擁抱嵌入式設(shè)計(jì)的變化

在今年的國(guó)際嵌入式展會(huì)（Embedded World）上，萊迪思研發(fā)高級(jí)副總裁Steve Douglass帶來(lái)了一場(chǎng)主題演講，闡述了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中軟件和硬件層面具備靈活性和適應(yīng)性的重要意義，這有助于跟進(jìn)當(dāng)今和未來(lái)重要的技術(shù)趨勢(shì)。本文對(duì)該場(chǎng)演講做了簡(jiǎn)要回顧。

我們所處的行業(yè)正面臨深刻的技術(shù)變革，這些變化從根本上重塑了我們的世界。全球5G的普及為更多低功耗、低延遲互連設(shè)備的爆發(fā)奠定了基礎(chǔ)，幾乎所有設(shè)備和系統(tǒng)都在接入互聯(lián)網(wǎng)。我們不僅將數(shù)十億臺(tái)設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)，而且還配備了更多的傳感器——攝像頭、麥克風(fēng)、雷達(dá)、激光雷達(dá)、加速度計(jì)，這些傳感器的加入讓設(shè)備感知周圍的世界能力更強(qiáng)。計(jì)算機(jī)視覺(jué)和網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算的發(fā)展進(jìn)一步加強(qiáng)了這些設(shè)備的功能，將其轉(zhuǎn)變?yōu)槲覀冎車h(huán)境不可或缺的一部分。這些設(shè)備將生成大量AI的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)邊緣智能的爆發(fā)式增長(zhǎng)。

這些趨勢(shì)的融合使得人們對(duì)更加靈活和適應(yīng)性更強(qiáng)的嵌入式設(shè)計(jì)的需求增加，從而跟上不斷發(fā)展的技術(shù)要求。想要避免全面的、自下而上的重新設(shè)計(jì)和部署，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須做好充分準(zhǔn)備面對(duì)一系列關(guān)鍵挑戰(zhàn)，包括不斷增加的計(jì)算要求、系統(tǒng)功能擴(kuò)展、不斷升級(jí)的安全威脅以及更短的上市時(shí)間。

加速發(fā)展的計(jì)算要求

增強(qiáng)系統(tǒng)適應(yīng)性的挑戰(zhàn)之一在于對(duì)網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算的需求快速增長(zhǎng)，特別是對(duì)人工智需求的快速發(fā)展。這一趨勢(shì)在嵌入式計(jì)算設(shè)備中也是如此，并推動(dòng)了對(duì)異構(gòu)計(jì)算的需求，異構(gòu)計(jì)算具有專用的硬件加速器，用于最艱巨的計(jì)算任務(wù)。

FPGA本身非常靈活，是嵌入式設(shè)計(jì)的理想選擇。它們具有可編程邏輯核心，可配置實(shí)現(xiàn)幾乎所有邏輯功能，其可編程I/O也支持許多不同的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議。即使在現(xiàn)場(chǎng)部署系統(tǒng)之后，系統(tǒng)功能也可以隨著時(shí)間的推移而持續(xù)更新，提供了流暢的升級(jí)體驗(yàn)和供應(yīng)鏈靈活性，并加快產(chǎn)品上市。

拓展系統(tǒng)功能

通過(guò)集成AI并持續(xù)優(yōu)化，適應(yīng)性強(qiáng)的設(shè)計(jì)技術(shù)可以讓嵌入式系統(tǒng)更加靈活和強(qiáng)大。

除了拓展車載系統(tǒng)和智能門鈴的智能功能外，自主移動(dòng)機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器視覺(jué)攝像頭等需要先進(jìn)計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法的嵌入式視覺(jué)應(yīng)用也很好地說(shuō)明了使用基于FPGA的適應(yīng)性設(shè)計(jì)方法可以實(shí)現(xiàn)最佳的能效和靈活性。由于設(shè)計(jì)人員可以修改加速器，并使其設(shè)計(jì)適應(yīng)未來(lái)不斷變化的AI要求，因此FPGA是他們的理想選擇。

不斷增長(zhǎng)的安全威脅

一個(gè)完全互聯(lián)的世界也有缺點(diǎn)，那就是惡意行為者可以利用這種互連造成破壞。隨著嵌入式設(shè)計(jì)變得越來(lái)越復(fù)雜，其攻擊面和攻擊載體也隨之增加。這使得軟件和硬件保護(hù)比以往任何時(shí)候都更加必要。

硬件可信根（HRoT）和平臺(tái)固件保護(hù)恢復(fù)（PFR）是開發(fā)高度可信設(shè)備的關(guān)鍵。如果將FPGA作為HRoT，加密算法則可以隨著時(shí)間的推移而不斷更新，還能用于監(jiān)視和保護(hù)系統(tǒng)中計(jì)算組件的固件，實(shí)現(xiàn)真正的PFR。只有軟件和硬件都具有適應(yīng)性才能讓嵌入式設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)不斷增長(zhǎng)的安全威脅。

快速上市

除了上述挑戰(zhàn)之外，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員還面臨將其解決方案快速推向市場(chǎng)的巨大壓力。事實(shí)上，在科技領(lǐng)域，能否率先進(jìn)入市場(chǎng)將是成敗的關(guān)鍵。

萊迪思專注于提供解決方案集合，幫助我們的客戶更快、更高效地實(shí)現(xiàn)高度靈活的嵌入式硬件和軟件設(shè)計(jì)。我們的解決方案集合提供針對(duì)特定應(yīng)用的交鑰匙解決方案，這些解決方案結(jié)合了參考平臺(tái)和設(shè)計(jì)、演示、IP構(gòu)建模塊、FPGA設(shè)計(jì)工具和定制設(shè)計(jì)服務(wù)，可幫助工程師更快地構(gòu)建設(shè)計(jì)并上市。

如今，萊迪思解決方案集合產(chǎn)品包括了面向AI市場(chǎng)應(yīng)用的Lattice sensAI?、用于嵌入式視覺(jué)的Lattice mVision?、用于工廠自動(dòng)化領(lǐng)域的Lattice Automate?、用于安全領(lǐng)域的Lattice Sentry?以及適合5G ORAN?部署的Lattice ORAN?。我們還有更多產(chǎn)品即將面世。

隨著萬(wàn)物互聯(lián)讓世界的聯(lián)系愈加緊密以及網(wǎng)絡(luò)邊緣系統(tǒng)變得更加智能（在某些情況下可以完全自動(dòng)化），F(xiàn)PGA固有的靈活性變得越來(lái)越重要。作為系統(tǒng)工程師，采用靈活適應(yīng)的工程思維方式將有助于確保系統(tǒng)和解決方案能夠跟上互連帶來(lái)的各種挑戰(zhàn)。

在萊迪思，我們專注于為客戶提供各種方式，通過(guò)我們的小型低功耗FPGA器件和技術(shù)，滿足他們對(duì)人工智能、安全、嵌入式視覺(jué)、控制等應(yīng)用不斷變化的需求。