2019年9月11日 航空航天和国防

嵌入式系统:嵌入式系统设计的发展

由米歇尔Genard

随着企业面临前所未有的创新压力,嵌入式系统设计也在不断发展。曾经为特定目的而建造的遗留系统必须进行现代化改造,或者让位于新的流体和连接系统。当然,这种转变的需要不是一夜之间发生的。让我们回顾一下嵌入式系统的历史,以及驱动这种发展的事物是如何变化的。

嵌入式系统的发展

嵌入式系统的设计正在改变,并随着企业系统变得更加灵活和软件定义。传统上,嵌入式系统是使用对每个设备都独特的封闭架构专门构建的。他们运行一个实时操作系统(RTOS)VxWorks在有固定时间约束的系统中,可预见性是关键。RTOS确保这些系统不会发生故障。或者,没有实时需求的系统可以运行定制版本的Linux,例如风河系统公司Linux

嵌入式系统设计变得更加灵活和软件定义。

下图显示了一个简化的嵌入式系统工作示例,在本例中,在一辆并行运行多个专有嵌入式系统的汽车中。有一个远程信息系统,一个用于刹车和控制,一个用于雷达,还有一个用于连接。每个系统都有自己的操作系统、专用芯片和认证过程。

这种传统方法现在正在让位于软件定义的开放体系结构和整合。使用开放标准,嵌入式系统设计可以利用商用现货产品。这些包括硬件类认证/认证标准化板计算机、PC平台等。这种转变导致了成本的大幅降低和更快的上市时间。

曾经孤立的系统现在也越来越多地连接在一起。以汽车为例,车载信息系统、制动系统和连接系统可以协同工作,将车辆数据发送给制造商、车队所有者,甚至自动驾驶系统。随着远程信息处理系统的不断更新,制动和连接系统也可能需要更新——即使它们是基于不同的技术平台,由不同的公司制造的。

曾经孤立的系统正变得越来越紧密。

这些汽车嵌入式系统现在相互连接,需要比它们被隔离时更强的安全对策。正如最近许多重大数据泄露事件所证明的那样,一个系统可以为黑客提供进入另一个系统的路径。这是一个主要零售连锁店的情况,其销售点(POS)系统被黑客攻击,因为攻击者渗透了商店的不安全但连接的HVAC嵌入式系统!这对该零售店的品牌和声誉造成了重大损害。

一个类似的变化正在发生在制造商获得嵌入式系统认证的方式上。相对于组件级的认证,现在有了向系统级认证的转变。这涉及到确保各个独立的嵌入式系统(每个系统组件中都有一个)能够协调地工作。

为什么嵌入式系统设计在改变

嵌入式系统设计变化的驱动因素包括硬件的改进以及软件开发方法的持续发展。

在硬件级别,现在可以用单个CPU做更多的事情。与只托管一个应用程序不同,一个芯片上的新多核系统(soc)可以在单个硬件平台上支持多个应用程序,同时仍然保持适度的电力和成本要求。

与此同时,软件开发技术的进步指向了比它们的前辈更具有软件定义和流动性的系统。

核心价值观保持

虽然嵌入式系统领域发生了许多变化,但核心需求仍然保持不变。嵌入式系统必须是安全的、安全的、可靠的和可认证的。

  • 安全:在网络攻击变得越来越普遍的同时,完全孤立的系统也变得越来越罕见。嵌入式系统工程师比以前更加重视安全问题。
  • 安全:这指的是系统确保其不会对环境产生不利影响的能力,无论环境可能是什么。如果工业、交通、航空航天和汽车等行业的嵌入式系统出现故障,可能会导致死亡或环境灾难。在这方面,确定性,即性能的可预测性和可靠性是至关重要的。一个区域的故障不应该触发整个系统的故障。
  • 可靠性:在嵌入式系统设计中,可靠性意味着它将始终按照预期运行。它应该产生相同的结果,在相同的时间框架内,第一次或第一百万次被激活。毕竟,在无法失败的系统中,太晚并不是一个选项。
  • 可确认的:对于许多嵌入式系统来说,认证过程是开发的关键和昂贵的部分。必须维护和利用遗留系统中的认证,同时必须管理未来系统的认证便利性。

你如何应对这种演变?嵌入式系统虚拟化

组织可以通过虚拟化在嵌入式系统设计中利用这些变化。这种方法已经在企业It中使用了多年,现在刚刚进入嵌入式系统市场。一个健壮的虚拟化解决方案,比如Wind River Helix虚拟化平台,允许工程师设计一个可以运行任何嵌入式系统的单一平台,无论是旧的还是新的。这些工具可以满足现代嵌入式系统苛刻的安全性、安全性、可靠性和认证要求。使用虚拟化连接过去和未来,实现创新。

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