CES2014給我們的啟示：重視智能硬件的設計與應用
——走出北京城的嵌入式系統聯誼會第14次主題討論會

本刊編輯 蘆瀟靜

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CES2014給我們的啟示：重視智能硬件的設計與應用
——走出北京城的嵌入式系統聯誼會第14次主題討論會

本刊編輯 蘆瀟靜

智能手機+云計算，讓移動互聯網成為現實，它正在改變整個電子信息產業和創業環境。“智能硬件+智能手機App+云服務”創造出一系列全新的商業模式。這種系統的核心部件是智能硬件，從某種意義上說是嵌入式系統的升級換代。智能化不僅影響著我們的工作和生活，而且也挑戰著傳統的嵌入式系統開發和運行方式。2014年的拉斯維加斯消費電子展(CES)讓我們看到了未來智能世界的無限前景。

近日，由嵌入式系統聯誼會主辦的第14次主題研討會在上海華東師范大學順利舉行。雖然是首次在北京之外舉辦活動，但嵌入式系統聯誼會的凝聚力絲毫未減，來自清華大學、北京郵電大學、蘇州大學、太原理工大學等知名高校的專家學者，以及Microchip、TI、芯唐電子科技等產業界人士齊聚一堂，圍繞“CES2014給我們的啟示”這一主題發表了各自的觀點，并就智能家居、智能穿戴和互聯汽車等熱點話題展開了熱烈的討論。

華東師范大學 沈建華教授

——智能硬件的難點

沈建華教授從事多年的教學工作，同時長期與企業緊密合作，既具有豐富的教學經驗，又擁有項目的研發經驗，對教學和研發均有著深入的理解和體會。

從嵌入式系統的角度看，智能硬件即帶智能的硬件。現在理解的智能設備，一定是接入了互聯網的嵌入式設備，真正的智能是借助云端來實現的。智能硬件大致分為兩大類：一類是所謂的可穿戴設備；另一類相對固定，如智能家電、玩具、健康監護等。

1. 智能硬件的三大需求

① 傳統企業升級轉型。傳統制造業企業要轉型為服務型公司，通過用戶習慣的收集和數據的分析來增加附加值。

② 互聯網企業搶占入口。有人曾問馬化騰，下一個打敗微信的是什么？他認為可以打敗微信的一定是與硬件相關的東西。確實如此，如果與硬件無關，那么與用戶的粘度是不夠的，用戶很容易切換；而一旦與硬件綁定，與用戶的粘度就大大提升了。

③ 創業公司機會增多。物聯網時代，創業公司認為有很多機會，可以吸引到投資。

2. 智能硬件使用的四種

① NFC近場通信：其最大的特點是可以看做一個RFID的擴展命名，能夠實現RFID的雙向數據交互，十分適用于身份認證。

② 藍牙：藍牙現在最熱的是4.0，由于是新技術，價格高，推廣起來比較困難。不過，藍牙4.0在智能終端的可穿戴設備中大有用武之地。

③ ZigBee：僅僅適用于封閉系統，因為ZigBee的系統倘若要連接在Internet上，必須要解決網關的問題。

④ WiFi：在目前家居應用里是最佳的無線接入方式。家庭無線路由器基本上已經覆蓋，沈教授認為MCU是應用直接連接Internet的最佳解決方案。

3. 智能硬件設計的諸多難點

① 設備硬件的設計與制造。性能和資源非常有限，功耗要求做得很低。射頻硬件的設計和生產很困難，涉及供應鏈、認證、一致性等各種問題。對于穿戴式設備，要求工藝設計水平非常高。

② 設備固件。涉及很多協議、配置、具體的用戶應用以及與云端的接入協議。內部軟件與傳統單片機差別較大，軟件包括驅動、協議、安全、算法、應用等。因此，要做成可靠的產品非常不易。

③ 云端服務。

④ 終端APP。終端APP要做好也很困難。有很多公司專注于此，可以幫助我們提升用戶體驗。

⑤ 經驗非常重要。傳統制造業背景和互聯網背景，會帶來不同的看法和決定。

嵌入式系統聯誼會副主任及秘書長 何小慶

——CES啟示和智能穿戴最新發展

何小慶秘書長擁有成功的創業經歷，現主要精力投入到廣泛的社會活動中，集嵌入式系統聯誼會發起委員、知名高校講師、特約撰稿人和企業家等多重角色于一身，對IT產業的理解具有獨特的視角。

1. CES的啟示

作為全球最大的消費電子展，每年的CES上都會展示最新的電子消費產品，引領著未來消費電子發展的趨勢。中國的公司，除了華為、中興、海信等大公司外，參展的中小企也不在少數。CES有若干個技術專區，包括大家比較關注的3D打印和可穿戴設備。ZigBee聯盟邀請了20余家公司參展，其他的專區涵蓋機器人、汽車電子等。

亮點產品主要有：LG的彎曲手機，三星、LG、索尼的彎曲電視，智能手環，智能汽車電子，以及正在顯現氣候的智能家居(含智能照明)，等等。

今年CES的一大亮點是以Tesla為樣板的互聯汽車(Connected Car)。不僅各大車廠都有一些產品，而且谷歌宣布成立開放汽車聯盟(OAA)，成員包括一批科技和汽車公司(如通用汽車、本田汽車、奧迪、現代等)，這些公司將合作為汽車定制Android系統。

看一個行業能否快速發展，要看有無大公司進入。顯然，智能穿戴設備已經進入一個快車道，今年還會明顯提速。目前，大公司基本上都發布了自己的產品，未來會以健康、醫療、時尚為三大主線。

CES結束后的一周，Google收購了Nest公司，這給整個智能家居行業帶來很大的觸動。盡管智能家居有所升溫，但市場后期還需要發展，商業模式還存在不少問題。

2. 關于可穿戴設備的發展

(1) 可穿戴設備市場的現狀

這個市場目前尚處于市場發展的初期階段，按照市場營銷學來講，屬于Early Market 的Medium-term Later Stage，即早期市場中后階段。創業公司依然是主力軍，大公司仍持試水和觀望態度。就形式而言，手環、手表居多，眼鏡雖然吸引眼球，但開發難度也較大，市場還需要時間消化。如果想做眼鏡，建議可以關注運動類、游戲類等目標比較明確的細分市場。

(2) 可穿戴設備方案

可穿戴設備是典型的嵌入式系統，主要由MCU/MPU、傳感器和射頻部分組成。90%以上的產品采用的是基于Cortex-M3/M0/M4的MCU。

不少公司為了促進可穿戴設備的發展，將自己的項目開源化。其中不乏一些不錯的方案，比如索尼的Smartwatch、谷歌的眼鏡。安卓的代碼是開放的，而且索尼的SDK是開放的，用戶可以做一個Sony智能手表的App。還有一個項目——Angel Sensor也值得關注，提供了很好的平臺。不僅具有記錄卡路里、記步這些功能，而且可以記錄心跳和血氧濃度。

(3) 可穿戴設備的設計難點

首先是低功耗問題，要選擇工作功耗和待機功耗低，同時保證喚醒時間盡可能短的MCU。對于MPU(AP)加安卓這種方案，目前來看低功耗設計還不夠成熟。

其次，MCU與傳感器接口的設計很重要，要保證數據采集的實時性、完整性和低功耗。

最后，從軟件方面來講，看似簡單的可穿戴設備的UI設計其實是一大難點。

(4) 可穿戴設備未來的思考

就設計模式和商業模式而言，可穿戴設備一定是智能硬件+智能手機APP+云服務。同時，可穿戴設計必須遵循開放、參與和共贏的原則，也就是所謂的“互聯網思維”。

可穿戴設計要把握四個要點：小巧精致，省電，軟件設計精簡，工業設計新穎。其中最后一點常被忽視。未來脫穎而出的可穿戴設備一定是一個做了減法的設備，如果比拼加法，很難超越智能手機。可穿戴設備的未來前景是光明的，正如蘋果的CEO最近在一個股東大會上講過的那樣：“我們正在做一些可穿戴設備的產品設計，有些是你能看得到的，有些呢你目前可能還看不到。”

嵌入式系統聯誼會發起委員、上海計算機學會嵌入式專委會主任 陳章龍教授

——特斯拉汽車的啟示

陳章龍教授是我國單片機與嵌入式系統領域的老前輩，社會活動廣泛，對嵌入式及其相關領域的歷史和現狀有著深刻的理解，同時，對熱點技術的發展始終保持理性的認識。

西方在談論第三次工業革命，德國提出德國工業4.0，視為第四次工業革命。中國工程院院長周濟提出“中國制造2020”，這里面核心的問題就是說兩個世界——我們生活的實體世界與虛擬世界如何對接。

在2014 CES大會上，微軟的一個發言值得我們深思。微軟聲稱，軟件企業如果不做硬件，遲早是會死亡的。可見，一定要將虛擬的世界與實體世界對接起來，否則，今后會是個大問題。反過來，制造業要向制造服務業去發展。周濟列舉了一個例子，通用電氣的飛機發動機安裝了傳感器，這就是一種服務形式。

所謂的虛擬世界與實體世界如何對接呢？有兩種不同的觀點：一種是以德國為主的傳統制造業的方式，這是一種以自下而上的方式；另一種是以美國為代表的創新性的方式，是一種自上而下的方式，這是一種顛覆性的創新，特斯拉汽車就是典型的例子。制造特斯拉汽車的人原來并不是做汽車的，一直做汽車的人也不大可能將電動車作為主業。也就是說，一種顛覆性的革命往往是一種自上而下的東西。

從IT領域來看，特斯拉有兩大核心技術：一個是電池管理系統，它是通過服務器的分層管理的方式來實現的，能夠對數千節電池芯進行管理；另一個是四個輪子的計算機。特斯拉出來了以后，對于汽車的新舊對接，吉利的董事長李書福講了這樣一句話：“我們傳統的汽車業完全可能被新型技術所打敗。”

還有個現象值得關注。在2014 CES大會上，Edison的芯片得了四個大獎。這個芯片里有很多的中國元素，它誕生于Intel中國研究院與清華大學微電子研究所成立的新一代計算機聯合實驗室，知識產權由Intel和清華同時享有。演示時是用于嬰兒的可穿戴設備，家長借助手中特殊的杯子可以了解孩子的溫度、是否尿濕等情況。實際上，Edison是一個SD卡形式的平臺式的計算機，只要插到任何有SD接口的設備上就可以運行，用于開發可穿戴產品。

討論環節精彩紛呈

1. 目前大多數智能穿戴設備采用ARM內核架構，其他架構機會有多大？

何立民教授：目前之所以大部分產品都用ARM架構，是因為ARM發展到現在已經成為一種產業模式，總體上是一個技術的進步，以至于大部分半導體公司都終止了各自的架構開發。另外，嵌入式系統從起初的智能化改造時代，經過創新時代和網絡時代，目前已經步入服務時代。目前所有產品的研發都應以服務為目的。因此，到了服務時代，企業搞的產品都需要很強的服務意識，納入到一個很大的服務體系中方能生存。

王宜懷教授：ARM的成功除了目前的產業模式之外，還有兩點因素最為關鍵：時機和宣傳。如果芯片生產商的新品做得很好，具有很好的底層驅動，甚至配備有說明書，適合用戶二次開發，那么一般情況下終端用戶是不在意采用什么架構的。

沈建華教授：由于嵌入式產品以及物聯網涉及的領域很廣，具有發散性的特質，因此芯片生產商不可能去做各種各樣的驅動。現實中許多公司都在積累，但并沒有開源共享。因此，嵌入式領域并不能像PC機和安卓手機一樣具有統一的驅動標準。

2. 哪些智能家居和可穿戴產品會有真正的市場需求？

何立民教授：智能家居要真正熱起來，需要轉變一些觀念：之前的智能家居主要是指普遍的智能家電，現在，智能家居的概念要走出家庭，涵蓋家居以外，比如電動車的管理、家里辦公等。也就是所謂的“泛智能家居”。此外，智能家居應該定位準確，在家庭中主要服務于家庭主婦和老人，方便于他們的生活。

鄺堅教授：智能穿戴在未來的發展是必然的，人們生活的需求和技術推動是智能穿戴發展的兩種驅動力。

3. 是否可以利用電力線控制智能家居設備？

沈建華教授：總體上來說這個方案是可行的，但是在中國主要有以下的難點：首先，電網上的通信不是個人能決定的，決定權在國家手里；其次，國內各種各樣的電器設備缺少統一的標準，電網間的通信不可靠。

何立民教授：從技術角度來說，智能家居和國家電網是有可能結合起來的。因為國家電網的通信設備已經趨近完善，通信介質為光纖。目前，智能電網的協議主要是面對強電，將來一旦時機成熟，利用電網光纖傳輸控制信息是很有可能的。需要的是一個強電信號至弱電信號的轉換接口。

鄺堅教授：智能插座在家居領域是一種理想的選擇。現在的WiFi用戶眾多，聯網相互存在干擾，使用智能插座可以很好地解決這一問題。

4. 嵌入式系統要開源，應該怎么做?

陳章龍教授：嵌入式系統是一個專用計算機系統，它的所有任務都是專一的。在開發的過程中，平臺可以是開源的，但目標系統不應開源。另外，利用開源的方法去開發嵌入式系統時，只有對開源的系統進行裁剪，去除沒有必要的軟件，才能達到降低功耗的目標。

除了上述問題之外，與會者還對互聯汽車、車聯網、IVI和智能汽車等進行了熱烈的討論。普遍認為，只有解決商業模式和隱私安全問題，這些前沿科技才能被廣泛地接受。

結 語

此次討論會吸引了眾多領域的業界朋友，除了嵌入式領域的知名教授和專家外，還有懷揣希望、執著奮斗的創業者，從事非主流處理器產品開發的企業代表，以及專注于舉辦行業展會、身處風投領域的專業人士。大家坦誠地分享了創業的成功經驗、目前面臨的困境，乃至對未來的憧憬和困惑。在深入的交流討論中，思想的激烈碰撞引發了更多的觸動和思考。

雖然與會者各持己見，但有兩點達成共識：一方面要專注于自己擅長的領域，做好做精；另一方面，智能硬件涉及面廣，生態圈、合作非常重要。此外，同時具有制造業經驗與互聯網思維的人，更容易獲得成功。