嵌入式開發工程師大概是最好學的一群人，從單片機C語言，到數模電Linux都要會，從MCU/MPU，到DSP/SoC都得學。近些年流行物聯網，各種無線協議、低功耗和安全設計也要統統學起來，誰讓咱們是搞嵌入式的呢，得與時俱進啊。

受益于這些強大的嵌入式開發者，物聯網在中國落地速度非常快，如今已經影響到了我們生活中的方方面面。

“前段時間大家都在談論摩拜單車，幾個80后的孩子，成了新一代年輕人創業的典范。對于我們這些做嵌入式技術的老兵來說，摩拜最吸引的地方則是物聯網模式，如果沒有物聯網，這么多單車管理起來相當困難，也不可能短時間取得這么好市占率。”

4月17日，在博聞創意主辦的嵌入式技術與物聯網發展趨勢研討會上，中國軟件行業協會嵌入式系統分會副理事長何小慶說到。

嵌入式技術與物聯網發展研討會

時間：2018年4月17日

地點：康佳之星孵化器

嵌入式技術和IoT發展新趨勢

中國軟件行業協會嵌入式系統分會副理事長 何小慶

過去我們說物聯網，大多基于萬物互聯的概念，也就是傳感器網絡與終端、云的結合。近年來人工智能（AI）的火爆，又給物聯網加了一層定義——萬物智能，這也給了物聯網開發者指出了一個新的開發方向。

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

為什么那么多芯片公司做物聯網，沒看到賺大錢的呢？

答案可以參考過去幾年半導體行業的瘋狂并購，目的就是降低成本、提高利潤，這也是目前物聯網芯片最需要的。

何小慶舉了高通（Qualcomm）收購恩智浦半導體（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，和嵌入式物聯網，與此同時由于資源整合，他們物聯網芯片的性價比會更高。

何小慶認為：“ 物聯網會驅動整個芯片產業向更安全、更低成本，更高性能，更低功耗這幾個方面發展，預計今年會比2017年看到更多更好的物聯網芯片，MCU將會是物聯網領域最主要的表演者。并購會把物聯網帶到一些專業應用領域里，而這些領域原來嵌入式通用處理器不太會涉及，都是小型技術公司在做。半導體大廠并購小公司后的加持，會讓這些市場發展會更好更快，比如自動駕駛、計算機視覺、人工智能等。”

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

同樣對新創公司來說，做智能手機、移動處理器這類已經很難，但越靠邊緣的生態環境越容易建立，比如做一個傳感器網絡的邊緣節點處理器，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WeiSong Shi教授論文上的定義：Edge Computing是一種賦能技術，計算在網絡的邊緣可以完成，數據下行也可以，也可以讓數據上行，平衡整個物聯網的服務。

與邊緣對應的是中心，中心就是云。

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

曾幾何時，物聯網剛興起時，中國曾涌現出很多為物聯網提供云平臺的初創企業，如今都被大公司剿殺干凈。現在我們看到最多的幾家無非是亞馬遜AWS、微軟Azure和IBM Watson，國內的有中國移動OneNet、廣州機智云GizWits和阿里云。

未來物聯網云平臺最大的機會在哪呢？何小慶表示，智能汽車、智慧城市監控系統合智能制造這三個領域將會發展最快。

為了占領這些制高點，很多公司開始推出自己的物聯網操作系統，即使這個領域不是他們擅長的。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網OS還是Linux，其他OS加在一起還不夠看的。

最后，何小慶預測2018-2019年，嵌入式技術會在半導體、軟件和通信三大支柱支持下有突破性發展；到2020年，物聯網的操作系統和無線通信技術會趨于成熟，人工智能會推動處理器技術發展；物聯網芯片和云端的基礎架構，也會在2-3年內成熟。

阻止ARM架構統一世界，就靠你了

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

作為處理器架構中一顆冉冉升起的新星，RISC-V可是被很多公司寄予“終結ARM統一世界”厚望的，不少國家還把它作為國家標準指令集，因為這種架構誕生的目標就是成為一種完全開放、真正適合硬件實現且穩定的標準指令集，可以被任何學機構或商業組織自由使用。

武漢聚芯微電子架構師 胡振波

胡振波大致介紹了RISC-V的發展史。它2010年發源于伯克利大學，由于受夠了現在處理器架構的復雜性和知識產權限制，計算機體系結構領域泰斗David Patterson當時大力支持和推動這款指令集。從第一代RISC-I開始，不斷發展到今天的第五代RISC-V。

2016年成立的RISC-V基金會，如今已有包括Google、西部數據在內的大公司加入，中國廠商有***晶心（Andes）、華為、***聯發科、杭州中天微（C-Sky）等

RISC-V是一種全新的指令集架構，指令集架構簡稱為ISA，是處理器的靈魂。舉幾個大家耳熟能詳的例子，在服務器和桌面電腦方面，以英特爾為代表的X86架構高性能CPU占壟斷地位，在移動手持和嵌入式設備領域，則基本上是ARM的天下。現在ARM還在侵蝕x86的服務器和桌面設備領域，大有一統天下的氣勢。

在這種背景之下，RISC-V誕生了。

RISC-V架構技術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，面對不同的應用，可以通過不同的模塊組合來實現。

“極簡”體現在這幾個方面，傳統ARM架構篇幅有數千頁，RISC-V架構只有小于三百頁，且一套指令集支持所有架構，基本指令集僅40余條，加上其他長用模塊指令集總數也僅幾十條。

“可擴展”也是一個特點，因為傳統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。

當前主流的RISC-V版本盤點

從RISC-V目前的發展現狀來看，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。

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

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準，免費且不存在被國外公司所控制的問題。基金會組織、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迅速發展，產生全新的生態，普世通用指日可待。結合這兩點來看，只有RISC-V這個架構才能真正實現國產自主的指令集架構。

胡振波還展示了他設計的基于RISC-V架構的“蜂鳥”E200系列處理器，與ARM Cortex-M0+的對比。據悉這是中國大陸目前唯一一款開源的RISC-V架構處理器內核。

對于與ARM內核的關系，胡振波認為做行業應用繞不開ARM，RISC-V作為一個全新的免費架構，自然就要處理和ARM的關系。ARM在既有的壟斷領域會繼續保持強勢，永遠都不可能會替代掉，但在一些新興領域，比如說IoT、AI、邊緣計算、數據中心，RISC-V與ARM應該是共贏互補的關系。

真實設備能做的，虛擬化能做得更好

現在有這么多的嵌入式設備，不管產品維護還是更新都是個問題，能不能把我們的設備放到虛擬化的系統當中去，達到電信級別一樣的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4.0的霧計算平臺Tintanium Control，可以很好地解決這個問題。

風河公司高級工程師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是傳統的數字化控制執行單元與App對接，右邊是這塊服務交給虛擬化去做后，節省了很多步驟，包括防火墻的成本，同時還能保證生產系統不被客戶系統入侵。

風河這套用于工業虛擬化的系統具有幾大特性：可靠性、可管理性、實施和可拓展性、安全性以及通用標準。

風河這款產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呢？舉例說明，左右都是虛擬機（VM），平時做1:1備份，當左邊這主機宕機被偵測到后，立即把業務動態遷移到右邊運行，同時進行左機維修即可。

據黃運介紹，目前風河提供的Tintanium Control有兩個版本，一個是用于電信的，一個是用于工業控制。何小慶老師稱這個軟件為電信和工業領域的VMware，這樣你就好理解了吧。

快速部署從端到云的IoT應用

在嵌入式和工業控制領域有著30多年經驗的研華，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嵌入式平臺事業群華南區經理譚亮鋒詳細介紹了公司在嵌入式和物聯網方面的產品和布局。

研華科技IoT嵌入式平臺事業群華南區經理 譚亮鋒

研華主要通過以下四個方式與途徑，驅動嵌入式物聯網的落地：

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，在所有硬件產品的基礎上搭配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公司，推出M2.COM模塊，可以在不同的物聯網應用場景，用不同的設計方案，搭配出不同的組合方式。譚亮鋒稱，實現物聯網有三個非常重要的技術，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很好地整合，也沒有標準可言，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，還有專業廠商的傳感器，客戶在不同的應用場合，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，目前已經開發到了WISE-PaaS 2.0的版本。如下圖，最底層是物聯網傳感節點層，可以采集多種傳感器的數據，并把數據送到網關或云端；再上一層，邊緣運算或網關層，這個層級有多種物聯網網關及邊緣智能服務器，把從物端或設備端的數據進行收集，分析處理，并轉為物聯網的MQTT協議后，把數據送到云端；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經驗的軟件開發商來進行。

4、智能化終端和系統上，有不同平臺處理器的網關，對物端或者設備端的數據進行采集和傳輸，我們稱之為邊緣智能服務器。在物聯網，尤其是工業物聯網的應用，邊緣運算具有非常關鍵的作用，它可以解決無效數據造成的網絡擁堵和服務器過載問題，還具有輕量數據庫，輕量分析的功能。

小組討論

在會后的小組討論上，現場觀眾也就嵌入式技術和物聯網踴躍提問， 這里挑選幾個有趣的問答分享一下。

一位觀眾問，RISC-V架構的MCU會不會顛覆現有物聯網領域？

胡振波認為，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、封閉或半封閉的應用，生態性沒有那么強，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，有兩種處理器架構是能夠接受的，一種是像ARM這種生態環境已經建設起來的。另外一種是架構自主可控，得到政府支持的，可以架構上創作一套層級，自己設計出一款芯片，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，我覺得首先在學術界是會有一定爭執。但至少RISC-V得到了高校計算機結構體系教育系統的認可。

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的PD，您更看好哪種模式？

何小慶認為，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網公司，從APP入手。短期之內應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。并不是不認同阿里這種模式，兩三年前微信也推出過微信硬件，但現在不知道還在不在？互聯網公司，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鏈，我以前不喜歡小米的產品，但是現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之間的關系？

何小慶表示，邊緣計算這個概念是人工智能在物聯網或嵌入式系統里面的一個衍生，或者說一種實現方式。我們設想，如果所有的人工智能全部都在數據中心或者云端計算，那智能汽車肯定是不要坐了。智能汽車是一個最極端的應用場景，它的發展是人工智能推動的，所以一定要把海量大數據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模式，應該是聯動的，就是可以在云端進行設置，填寫一些參數，然后由系統自動的去分派哪些任務在邊緣完成，哪些任務在云端完成，而且可以動態調整。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？但是我認為最理想的模式是靠云端的AI計算、識別出來，然后在系統中去分派，哪些是可以學習、調整的。

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