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嵌入式处理趋势,第二部分:深度嵌入式设备 时间:2020-06-01      来源:原创

您是否曾经看过某个嵌入式开发设备,并想知道它们如何在单个微型设备中容纳所有这些功能和智能?很有可能发生的频率更高,并且没有放缓的迹象。

如今,您已经看到诸如内置安全芯片的信用卡或汽车轮胎之类的产品,它们可以与车辆无线通信有关道路状况,轮胎充气和温度的信息。

嵌入式开发解决方案无处不在,大多数人甚至都不知道。很快,即使工程师也无法分辨。在接下来的两年中,嵌入式电子技术的各种进步将结合在一起,从而创造出一些高度集成的产品,这些产品看起来似乎缺少所有必需的电子产品,因为它们除了无缝集成到产品中之外,还因为电路的微小性质。

电子产品将很快融入我们接触的所有事物,包括面料!当今最好的(最独特的)例子可以在一级方程式赛车中看到。这些推包工程师提出了一种解决方案,以解决由于增加电子部件以提高发动机性能和增加诸如KERS系统之类的功能而导致的重量增加。

为了减轻重量,尺寸和阻力系数工程师找到了一种将汽车电路的一部分嵌入轻量碳纤维车架的方法。这些电路和设备可承受数百度的热量,并以超过200 mph的平均速度和4 g的加速度产生严重的振动。

每年,通过嵌入式电子产品为这些赛车增加越来越多的性能和适应性。这是一个极端的例子,但是,正如您所看到的,这种技术已经存在了,并且已经存在了几年,这表明该技术实际上可以很快地进入更加合理的市场。

基本上,有两种不同类型的深度嵌入式解决方案,所有这些解决方案都是肉眼看不见的,并且使用寿命以年为单位。第一个是智能加法器,它出现在日常对象中,启用了很酷的新功能,而外形尺寸没有任何明显变化。

用户不会有任何新的要求或说明,该设备将具有新的智能功能,例如无线通信或生物识别。

其中包括带有心脏监护仪的创可贴和可与手机或床头仪器通信的内置无线电。第二种是通过深度嵌入式技术实现的解决方案。

这些应用程序将极大地提高我们对周围世界的安全性和实时知识。这包括建筑物和桥梁壁内的传感器之类的应用程序,用于监视结构的应力和状况,而无需更换电池或更换设备。

智能加法器

您现在已经可以看到其中一些应用程序出现在许多不同的领域,包括信用卡和汽车钥匙。它们使人们的生活更安全,更少可支配,而这仅仅是开始。

您能想象能够感知天气并改变其成分以防水的衣服,还是可以追踪伤口愈合速度并帮助伤口愈合的绷带吗?

多年以来,数家公司一直致力于将裸芯片嵌入应用程序中,这创造了许多有趣的产品,这些产品以前的外形已经阻止了任何集成电路的发展。此外,封装尺寸在所有三个轴上都缩小了很多,以至于有些芯片看起来像是人眼看上去的闪光,尺寸仅为0.1平方毫米。

图1.这些RFID芯片尺寸为0.05 x 0.05毫米。

在医疗设备市场上可以清楚地看到一个这样的例子。Toumaz Technology Limited的Chris Toumazou(也是伦敦帝国大学的教授)因其Sensium设备而获得了世界健康与医学技术奖,该设备将MCU,RF和各种医疗传感器集成到一个可以监视和传输的设备中嵌入到一个四分之一堆大小的容器中。

在未来的几年中,这些设备将变得更小,功能更强大,能够从通用创可贴内部监测几乎所有必要的生命体征。这样的设备甚至可能会耗尽从它们正在监测的几乎无限寿命的人体所收集的能量,或者它们可以使用一次性电池使整个操作对患者完全透明。

并非只有医疗设备制造商需要体积更小的集成设备。汽车公司一直在寻找新闻途径,以改善客户体验并在成熟的市场中脱颖而出。他们这样做的一种方法是在钥匙,门,镜子和许多其他地方增加生物识别安全性。

现代汽车很快将取代前面提到的一级方程式赛车,并且整个汽车上的嵌入式电子设备越来越多。最新的顶级豪华车已经配备了70多个微控制器和处理器,那么它们还能去哪里呢?

芯片将被嵌入到太阳能电池板,门把手,座椅和车辆本身的框架中,从而可以提供可以预见并应对潜在威胁的安全系统。在这里,嵌入电子设备将使车辆更智能,更安全,更轻便,更高效,而不会给驾驶员增加任何复杂性。

创新的设备

如您所见,这些新解决方案已经开始出现,但很快就会结束。这些新设计包括诸如贴纸或纸之类的东西,它们可以对它们所在的位置做出反应并做出相应的反应。

想象一下建筑物会指示出它们受到的压力以及达到的水平,因为它们在混凝土中嵌入了碎屑,这些碎屑通过墙内的热差异为自身供电。它们可能会更加安全,最终甚至可以帮助工人找出如何在任何损坏发生之前就修理建筑物的方法。

这种类型的应用很大程度上是纳米技术的先驱,纳米技术已经问世了五到十年。小型,便宜,自供电和一次性的芯片几乎可以插入任何东西,并且可以帮助推动植入式健康监护仪的进步以及许多疾病的非侵入式治疗。

可以使用时间释放,可变且高度针对性的药物进行嵌入式化学疗法治疗癌症,并且无需进行任何切割或手术即可从体内监测​​器官。芯片是如此之小且可靠,以至于它们很快就能在人体恶劣的环境中以完全的可靠性运行。

深度嵌入式设备将彻底改变的另一个领域将是安全性。生物特征识别扫描仪将使用过时的密码锁,钥匙,拨号保险箱和密码。门锁,车库门,汽车,计算机,保险箱,银行帐户,电子邮件,电话以及其他所有需要我们在锁箱中存放写在纸上的密码或手机上特殊的密码保护器的其他物品,将变得简单易用。类似于贴纸的小部件,可以读取视网膜或指纹,并在几英寸的范围内传输验证信息。

此外,自动门,自动扶梯,电梯和自动人行道每年由于不适当的应急机制而受伤并杀死数百人。所有这些都可以从处于最危险区域的微小的智能自供电设备中受益,这些设备可以在可能表明即将发生悲剧的各种情况下发送紧急消息以停止设备。

今天,我们已准备好大量新应用程序和对现有应用程序的重大改进。芯片尺寸,封装技术,非易失性存储技术,功耗和模拟集成方面的进步使设计人员能够以最微型,多功能和耐用的设备走到前所未有的高度。

这些进步以及对更智能,更安全的环境的不断增长的需求已经导致将芯片嵌入到几年前无法想象的各种地方。就像放置在信用卡中一样,以便用户只要在指纹内置的传感器上传递指纹就可以随时更改PIN。

在这三篇文章中,我们研究了三种技术趋势,这些趋势将改变世界的面貌,并改善其中几乎每个人的生活。在接下来的两年中,我们将看到十年前难以想象的创新速度。

但是,十年前也可以这么说,看看这些创新中有多少成功或失败,或者还没有发生(我仍在等待1950年的飞行小说)。

未来该何去何从?您如何看待嵌入式电子产品?随时在评论中留下您的答复,或者出去实现!作为工程师,我们一直在训练我们的生活来解决问题。如果您看到一个,请运用您的知识并分享您的想法!

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