硬件計算架構變得越來越復雜，軟件開發(fā)也越來越具有挑戰(zhàn)性。

　　隨著邊緣智能變得越來越普遍，以及嵌入式物聯網設備中部署更復雜的機器學習，硬件計算架構變得越來越復雜，反過來，軟件開發(fā)也變得更具挑戰(zhàn)性。

　　這些嵌入式物聯網設備是小型、受限的系統(tǒng)，代碼開發(fā)需要跟上硬件的持續(xù)和現在更快的進步。

　　克服其中一些挑戰(zhàn)的方法是軟件可移植性。正如MicroEJ首席執(zhí)行官Fred Rivard最近在接受EE Times采訪時所說，“要快速利用硬件創(chuàng)新，你需要利用你的軟件資產。

　　MicroEJ首席執(zhí)行官Fred Rivard在CES 2023上(來源：MicroEJ)

　　使用“容器”是利用這些資產的一種方式。如”為什么嵌入式軟件的未來在于容器“，它解釋說容器可以將程序及其所有依賴項包裝到單個隔離的可執(zhí)行環(huán)境中。事實上，容器也被描述為輕量級虛擬機。

　　谷歌云 此外，容器可以輕松地在操作系統(tǒng) (OS) 級別共享 CPU、內存、存儲和網絡資源，并提供一種邏輯打包機制，允許將應用程序從實際運行的環(huán)境中抽象出來。

　　它引用了容器的三個好處：

　　? 它們提供了明確的責任分離，使開發(fā)人員能夠專注于應用程序邏輯和依賴關系。

　　? 它們幾乎可以在任何地方運行，大大簡化了在 Linux 以及虛擬機、物理服務器和開發(fā)人員機器上的開發(fā)和部署。

　　? 它們通過在操作系統(tǒng)級別虛擬化 CPU、內存、存儲和網絡資源來實現應用程序隔離，為開發(fā)人員提供邏輯上與其他應用程序隔離的操作系統(tǒng)視圖。

　　因此，容器可以提供Rivard建議的可移植性。容器允許應用程序獨立于主機環(huán)境運行，從而在各種環(huán)境中實現一致的執(zhí)行。

　　如 概述 嵌入式軟件顧問 Jacob Beningo 表示：“容器有助于確?？缍鄠€環(huán)境的一致性，減少由不同配置引起的問題。例如，您是否曾經嘗試過讓新開發(fā)人員啟動并運行您正在使用的構建系統(tǒng)?確保每個人都擁有相同版本的工具、庫等通常是一個巨大的痛苦。容器化開發(fā)環(huán)境允許將同一環(huán)境部署到任意數量的開發(fā)人員，無論其本地系統(tǒng)的配置如何。

　　微服務還支持即插即用的嵌入式物聯網

　　除了容器之外，微服務是為嵌入式物聯網設備啟用軟件即插即用功能的另一種方式。

　　它們將應用程序分解為一組小型自治服務，每個微服務可獨立部署并與應用程序中的其他微服務耦合。

　　“定義明確的接口用于允許微服務之間的通信，以便它們可以協同工作以實現應用程序的總體目標，”Beningo說。“微服務架構比傳統(tǒng)的單體架構更靈活、更具可擴展性?！?/span>

　　Luos的工作原理是將嵌入式功能容器化到設備上的服務中，使微控制器能夠托管一系列服務。這些功能可以部署在Luos網絡中的任何位置，并可以直接訪問，無論它們在網絡中的哪個位置。(來源：羅斯)

　　其中一種方法是 羅斯，一個開源的輕量級容器化平臺，支持嵌入式系統(tǒng)的微服務架構。

　　Luos的工作原理是將嵌入式功能容器化到設備上的服務中，使微控制器(MCU)能夠托管一系列服務，例如從傳感器、執(zhí)行器或設備的特定行為部分獲取數據。這些功能放置在服務中，然后可以部署在Luos網絡中的任何位置并直接訪問 - 無論它們在網絡中的哪個位置。服務還可以動態(tài)連接和斷開連接，并且可以由應用程序檢測和查找。

　　Luos 引擎是一個嵌入式輕量級實時 C 代碼庫，可以包含在固件中并使用。該庫提供了一個簡單的 API 來創(chuàng)建、管理和與服務交互。該引擎在Apache 2.0許可證下是開源的，可在 GitHub.

　　支持分布式智能和軟件定義產品

　　低成本、低功耗設備的虛擬化和軟件容器的出現支持了智能邊緣物聯網的普及。它還支持分布式智能的概念，能夠創(chuàng)建具有可升級功能的可編程設備網絡，從而實現軟件定義的產品。

　　這種“軟件定義”功能在電信等領域已經廣為人知多年。最近，汽車行業(yè)正在適應這種能力，隨著 軟件定義車輛.

　　軟件定義的產品和服務是通過硬件可編程性和添加或更改功能的能力相結合來實現的 無線 (OTA) 更新.從底層硬件虛擬化和抽象工作負載可以實現更靈活、更敏捷的硬件平臺，并交付軟件定義或軟件支持的服務。

　　在軟件定義的產品中，功能變得更加獨立于其硬件規(guī)范，從而實現更廣泛的功能集和更快的演進，因為功能更容易升級。根據定義，主要產品功能是軟件驅動的和可移植的，能夠利用新硬件，并且易于移動到不同的硬件變體。

　　MicroEJ的軟件容器支持智能電表應用的定制和個性化，以滿足消費者不斷發(fā)展的新需求，為未來開發(fā)提供了一個經濟高效的平臺。(來源：MicroEJ/Landis+Gyr)

　　對于開發(fā)組織而言，軟件定義的方法可降低風險和成本。它允許 硬件和軟件的并行化 開發(fā)，轉化為更大的新產品產量和更短的上市時間。它簡化了升級和維護，能夠快速滿足市場需求，延長產品覆蓋范圍和使用壽命。通常，軟件定義的產品在發(fā)貨后能夠更改，因為可以收集更多的使用數據和定義更多的用例。

　　這種與硬件的自然解耦也增加了硅芯片的可移植性并降低了供應鏈風險。

　　以汽車環(huán)境為例，汽車制造商一直在改進他們的設計，以便標準硬件平臺可用于各種車型。通過由可配置設備組成的硬件，他們能夠使用 奧塔 更新以提供用戶可以按即用即付方式購買的服務。

　　業(yè)界稱之為 軟件定義汽車.汽車制造商和分析師表示，由于汽車的多用途、多環(huán)境部署，這種能力將使該行業(yè)從車輛“所有權”轉變?yōu)檐囕v“用戶”之一。去年夏天在倫敦舉行的關于汽車未來的會議上，幾位首席執(zhí)行官 所述軟件 提供了區(qū)分汽車制造商品牌的機會。

　　它不僅在汽車領域;幾乎所有行業(yè)的制造商都希望能夠為消費者或企業(yè)定制服務，無論是汽車、收音機還是網絡。

　　所有行業(yè)都了解軟件定義原則的優(yōu)勢，從軟件開始，從產品開發(fā)到發(fā)布后升級，一切都變得敏捷和靈活。云、軟件定義網絡、移動應用和 IT 軟件開發(fā)發(fā)展的骨干要素包括：

　　? 敏捷、持續(xù)集成和開發(fā)運營流程

　　? 虛擬化，充分利用硬件平臺

　　? 采用Linux、Android和Microsoft等標準平臺進行云原生開發(fā)

　　? 微服務、Docker 容器和 Kubernetes 編排

　　根據MicroEJ的說法，這種方法最初是在考慮云的情況下定義的，不能“按原樣”重新用于更小的目標，例如邊緣設備。人們需要能夠為邊緣構建一個標準平臺，將虛擬化帶到最小的目標，為容器和容器化應用程序提供應用程序編排，并為設備帶來微服務。

　　MicroEJ VEE虛擬執(zhí)行環(huán)境是一個嵌入式軟件平臺，能夠在任何處理器上運行，包括小型虛擬處理器MEJ32(32位虛擬內核)以及各種免費庫。(來源：MicroEJ)

　　MicroEJ采用的方法基于其MicroEJ VEE虛擬執(zhí)行環(huán)境，這是一個標準的嵌入式軟件平臺，能夠在任何處理器上運行，包括MCU，微處理器和片上系統(tǒng)。

　　VEE充當軟件容器，運行在嵌入式系統(tǒng)(FreeRTOS，QP/C，ucOS，ThreadX，mBed OS，Mbed OS，VxWorks，PikeOS，Integrity，Linux)中常用的任何操作系統(tǒng)/RTOS上，以及在沒有RTOS(裸機)或專有RTOS的情況下運行。

　　創(chuàng)造商業(yè)機會

　　設備公司已經嘗試了各種商業(yè)模式，以便在產品進入現場后增加經常性收入 - 例如維護或服務費。

　　在這些設備上添加軟件定義服務的能力將其提升到另一個層次，支持訂閱和“即服務”業(yè)務模式。

　　現在，隨著服務的發(fā)展，硬件公司可以試驗并提供基于結果或按使用付費的模式。甚至芯片制造商已經在談論提供嵌入式物聯網硬件設備即服務。

　　云和軟件公司可以使用軟件定義的設備將其服務模型推送到客戶接觸點，并以云、邊緣和設備計算的組合形式創(chuàng)建服務。借助支持軟件可移植性的更好工具，包括容器和微服務等功能，即插即用嵌入式物聯網變得更容易部署。

　　本文最初發(fā)表于 電子電氣時報.

　　尼廷·達哈德(Nitin Dahad)是《embedded.com》的主編，也是EE Times的記者。他畢業(yè)于城市大學電子工程專業(yè)，曾是一名工程師、記者和企業(yè)家。他是ARC International創(chuàng)業(yè)團隊的一員，并將其上市，并在2000年代初共同創(chuàng)立了一家名為The Chilli的出版物。Nitin還曾與National Semiconductor，GEC Plessey Semiconductors，Dialog Semiconductor，Marconi Instruments，Coresonic，Center for Integrated Photonics，IDENT Technology和Jennic合作。Nitin還曾在政府任職，在美國，巴西，中東和非洲以及印度在全球范圍內推廣英國技術。?