物聯網時代的軟硬件開發(fā)是什么樣的？

來源：湖北國菱計算機科技有限公司-湖北國聯計算機科技有限公司-荊州網站建設-荊州軟件開發(fā)-政府網站建設公司 時間：2025-04-29

物聯網時代的軟硬件開發(fā)面臨哪些挑戰(zhàn)？

物聯網時代的軟硬件開發(fā)具有什么特點呢？首先是成本更加敏感。物聯網市場潛力巨大，但萬物互聯意味著應用場景的多樣化與碎片化，從而導致每一款芯片的應用場景也就相對有限，芯片的批量生產被嚴重碎片化。這就使得芯片定制的成本成為影響其可行性與普及度的重要因素。物聯網的嚴重碎片化導致了極高的成本敏感性，包括芯片流片的成本敏感以及應用市場的成本敏感，除此之外，芯片的快速開發(fā)迭代與上市也成為客戶關注的焦點?？蛻粝Ｍ焖賹a品推向市場，然而普遍面臨成本壓力和物聯網人才缺口。市場上缺乏足夠的物聯網軟件開發(fā)人員，即使有少數開發(fā)人員，也要面對很多自己不擅長的領域，諸如物聯網領域的安全問題、連接問題、機器學習的能力、嵌入式設計、應用設計和針對云服務的開發(fā)等問題。

其次是可定制化。物聯網應用場景多樣化和差異化導致了芯片產品的定制化需求。物聯網應用場景的多樣化和差異化使得不同應用領域對芯片方案的細節(jié)要求有所不同。由于物聯網下游應用領域極度碎片化，芯片設計也更加多元，定制化需求旺盛。

物聯網市場也催生出了更多的設計需求，導致市場進入門檻降低，芯片設計公司的數量大幅增長，很多與以往傳統的芯片廠商不同的非典型客戶（如互聯網公司）開始涌現，這種類型的客戶往往缺乏足夠的嵌入式開發(fā)經驗。

Arm物聯網兼嵌入事業(yè)部副總裁MohamedAwad回顧了物聯網的演進歷史，并將其分為三個階段。他認為目前物聯網正進入智能化時代，盡管物聯網的智能化具有巨大潛能，但從產業(yè)觀點來看，發(fā)展的速度仍然不夠快。那么，是什么阻礙了物聯網的發(fā)展呢？

MohamedAwad認為主要有三大原因：1.緩慢的產品設計，由于開發(fā)的連續(xù)性，要將最新的技術設計到產品中需要花費五年甚至更久。

2.效率低下的軟件開發(fā)，物聯網開發(fā)需要基于實體硬件進行開發(fā)與測試，嵌入式開發(fā)也依循著一樣的方式。

3.缺乏規(guī)?；?，這導致軟件與服務無法輕易地跨平臺使用。

如今市面上大約有數百萬個手機app、數千種手機型號，如果每一位手機app開發(fā)者需要購買所有的手機來適配APP，那么APP開發(fā)者一定大大減少。物聯網領域也是一樣，如果開發(fā)物聯網的軟件也需要適配各種不同的硬件終端，那么物聯網的開發(fā)將變得困難重重。事實上，很多非典型的開發(fā)者，雖然他們不是嵌入式開發(fā)者，但是同樣在進行物聯網的創(chuàng)新，他們迫切需要Arm解決這些開發(fā)中面臨的痛點或挑戰(zhàn)。

這也是Arm為什么要發(fā)布物聯網全面解決方案（ArmTotal Solutions for IoT），也只有Arm有可能解決這些難題。原因有幾點：第一，目前有超過700 億顆基于Cortex-M的芯片出貨到市場，可以說大部分的物聯網終端基于Arm架構來運行；第二，Arm一直致力于加速產品設計中的軟硬件開發(fā)，并且已經引入了持續(xù)集成和可擴展的基于云的測試；第三，Arm擁有與生態(tài)伙伴攜手解決這些挑戰(zhàn)的經驗。

虛擬硬件目標

據介紹，Arm物聯網全面解決方案是一套專為特定用例而設計的完整解決方案，讓開發(fā)者可以專注在真正重要的部分，也就是跨不同應用和設備的創(chuàng)新與差異化。它具備簡化設計流程與產品開發(fā)所需的一切，包括硬件IP、軟件、機器學習模型、先進的工具（例如全新虛擬硬件目標）、應用程序特定的參考代碼，以及來自全球最大的物聯網生態(tài)系統的支持。

Arm物聯網兼嵌入事業(yè)部副總裁Mohamed Awad表示，Arm?物聯網全面解決方案（ArmTotal Solutions forIoT）將采用更加現代的軟件開發(fā)方法，并輕松地為構建物聯網的多樣化硬件進行創(chuàng)新。他特別強調，Arm將從底層徹底地變革物聯網軟件開發(fā)的方式，同時將變革物聯網市場。實現這一切將不需要他們轉型為嵌入式開發(fā)者就可以達成。Arm物聯網全面解決方案將加速產品設計周期，最多可縮減兩年。

Arm?物聯網全面解決方案（ArmTotal Solutions for IoT）主要由幾部分構成，其中一部分是Arm虛擬硬件目標。

Arm虛擬硬件是業(yè)內首創(chuàng)，它使得軟件開發(fā)可以在云端完成，這徹底改變了物聯網軟件開發(fā)的方式。該基于云的新服務可提供Corstone子系統的虛擬模型，使得軟件開發(fā)無需基于實體芯片進行。Arm虛擬硬件為物聯網及嵌入式平臺帶來現代化敏捷的軟件開發(fā)方法，包括持續(xù)集成/持續(xù)開發(fā)（CI/CD）、DevOps與MLOps，免去投資復雜的硬件農場。這也意味著數百萬軟件開發(fā)者不需要轉型為嵌入式開發(fā)人員，就能為物聯網開發(fā)創(chuàng)新助力。。

MohamedAwad也表示，Arm虛擬硬件的概念就是要把現有簡化的移動應用的開發(fā)模式、加上基于云端的形式，讓軟件開發(fā)產商和開發(fā)人員能更好地進行物聯網應用的開發(fā)，也是這套解決方案強大的地方，這是FPGA所做不到的。FPGA解決方案通常是用于初級的嵌入式開發(fā)，開發(fā)一個專用該設備，要大規(guī)模進行測試有難度，而且成本高昂。反觀Arm虛擬硬件目標，它是基于云端、并提供給第三方軟件廠商或者軟件開發(fā)者進行使用，他們過去可能是做智能手機應用或是云服務應用的開發(fā)，有了Arm虛擬硬件可以幫助他們擴展到物聯網領域的應用開發(fā)。

通過基于Arm架構SoC的準確模型提供了模擬內存與外設等機制，軟件的開發(fā)與測試現可在芯片完備之前就著手進行，如此一來，典型的產品設計周期可以從平均的五年，最多縮短為三年。通過這些新的工具，機器學習的開發(fā)者不再需要轉型為嵌入式開發(fā)者，他們可以使用虛擬硬件，在云端進行模組優(yōu)化。他們能運行持續(xù)集成的工作流，并在虛擬硬件上驗證他們的算法。

這讓Arm芯片伙伴能在芯片流片前，取得客戶對芯片的反饋，同時協助整個物聯網價值鏈，能在芯片推出之前，輕松地開發(fā)并測試基于最新IP的代碼。在左邊，有一個機器學習開發(fā)的工作流程，其中為邊緣進行的神經網絡優(yōu)化會在云端、通過虛擬硬件運行。往右邊，在中間的部分是軟件開發(fā)集成。而實際的開發(fā)將在虛擬硬件中進行，你無需擔憂你的設備群或是硬件設備農場。直到你已經準備就緒，可以部署到真實的硬件上，那時你就可以全面部署。這種跨工作流的優(yōu)化級別不僅增加了生產力，也允許更多新的玩家可以進入這個市場，加速創(chuàng)新。

MohamedAwad同時也表示，從軟件的角度來看，Arm虛擬硬件的關注點和初期用例大部分都聚焦在DevOps，也就是針對軟件進行持續(xù)集成/持續(xù)開發(fā)（CI/CD）。而機器學習DevOps也就是優(yōu)化機器學習模型，部署于終端設備。如今市場上，除了物聯網領域，其他領域的機器學習開發(fā)基本都是基于云端進行，而機器學習的開發(fā)需要特別的專業(yè)知識儲備。當Arm物聯網全面解決方案把基于云端開發(fā)的方式引入到物聯網，可以預期在物聯網上將看到更多更智能化的應用。他以亞馬遜為例，亞馬遜就應用到了Arm虛擬硬件來做Alexa喚醒詞的測試。和亞馬遜以往的方式相比，可以更快速地把Alexa喚醒測試用于150種不同的設備。另一個案例是Himax，他們正在利用Arm 物聯網全面解決方案，加速他們新的人工智能開發(fā)時程，他們?yōu)樾碌?/span>處理器配置的專用Arm 虛擬硬件搶先在芯片完成前，提供給開發(fā)者使用。

這一切將始于Arm Corstone，ArmCorstone子系統是預先設計、預先集成、并且預先驗證的硬件子系統。Corstone是根據特定用例而打造，Arm直接向芯片設計伙伴提供這項技術。Corstone專門為芯片設計伙伴與OEM 廠商而設計，使其能專注于差異化。方法是通過將CPU、NPU、系統IP以及其他關鍵技術整合到一個預先集成、預先驗證且可隨時運行的子系統中。據了解，Corstone已為Arm芯片伙伴超過150個設計項目加速產品上市進程。Arm虛擬硬件現可在AWSMarketplace獲取，并計劃于2022年在中國推出。

Cortex-M 的生態(tài)系統計劃Project Centauri

Arm?物聯網全面解決方案（ArmTotal Solutions for IoT）的另一部分是針對Cortex-M的生態(tài)系統計劃 ProjectCentauri。該項目旨在通過針對設備開機、安全與云集成提供一套設備與平臺的標準和參考實作，為廣泛的ArmCortex-M軟件生態(tài)系統，達成類似ProjectCassini為Cortex-A生態(tài)系統作出的貢獻。ProjectCentauri的API包括對PSA認證與Open-CMSIS-CDI的支持，這是一套標準的云到設備規(guī)范，能最大限度地減少啟動不同的云解決方案和實時操作系統所需的開發(fā)工作量。ProjectCentauri將降低工程開發(fā)成本、加速上市進程、實現大規(guī)模物聯網部署，并強化Cortex-M生態(tài)系統的安全性。

這是Arm物聯網全面解決方案的產品路線圖，目前第一個物聯網全面解決方案已經推出。它針對的是包括關鍵字辨識在內的機器學習用例，基于Corstone-300、采用了Cortex-M55 和Ethos-U55。

通過Arm 物聯網全面解決方案，Arm的愿景是為每個人加速產品開發(fā)以及提高投資回報率，包括OEM 廠商、物聯網產品與服務提供商、以及結合傳統和現代物聯網開發(fā)實踐的新一代物聯網開發(fā)者。MohamedAwad表示，傳統的開發(fā)流程，包括IP選取、芯片設計，再到硬件制造，而軟件開發(fā)只能在驅動程序開發(fā)、板級支持包和應用程序開發(fā)之后才能啟動，整個流程耗時多達五年。而通過Arm物聯網全面解決方案賦能開發(fā)者后，可以在硬件開發(fā)的同時啟動軟件開發(fā)，可以將產品推新周期從五年縮減為三年。

總結

Arm智能手機的業(yè)務是基于Arm的嵌入式技術開展的，目前物聯網的業(yè)務也是源于嵌入式技術。Arm在智能手機時代受益匪淺，也積累了大量的經驗。Arm智能手機的騰飛是基于生態(tài)系統能夠通過一個共同的方式進行軟件開發(fā)，從而推動了硬件的創(chuàng)新。

現在，這一狀況正在物聯網領域重新發(fā)生。MohamedAwad認為，Arm物聯網全面解決方案最重要的一點就是把移動領域所驅動的創(chuàng)新同水平地移植到物聯網領域，通過降低軟件的投資，擴大可服務的市場，從而促進廣大的軟件資源投入到物聯網市場。MohamedAwad相信，新型的物聯網經濟將被驅動，而它的規(guī)模與蓬勃一定會超過智能手機市場。

Arm物聯網兼嵌入事業(yè)部副總裁MohamedAwad表示：“通過徹底改變系統的設計方法，Arm的獨特定位可以推動新的物聯網經濟，其形態(tài)、速度與規(guī)模等方面都足以與智能手機應用市場經濟相媲美。Arm物聯網全面解決方案改變了我們?yōu)檎麄€生態(tài)系統提供關鍵技術的方法，并展現了我們在軟件方面重大且持續(xù)的投資，進而賦能開發(fā)者開展創(chuàng)新，擴展全球影響力?！?/span>

（轉載自：與非網）