2024年,，嵌入式系統(tǒng)將走向何方,？如何才能走在趨勢的前沿,？從工廠到家電,，從醫(yī)院里昂貴的醫(yī)療設備，到隨處可見的可穿戴設備,，我們身邊的聯(lián)網(wǎng)設備越來越多,，生活更加綠色低碳，嵌入式系統(tǒng)功不可沒,。ST于3月19日成功舉辦STM32全球在線峰會,，不僅讓業(yè)界了解到影響行業(yè)發(fā)展趨勢的新技術,，還與大家共同展望了2024年這些新技術將把產(chǎn)業(yè)帶向何方。

　　計算效率：花小錢辦大事

　　更高的效率是系統(tǒng)創(chuàng)新的關鍵驅(qū)動力,。效率是完成工作與所花費能量的比率。對微控制器來說就是電能效率,。提高效率意味著在提供相同或更多的計算吞吐量的同時降低功耗,。但隨著嵌入式系統(tǒng)應用不斷優(yōu)化，一個新的效率比率誕生了：給定計算吞吐量的應用復雜性,。

　　想象一下,，把今天的高性能MCU帶回五年前。它根本無法運行今天能運行的神經(jīng)網(wǎng)絡或豐富UI,，因為那時的框架和機器學習算法遠不如現(xiàn)在精細?，F(xiàn)在的嵌入式系統(tǒng)不僅性能更加強大，而且進行了新的應用優(yōu)化,。因此,，同樣的算力今天可以運行更強大的應用。

　　使用TAO工具箱訓練與剪枝量化的對比

　　例如,，神經(jīng)網(wǎng)絡的量化能實現(xiàn)更強大的邊緣AI系統(tǒng),。ST最近與施耐德電氣共同演示了一個深度量化的神經(jīng)網(wǎng)絡，在 STM32H7上運行人數(shù)統(tǒng)計應用,。NVIDIA在運行一個用其TAO工具包優(yōu)化的網(wǎng)絡時,，也采用了同款MCU和STM32Cube.AI。同樣,，新的電機控制算法,，如ZeST，讓MCU可以更準確,、更高效地驅(qū)動電機,，而新的UI框架優(yōu)化讓MCU可以運行更豐富的圖形用戶界面，同時還能降低對存儲器的需求,。例如,，ST新版TouchGFX支持矢量字體，ST近期推出的STM32U5具有IP加速的矢量圖形處理功能,，有了圖形界面開發(fā)框架的加持,，STM32U5的圖顯效果會更加出色。

　　工程師必須確保自己的嵌入式處理解決方案不僅能夠降低功耗,，而且其所運行的應用也是最近優(yōu)化改進的,。在許多情況下，實時應用不再是while循環(huán)中運行的基本代碼,。開發(fā)人員必須充分利用云計算,、機器學習,、傳感器融合或圖形界面。因此,，找到合適的并配有完備生態(tài)系統(tǒng)的MCU至關重要,，生態(tài)系統(tǒng)可以提供新的解決方案，幫助開發(fā)者優(yōu)化應用,。工程師必須考慮設備的運行速度,，以及對復雜的、功能豐富的應用的支持能力,。

　　支持多種無線協(xié)議,，與世界無縫溝通

　　無線水表、氣表和電表系統(tǒng)

　　目前,，嵌入式應用聯(lián)網(wǎng)主要是選擇某一種通信模式,，要么有線，要么無線,。如果是后者,，通常會選擇一種無線協(xié)議，例如蜂窩,、Wi-Fi或藍牙,。過去幾年，嵌入式行業(yè)的無線通信協(xié)議激增,，從6LoWPAN到LoRaWAN,、Zigbee、Thread,、NB-IoT,，新協(xié)議層出不窮，但卻沒有實現(xiàn)統(tǒng)一的標準,，而是各種協(xié)議混戰(zhàn),。

　　以 2.4GHz 頻譜為例，雖然藍牙仍然是這個市場的主角,，但Zigbee和Thread的熱度不斷上升,。出于競爭或監(jiān)管原因，許多公司還開發(fā)IEEE 802.15.4定制協(xié)議,。為結束無線網(wǎng)絡協(xié)議數(shù)量激增造成的混亂局面,，家庭自動化統(tǒng)一標準Matter問世，該標準運行在 Wi-Fi,、Thread,、藍牙等多種無線技術之上，并支持許多 2.4 GHz 橋接器,，包括 Zigbee 和 Z-Wave,，而不是僅僅采用一種無線技術,。

　　因此，工程師面臨著一個新的挑戰(zhàn)：為保持競爭力,，必須創(chuàng)建一個支持多種無線協(xié)議的系統(tǒng),。如果采用一個支持多種無線技術的MCU，公司就可以用一個硬件平臺滿足多元市場的需求,。例如,，開發(fā)人員可以在一個區(qū)域使用專有的 IEEE 802.15.4 協(xié)議，在另一個區(qū)域采用 Thread,，無需更換硬件平臺，只需修改代碼庫,。這樣就可以縮短產(chǎn)品上市時間,，并獲得更大的設計靈活性?？傊?，到 2024 年，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員在設計時必須考慮到多協(xié)議支持,，并選擇能夠滿足當前和未來需求的產(chǎn)品,。

　　強大安全性：保護未來投資

　　安全是智能家居產(chǎn)品的首要考慮因素

　　物聯(lián)網(wǎng)會帶來很多安全威脅。人們已經(jīng)深刻認識到,，嵌入式系統(tǒng)安全性是至關重要的,。必須保護服務器、代碼,、終端用戶數(shù)據(jù),，甚至實體設備，防止網(wǎng)絡攻擊,。否則就可能會對產(chǎn)品及其品牌產(chǎn)生嚴重影響,。而監(jiān)管部門的干預也為嵌入式安全帶來了新的挑戰(zhàn)。歐盟,、美國和許多其他國家和標準化機構已經(jīng)頒布了新的信息安全法規(guī),。這些新規(guī)尚不明確或不是最終的，有些內(nèi)容還在制定中,。

　　業(yè)界一直在采用更正式的安全標準來應對這一新挑戰(zhàn),。例如，平臺安全架構 （PSA）和物聯(lián)網(wǎng)平臺安全評估標準（SESIP）兩大認證組織提供了一整套完備的安全設計方法,，幫助工程師保護嵌入式系統(tǒng)的信息安全,。這些認證有助于工程師開發(fā)面向未來的設計，并確保滿足各種嚴格的網(wǎng)絡安全要求,。但這也意味著開發(fā)者不能事后添加安全功能,，也不能在完成系統(tǒng)設計后再去認證,，而是在首次概念驗證時就要考慮安全性，并采用能夠滿足相應認證級別的微控制器,。

　　以智能家居應用為例,，智能家居應用需要與云服務共享個人數(shù)據(jù)和敏感數(shù)據(jù)。越來越多的政府要求智能家居設備具有加密通信,、物理攻擊防御,、軟件入侵防護、安全無線更新系統(tǒng),、數(shù)據(jù)泄露檢測等功能,。一般情況下，SESIP三級認證能保證系統(tǒng)滿足這些安全要求,。但如果工程師未能選擇能夠獲得此類認證的MCU,，就可能讓整個項目的安全性大打折扣。為確保產(chǎn)品能夠滿足特定的安全認證要求,，硬件和平臺都是需要考慮的因素,，因此，開發(fā)人員在選擇 MCU 時必須采用新的思維方式,。

　　STM32 峰會：共同展望行業(yè)未來

　　STM32 峰會助你預測未來趨勢

　　在分析那些影響2024 年及以后的行業(yè)趨勢時,，不難發(fā)現(xiàn)，生態(tài)系統(tǒng)的培育者至關重要,。計算能效取決于MCU,，以及其上運行的應用框架、中間件和算法,。支持多種無線協(xié)議需要新的開發(fā)工具,，而保護嵌入式系統(tǒng)則需要基于硬件 IP 的實用軟件解決方案。

　　STM32全球在線 峰會邀請了部分客戶分享他們的實際研發(fā)經(jīng)驗,，向觀眾展示他們是如何基于ST的嵌入式平臺應對未來挑戰(zhàn)的,。

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