無處不在的嵌入式軟體

智慧型聯網產品其數量增長的速度比以往任何時候都快，直到最近，網際網路的技術才從我們的手機和電腦轉移到我們的冰箱、照明系統和真空吸塵器上，這種廣泛數字化的改革似乎沒有任何東西被排除在外。2016年，智慧家居市場價值約240億美元，到2022年，預計將達到530億美元。智慧家居和機器人不再是科幻小說的東西，它們正在成為我們日常生活中的一部分。

不僅僅是軟體與電子產品所顯示出來的一切，而且它們正在取代傳統產品的機械方面。例如，機械零件不再控制著飛機操控面或汽車。它是軟體和電子產品的結合，而不像是用戶按下連接到B的A零件用來啟動零件C，而是有一堆傳感器，當在條件X，Y和Z排列完成時告訴C零件，完成它的工作。

在過去，日常汽車與運動型汽車的區別在於機械硬體及其在製造懸架系統中的應用。該系統在物理上是不同的，你的選擇是Car A或Car B。今天，它們製造的電子控制懸架系統在不同類型的車輛中是相同的。你所要做的就是設置不同的軟體參數，以便從驅動模式切換到運動模式，電子和軟體的設置會影響懸架的硬度

防鎖死煞車範例

當然，懸架系統並不是汽車變得不那麼機械化而更電子化的唯一部分。對於一些人來說，在汽車感覺不像電腦的時候，可能會有某種懷舊情緒，但這些電子產品給我們帶來的一個優點是防鎖死煞車。

五十年前，煞車是純機械式的。當你踩下踏板時，卡鉗會擠壓煞車碟盤。一種機制將煞車踏板連接到煞車系統中的卡鉗，如果你在一片冰上行駛，發現在之後將會是一個滑坡，你就會踩下剎車踏板，車輪就會鎖起來。

如今的新車中，沒有機械裝置將卡鉗連接到踏板上，所替代的，是一個在電路板上所執行的嵌入式系統軟體。當你踩下煞車踏板時，傳感器會測量它下降了多遠，嵌入式系統則使用該讀數來確定如何擠壓煞車碟盤。

然而，並非所有軟體和電子設備都能用於煞車系統，傳感器和嵌入式系統可以實現防鎖死煞車。在這個應用程序中，有兩個傳感器：一個用於車輪旋轉的速度，可以計算汽車的速度，另一個位於車輛下方，通過觀察道路來計算速度。因此，如果你正在滑動，一個傳感器認為你已經停止了，但另一個傳感器則沒有認為停止。有一種稱為自定整合式晶片的東西，可以非常快速地比較傳感器的兩種速度，如果它們不匹配，那就是剎車開始的時候。

控制系統需要IC

從汽車駕駛安全到現在車輛及時防滑，所花費時間是非常短的。你想要檢測汽車是否正在滑動，這樣你就可以啟用某種安全系統，例如防鎖死煞車系統。你需要快速檢測它，比較兩個傳感器讀數並確定它們是每秒需要大量不同幾次的計算能力。

這就是為什麼許多控制系統需要非常強大的計算資源，一般處理器無法完成工作。它們根本無法實時快速地處理數字，因此，你必須使用自定義IC或FPGA(可以像IC一樣編譯，但它們不是那麼快)。

IC的價格已大幅下降，這使得它們從成本角度來看在控制系統中的使用更加可行，但是，它們仍然需要花費大量時間來開發，在有原型可用之前，IC開發可能需要費時9個月到1年半的時間。

除了開發IC所需的時間之外，在自定義IC上執行自定軟體還存在很多整合問題。如果沒有出現一些錯誤，讓新軟體在永久存在的一般處理器上執行是非常困難的。你在談論一個自定的，全新的晶片，仍然有一些問題需要解決，一旦發現問題，調試也會花費大量時間。

今天的開發時間表正在大幅壓縮，自定IC需要很長時間才能開發和調試，這個問題使產品開發組織陷入雙環困境。你希望製作高質量的產品，但由於這些縮短的時間表，所有事情都必須快速結合在一起。

隨著軟體進入如此多的日常產品，工程師必須找到一種方法，在更緊縮的時間表下交付日益複雜的產品。不久，一般計算機處理器將無法負荷它，組織將需要尋求製造更整合的晶片。成本降低了，但它們需要花費大量時間，這是一個需要在未來解決的問題。