走進嵌入式服務“云”“物”新時代

俗話說“沒有做不到，只有想不到”，從“ePlatform 服務”到“智慧地球的推手”，再倒“嵌入式 云計算服務”，這些都是研華科技（Advantech）的創新詞匯。
根植中國大陸市場已經15年的研華科技就是在不斷創新的過程中成為全球嵌入式電腦、應用平板電腦、工業網絡電腦以及自動化領域的領跑者。如今，隨著物聯網和云計算時代的日漸臨近，研華科技又在思考著怎樣的技術創新呢？在日前舉辦的2011研華嵌入式設計論壇（ADF）研討會上，研華科技嵌入式運算核心事業群副總經理張家豪接受了本刊記者的獨家專訪，詳細解讀了研華科技提供的創新嵌入式設計服務，即：通過引入云端服務，系統開發人員和用戶對于嵌入式設備的管理和維護將得到極大的簡化，從而給嵌入式產業帶來巨大的變革。

嵌入式技術將面臨新挑戰

產業界普遍認為，未來15年中，物聯網和云計算將有可能成為最大的產業，物聯網和云計算將對傳統產業的創新和轉型帶的巨大的機遇。那么，在這一產業變革的大環境下，嵌入式技術將面臨什么新的挑戰呢？張家豪從硬件和軟件兩個方面進行了剖析。
從硬件方面來講，首先，嵌入式技術的發展將使得硬件尤其是芯片不僅僅只有英特爾的X86架構，將會融入許多不同的CPU架構，許多嵌入式片上系統將采用非X86架構的硬件，包括RISC、DSP、MCU（微型控制器）等。因為在物聯網中，許多小型終端都不需要用到X86架構。比如，用于水庫水文信息資料采集和傳輸的傳感器就不會采用X86架構，因為這個傳感器一兩年都用不著換電池，所以省電節能就是設計的重點。
其次，嵌入式芯片等硬件會越做越小，越來越省電，更小更省電的嵌入式芯片將不斷涌現。另外，更多的整合速度更快的圖形畫面處理效果功能的芯片也將出現。
第三，就是無線連接和傳輸的通信技術。無線通信技術現在大多只是應用在智能手機、筆記本電腦和平板電腦等移動終端上。未來，包括3G、4G、LTE等無線連接通信技術將應用在物聯網中的各種具有智能需求的終端裝置上。如果各種物聯網終端裝置都需要無線連接的話，那就需要有一個無線傳輸的大環境。
但是，未來嵌入式技術最大的創新部分是軟件，在嵌入式系統中軟件才是最重要的，因為用戶根本就不能直接感受到嵌入式系統中的硬件性能，只有軟件才能讓用戶有親身體驗到硬件的性能，而這是硬件所不能做到的。嵌入式中的硬件不像臺式電腦、筆記本電腦、平板電腦、手機等那樣，用戶在使用過程中就能感受到這些設備的性能優劣。嵌入式系統中所有的終端設備都深藏在系統內部，用戶只能通過軟件來體驗。比如，銀行系統的ATM機，POS機、電子警察使用的攝像探頭，等等。因為只有軟件才更貼近人們的應用體驗。因此，軟件設計和開發工程師設計和研發出來的軟件只有貼近用戶的需求，那才是客戶所需要的產品。
用戶體驗軟件的優劣主要體現在人機界面上，他們關系到用戶的直接感受。臺式電腦和筆記本電腦體驗者是人，而未來物聯網中嵌入式系統硬件的體驗者是物（機器），它更在乎機器的感受。物聯網的終端設備除了硬件以外，大量的是軟件技術。比如，要了解某一終端（機器）目前的使用狀態如何？電源電壓是否穩定？室外的電子廣告牌或電子標牌是否會根據太陽光線的強弱自動調節亮度？攝像頭如何將信息傳輸到后臺的控制終端進行處理？所有這些終端設備主要是靠軟件來管理。因此，軟件在物聯網中所發揮的作用是至關重要的。
未來物聯網是無處不在的，各種信息的采集、傳輸和處理大多數將由終端設備自己來完成，無線通信技術將顯得尤為重要，它關系到人與物（機器）、物與物（機器與機器）的溝通和對話，而所有涉及到使用者和物（機器）的感受及其管理系統要得依靠軟件系統來管理的。為此，軟件的設計和開發要實現以下幾方面的突破。
第一，軟件技術要突破硬件的限制。嵌入式芯片有很多，比如：Intel、AMD、TI、FLS等，而英特爾的芯片本身就有許多類型，針對那么多的芯片要寫應用軟件確實很復雜。
第二，軟件技術要突破平臺的限制，要實現跨不同平臺、跨操作系統的軟件設計。比如，在IPHONE上能下載不同的瀏覽器；又比如：工控機過去一般都采用微軟的操作系統，今后在物聯網的智能控制裝置中可能還會采用其他操作系統，比如：要跨越Windows、Linux，甚至是Android等不同的操作系統，這些多會對軟件設計和開發提出新的挑戰。
第三，傳統的嵌入式系統針對的終端設備還是比較單一的，但在物聯網時代，嵌入式系統與軟件將面對各種不同的終端設備，尤其是許多移動的終端。

創新型嵌入式云計算服務

云計算將是未來全球投資的重要推動力，這已經成為業內專家的共識。而企業私有云計算中心的部署將提高自動化管理應用和系統集成服務需求。隨著商業化私有云計算服務的建立，將會有更多的終端設備和裝置采用嵌入式系統來連接至云計算架構。因此，管理和監控這些嵌入式平臺中所有的軟件和硬件，以及保證其安全性，將是人們普遍關心的首要問題。
為此，研華在2009年推出了原創eSOS安全工具，這也標志著研華科技踏上了創新型嵌入式云計算服務之路。

第一階段，在標準產品中提供云端服務。

自2009年開始，研華嵌入式系統的板卡設計方式發生了很大改變。在軟件方面，首先是把一些軟件功能加入硬件系統中，并導入了云端運算的新概念。
第二階段，幫助行業客戶建立私有云架構。
在這個階段，研華所提供的云端服務是與所有的客戶建立產業鏈。在這朵“云”中，研華提供許多軟件服務和技術更新服務，包括操作系統、系統集成等等，包括軟件硬件的升級。比如，研華將其嵌入式板卡、嵌入式系統或者IPC賣給客戶用于系統集成或系統管理的同時，還要教會客戶如何通過云端來獲取應用技術，如何把研華的產品應用或融入到客戶的整個系統或業務中去，比如自動化系統、遠程醫療系統、電子標牌等等。通過研華提供的產品，為客戶建立一個私有云，這是一種策略，即：通過提供定制和個性化的服務，來銷售研華的產品。這也是一種在云計算環境下的商業模式。
作為嵌入式平臺提供商，研華推出自己的嵌入式云服務——SaaS（軟件即服務）服務模式，同時將上線嵌入式網上商城（Embedded Store），并為客戶準備了SUSIAccess API套件。研華嵌入式網上商城將上市最新的嵌入式硬件驅動和更新軟件。當實現網絡化后，各種嵌入式設備將自動鏈接至嵌入式網上商城，自動搜索在線軟件更新和最新數據。這種智能工具使管理變的更簡單、高效。SUSIAccess是另一種創新服務，使客戶能夠方便地遠程監控、配置和管理大量的終端設備和裝置，并能在系統中斷或癱瘓時進行恢復。

嵌入式計算機應用轉型在即

隨著傳感網和物聯網的日趨成型，智能地球也將成為人類期盼的、影響人類未來生活的新趨勢。張家豪認為，研華科技立志要想成為智能地球的推手，就必須增強嵌入式系統的功能，包括提高敏感性能、突出互聯網連接優勢以及加強智慧管理。因此，嵌入式計算機應用將從通用型向應用即成型和服務即成型轉變。
要適應嵌入式計算機應用轉型這一新特點，嵌入式設計將面臨諸多技術挑戰。
第一，將軟件功能加入到硬件系統中，導入云端運算的概念。
嵌入式設備具有軟件更新需求（如BIOS、Windows OS、驅動程序的更新），傳統的做法是通過FTP或服務器將這些最新的更新放在網絡上，供客戶自己被動地查找是否需要更新。研華科技的做法是將相關軟件和需更新的內容放在Embedded Store上，由系統自動檢測是否需要更新。客戶只需將嵌入式設備接入網絡，研華的系統就會自動偵測接入的機器型號，并顯示可供其自動更新的軟件列表，客戶只須按按鍵就可以實現自動下載、更新，免除了搜索、查找和一步一步操作的麻煩。由于所有的處理都在云端進行，這將為嵌入式產業帶來巨大變革，也對軟件技術提出了許多挑戰。
第二，制定新的嵌入式產業的技術規范。
在硬件方面，以往嵌入式廠商都是根據芯片廠商（如Intel、AMD等）的發展路線來進行開發，其結果是各廠商設計的嵌入式產品都比較雷同。因此，研華從2009年起在設計中加入了許多附加值，而非簡單地根據參考設計來開發。只有充分了解客戶需求才能取得突破。例如，由于嵌入式計算機并不能保證一次成功開機，而在某些領域（如醫療、軍事應用）不允許出現這種情況，研華設計了一款嵌入式計算機，其專利技術可確保無論在任何苛刻環境下都能一次開機。此外，研華的嵌入式板卡能夠自動偵測系統上的電壓、溫度、風扇轉速等狀態，并自動記錄和回報這些狀態信息。研華新開發的一款遠程智能管理軟件工具SusiAccess，能夠從遠端自動回報信息，從而輕松監測網絡上所有連接的嵌入式計算機的狀態。
因此，研華的嵌入式設計所提供的核心價值就在于解決客戶遇到的問題，簡化客戶的工作，從而加快產品上市。所有與客戶嵌入式系統板卡上的硬件、軟件設計相關的工作都由研華來提供，客戶只需專注于其垂直行業進行開發。

研華欲做嵌入式行業標準的領導者

現在工控機及其應用領域的嵌入式板卡，無論針對是Windows還是針對Linux等其他操作系統的平臺的嵌入式板卡都已經有了統一的標準，但是十多年來沒有大的改變，沒有大的創新。張家豪認為，所謂創新的背后實際上就要解決客戶的實際問題。隨著客戶的新需求不斷增加，研華必須開發出一些適應新的環境下的產品。比如，創新的MI/O系列嵌入式主板，這是一款在全球首次完全由研華設計團隊開發的產品，它能整合和統一各種板卡的I/O、界面、模塊。尤其是新一代嵌入式主板MIO-5270，擴展性變得更加靈活，同時采用堆疊式的擴展方式增強了系統的可靠性，有效地解決了客戶在做一些較小和緊湊型的產品時主板擴展性不好的問題。另外，MIO-5270更加合理的散熱設計，不僅使得主板設計非常簡單，布線也得到了極大的改善。MI/O產品現在已經達到了3.0標準，對于一些擴展性要求比較高的嵌入式系統，這款產品可謂是首選，尤其適用于電力、車載、船載、儀器、儀表、KIOSK等領域。
研華目前設計和開發的許多嵌入式模塊都是開放的，在產業應用過程中必然會涉及到許多標準，制定和統一這些標準將有助于客戶在共同的平臺上開發和交易，這樣客戶才能分享研華的創新技術和產品。
因此，研華在嵌入式產業中要起主導的作用，必須在產業標準的制定方面發揮更大的作用，同時還要探索一些創新性的商業模式。這也是研華科技欲引領IPC行業走進嵌入式服務物聯網和云計算新時代的必由之路。