硬件计算架构变得越来越复杂，软件开发也越来越具有挑战性。

　　随着边缘智能变得越来越普遍，以及嵌入式物联网设备中部署更复杂的机器学习，硬件计算架构变得越来越复杂，反过来，软件开发也变得更具挑战性。

　　这些嵌入式物联网设备是小型、受限的系统，代码开发需要跟上硬件的持续和现在更快的进步。

　　克服其中一些挑战的方法是软件可移植性。正如MicroEJ首席执行官Fred Rivard最近在接受EE Times采访时所说，“要快速利用硬件创新，你需要利用你的软件资产。

　　MicroEJ首席执行官Fred Rivard在CES 2023上(来源：MicroEJ)

　　使用“容器”是利用这些资产的一种方式。如”为什么嵌入式软件的未来在于容器“，它解释说容器可以将程序及其所有依赖项包装到单个隔离的可执行环境中。事实上，容器也被描述为轻量级虚拟机。

　　谷歌云 此外，容器可以轻松地在操作系统 (OS) 级别共享 CPU、内存、存储和网络资源，并提供一种逻辑打包机制，允许将应用程序从实际运行的环境中抽象出来。

　　它引用了容器的三个好处：

　　• 它们提供了明确的责任分离，使开发人员能够专注于应用程序逻辑和依赖关系。

　　• 它们几乎可以在任何地方运行，大大简化了在 Linux 以及虚拟机、物理服务器和开发人员机器上的开发和部署。

　　• 它们通过在操作系统级别虚拟化 CPU、内存、存储和网络资源来实现应用程序隔离，为开发人员提供逻辑上与其他应用程序隔离的操作系统视图。

　　因此，容器可以提供Rivard建议的可移植性。容器允许应用程序独立于主机环境运行，从而在各种环境中实现一致的执行。

　　如 概述 嵌入式软件顾问 Jacob Beningo 表示：“容器有助于确保跨多个环境的一致性，减少由不同配置引起的问题。例如，您是否曾经尝试过让新开发人员启动并运行您正在使用的构建系统?确保每个人都拥有相同版本的工具、库等通常是一个巨大的痛苦。容器化开发环境允许将同一环境部署到任意数量的开发人员，无论其本地系统的配置如何。

　　微服务还支持即插即用的嵌入式物联网

　　除了容器之外，微服务是为嵌入式物联网设备启用软件即插即用功能的另一种方式。

　　它们将应用程序分解为一组小型自治服务，每个微服务可独立部署并与应用程序中的其他微服务耦合。

　　“定义明确的接口用于允许微服务之间的通信，以便它们可以协同工作以实现应用程序的总体目标，”Beningo说。“微服务架构比传统的单体架构更灵活、更具可扩展性。”

　　Luos的工作原理是将嵌入式功能容器化到设备上的服务中，使微控制器能够托管一系列服务。这些功能可以部署在Luos网络中的任何位置，并可以直接访问，无论它们在网络中的哪个位置。(来源：罗斯)

　　其中一种方法是 罗斯，一个开源的轻量级容器化平台，支持嵌入式系统的微服务架构。

　　Luos的工作原理是将嵌入式功能容器化到设备上的服务中，使微控制器(MCU)能够托管一系列服务，例如从传感器、执行器或设备的特定行为部分获取数据。这些功能放置在服务中，然后可以部署在Luos网络中的任何位置并直接访问 - 无论它们在网络中的哪个位置。服务还可以动态连接和断开连接，并且可以由应用程序检测和查找。

　　Luos 引擎是一个嵌入式轻量级实时 C 代码库，可以包含在固件中并使用。该库提供了一个简单的 API 来创建、管理和与服务交互。该引擎在Apache 2.0许可证下是开源的，可在 GitHub.

　　支持分布式智能和软件定义产品

　　低成本、低功耗设备的虚拟化和软件容器的出现支持了智能边缘物联网的普及。它还支持分布式智能的概念，能够创建具有可升级功能的可编程设备网络，从而实现软件定义的产品。

　　这种“软件定义”功能在电信等领域已经广为人知多年。最近，汽车行业正在适应这种能力，随着 软件定义车辆.

　　软件定义的产品和服务是通过硬件可编程性和添加或更改功能的能力相结合来实现的 无线 (OTA) 更新.从底层硬件虚拟化和抽象工作负载可以实现更灵活、更敏捷的硬件平台，并交付软件定义或软件支持的服务。

　　在软件定义的产品中，功能变得更加独立于其硬件规范，从而实现更广泛的功能集和更快的演进，因为功能更容易升级。根据定义，主要产品功能是软件驱动的和可移植的，能够利用新硬件，并且易于移动到不同的硬件变体。

　　MicroEJ的软件容器支持智能电表应用的定制和个性化，以满足消费者不断发展的新需求，为未来开发提供了一个经济高效的平台。(来源：MicroEJ/Landis+Gyr)

　　对于开发组织而言，软件定义的方法可降低风险和成本。它允许 硬件和软件的并行化 开发，转化为更大的新产品产量和更短的上市时间。它简化了升级和维护，能够快速满足市场需求，延长产品覆盖范围和使用寿命。通常，软件定义的产品在发货后能够更改，因为可以收集更多的使用数据和定义更多的用例。

　　这种与硬件的自然解耦也增加了硅芯片的可移植性并降低了供应链风险。

　　以汽车环境为例，汽车制造商一直在改进他们的设计，以便标准硬件平台可用于各种车型。通过由可配置设备组成的硬件，他们能够使用 奥塔 更新以提供用户可以按即用即付方式购买的服务。

　　业界称之为 软件定义汽车.汽车制造商和分析师表示，由于汽车的多用途、多环境部署，这种能力将使该行业从车辆“所有权”转变为车辆“用户”之一。去年夏天在伦敦举行的关于汽车未来的会议上，几位首席执行官 所述软件 提供了区分汽车制造商品牌的机会。

　　它不仅在汽车领域;几乎所有行业的制造商都希望能够为消费者或企业定制服务，无论是汽车、收音机还是网络。

　　所有行业都了解软件定义原则的优势，从软件开始，从产品开发到发布后升级，一切都变得敏捷和灵活。云、软件定义网络、移动应用和 IT 软件开发发展的骨干要素包括：

　　• 敏捷、持续集成和开发运营流程

　　• 虚拟化，充分利用硬件平台

　　• 采用Linux、Android和Microsoft等标准平台进行云原生开发

　　• 微服务、Docker 容器和 Kubernetes 编排

　　根据MicroEJ的说法，这种方法最初是在考虑云的情况下定义的，不能“按原样”重新用于更小的目标，例如边缘设备。人们需要能够为边缘构建一个标准平台，将虚拟化带到最小的目标，为容器和容器化应用程序提供应用程序编排，并为设备带来微服务。

　　MicroEJ VEE虚拟执行环境是一个嵌入式软件平台，能够在任何处理器上运行，包括小型虚拟处理器MEJ32(32位虚拟内核)以及各种免费库。(来源：MicroEJ)

　　MicroEJ采用的方法基于其MicroEJ VEE虚拟执行环境，这是一个标准的嵌入式软件平台，能够在任何处理器上运行，包括MCU，微处理器和片上系统。

　　VEE充当软件容器，运行在嵌入式系统(FreeRTOS，QP/C，ucOS，ThreadX，mBed OS，Mbed OS，VxWorks，PikeOS，Integrity，Linux)中常用的任何操作系统/RTOS上，以及在没有RTOS(裸机)或专有RTOS的情况下运行。

　　创造商业机会

　　设备公司已经尝试了各种商业模式，以便在产品进入现场后增加经常性收入 - 例如维护或服务费。

　　在这些设备上添加软件定义服务的能力将其提升到另一个层次，支持订阅和“即服务”业务模式。

　　现在，随着服务的发展，硬件公司可以试验并提供基于结果或按使用付费的模式。甚至芯片制造商已经在谈论提供嵌入式物联网硬件设备即服务。

　　云和软件公司可以使用软件定义的设备将其服务模型推送到客户接触点，并以云、边缘和设备计算的组合形式创建服务。借助支持软件可移植性的更好工具，包括容器和微服务等功能，即插即用嵌入式物联网变得更容易部署。

　　本文最初发表于 电子电气时报.

　　尼廷·达哈德(Nitin Dahad)是《embedded.com》的主编，也是EE Times的记者。他毕业于城市大学电子工程专业，曾是一名工程师、记者和企业家。他是ARC International创业团队的一员，并将其上市，并在2000年代初共同创立了一家名为The Chilli的出版物。Nitin还曾与National Semiconductor，GEC Plessey Semiconductors，Dialog Semiconductor，Marconi Instruments，Coresonic，Center for Integrated Photonics，IDENT Technology和Jennic合作。Nitin还曾在政府任职，在美国，巴西，中东和非洲以及印度在全球范围内推广英国技术。