為物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)中的嵌入式設(shè)備設(shè)計(jì)硬件需要深思熟慮的規(guī)劃。原因是嵌入式開發(fā)人員在為支持物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)時(shí)面臨幾個(gè)挑戰(zhàn)。以下列出了設(shè)計(jì)嵌入式物聯(lián)網(wǎng)硬件系統(tǒng)的一些挑戰(zhàn)：

1.在嵌入式系統(tǒng)上運(yùn)行應(yīng)用程序缺乏必要的靈活性

隨著對(duì)互聯(lián)設(shè)備需求的不斷增長(zhǎng)，嵌入式系統(tǒng)需要與異構(gòu)設(shè)備協(xié)同工作，并適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，以應(yīng)對(duì)實(shí)時(shí)環(huán)境中的新功能和新性能。由于越來(lái)越多的技術(shù)采用和新應(yīng)用程序的部署，嵌入式開發(fā)人員在開發(fā)嵌入式物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)在靈活性方面面臨一些問(wèn)題，例如：

確保新服務(wù)順利整合的問(wèn)題、適應(yīng)新環(huán)境的困難、硬件和軟件設(shè)施的頻繁變化、小尺寸低功耗芯片的封裝與集成問(wèn)題、開展能源意識(shí)活動(dòng)等。

2.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的安全危機(jī)

所有物聯(lián)網(wǎng)硬件產(chǎn)品都需要在實(shí)時(shí)嵌入式環(huán)境中安全運(yùn)行。由于所有嵌入式組件都在資源高度受限和物理上不安全的情況下運(yùn)行，嵌入式開發(fā)工程師在確保這些嵌入式組件的安全性方面經(jīng)常面臨問(wèn)題。這些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)必須穩(wěn)健可靠，并且必須使用加密算法和安全程序來(lái)確保安全。它涉及不同的方法來(lái)保護(hù)嵌入式系統(tǒng)從原型到部署的所有組件。

3.高功耗嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)

另一個(gè)日益嚴(yán)重的限制是微處理器硬件設(shè)計(jì)的功耗，以獲得實(shí)時(shí)應(yīng)用程序和設(shè)備的最佳性能。持續(xù)的挑戰(zhàn)是如何部署一個(gè)晶體管數(shù)量不斷增加且功耗比可以接受的嵌入式系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)低功耗嵌入式系統(tǒng)時(shí)，高功耗有兩個(gè)原因：

首先，因?yàn)槊總€(gè)晶體管的功耗隨著柵極密度的增加而增加，所以片上系統(tǒng)的功率密度設(shè)置為增加。因此，工程師們必須通過(guò)使用高效的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)降低整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的功耗，而不是僅僅依靠過(guò)程技術(shù)。

其次，工程師們通過(guò)增加系統(tǒng)的頻率來(lái)提高性能，降低功耗，從而消耗更多的電能。工程師也需要更多地關(guān)注設(shè)計(jì)選擇。

4.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的測(cè)試問(wèn)題

為了確保可靠的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，進(jìn)行深入的測(cè)試、驗(yàn)證和確認(rèn)是另一個(gè)挑戰(zhàn)。

嵌入式硬件測(cè)試：這類似于嵌入式開發(fā)人員使用基于硬件的測(cè)試工具的所有測(cè)試類型。這是指根據(jù)產(chǎn)品要求測(cè)試系統(tǒng)性能、一致性和驗(yàn)證的嵌入式硬件。

驗(yàn)證：確保功能驗(yàn)證是否正確實(shí)施。

確認(rèn)：確認(rèn)產(chǎn)品是否符合要求，是否通過(guò)所有質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

5.安全關(guān)鍵嵌入式系統(tǒng)的功能安全性不足

功能安全被認(rèn)為是產(chǎn)品整體安全的一部分。嵌入式系統(tǒng)被認(rèn)為是廣義控制系統(tǒng)，它執(zhí)行各種控制功能，需要自治、重新配置、安全、容錯(cuò)，并且需要消除所有不可接受的風(fēng)險(xiǎn)以滿足功能安全要求。這些考慮極大地影響了它們?cè)趹?yīng)用程序中的使用，在應(yīng)用程序中，許多功能循環(huán)都在競(jìng)爭(zhēng)計(jì)算資源的設(shè)計(jì)，因此，出現(xiàn)了許多計(jì)時(shí)和任務(wù)調(diào)度問(wèn)題。