個應用的規模化，并可以重復使用以前的工作（無論硬件還是軟件）。

因此一個理想的嵌入式平臺需要具備一個基礎的功能架構，該架構是靈活的和可動態配置的。該平臺除了為嵌入式設計者創造針對特定應用的代碼，還需要自動執行開發周期的所有的流程。

該架構還需要具備高度的可升級性，來支持技術和工具的重復使用，并能到大的產業生態系統的標準開發工具的支持。另外，還必須具備系統級的集成和采用高級半導體工藝的低功耗和小體積特性，這樣能讓客戶的效率最優化并降低功耗。