在物聯(lián)網(wǎng)的帶動(dòng)下，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用漸趨多元。相較一般消費(fèi)性產(chǎn)品，嵌入式系統(tǒng)的使用場(chǎng)域更為嚴(yán)苛，因此防塵、抗震、耐衝擊，就成了嵌入式系統(tǒng)維持穩(wěn)定度的重要設(shè)計(jì)考量，尤其是移動(dòng)式設(shè)備或戶外系統(tǒng)，對(duì)此要求更深。

圖1 : 嵌入式是物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的重要技術(shù)，而隨著物聯(lián)網(wǎng)落地速度的加快，嵌入式也走向不同發(fā)展，不過(guò)無(wú)論如何變動(dòng)，穩(wěn)定度仍是其不變的設(shè)計(jì)前提。(Source:eInfochips)

為解決戶外環(huán)境的嚴(yán)苛，嵌入式系統(tǒng)必須考慮溫、濕度的變化，而移動(dòng)環(huán)境則注意到抗震及耐衝擊的做法，廠商多以無(wú)風(fēng)扇電腦做為解決方案，無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)在工控嵌入式系統(tǒng)中已漸成主流，原因在於穩(wěn)定度的提昇，風(fēng)扇屬於機(jī)械架構(gòu)，與系統(tǒng)內(nèi)的電流電路相比，機(jī)械式零組件的生命週期一向較短，因此以風(fēng)扇作為主要散熱方式的設(shè)備，因風(fēng)扇故障導(dǎo)致系統(tǒng)當(dāng)機(jī)的機(jī)率不低，在此因素下，工控嵌入式設(shè)備的無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)於是漸居主流，除無(wú)風(fēng)扇外，為再一步提昇穩(wěn)定度，工控嵌入式系統(tǒng)多還會(huì)將抗震、防塵、寬溫等特殊需求設(shè)計(jì)進(jìn)去，以延長(zhǎng)系統(tǒng)的耐用時(shí)間，同時(shí)降低後續(xù)的維修次數(shù)與難度。

工控嵌入式系統(tǒng)　朝專(zhuān)用與泛用兩向發(fā)展

而技術(shù)規(guī)格的變動(dòng)，來(lái)自於市場(chǎng)面的改變。現(xiàn)在的工控嵌入式系統(tǒng)逐漸分為兩類(lèi)，一種是因應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)垂直產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，所衍生出來(lái)的產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)，例如車(chē)載、醫(yī)療等，這些市場(chǎng)因需求龐大，加上規(guī)格較為特殊，因此廠商直接以此為標(biāo)的，在初期就針對(duì)相關(guān)需求，導(dǎo)入相關(guān)軟硬體設(shè)計(jì)，上市目標(biāo)就直指這些專(zhuān)用領(lǐng)域。另一種則是將系統(tǒng)設(shè)計(jì)成泛用型平臺(tái)，以市場(chǎng)最大公約數(shù)需求設(shè)計(jì)板卡、選擇相關(guān)零配件，讓產(chǎn)品可讓最多產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。

圖2 : 穩(wěn)定度是嵌入式設(shè)計(jì)的最重要前提。(Source:CCSEA 2019)

泛用型嵌入式平臺(tái)的主要應(yīng)用，多屬於效能要求不高的中低階市場(chǎng)，中低階市場(chǎng)的系統(tǒng)控制並不複雜，控制核心規(guī)格不必太高。但穩(wěn)定度方面並不遜於高階系統(tǒng)，尤其是現(xiàn)在一些比較重要的應(yīng)用如地鐵閘門(mén)，都已採(cǎi)用中低階嵌入式系統(tǒng)，如果產(chǎn)品不穩(wěn)定，所產(chǎn)生的影響將十分巨大。

嵌入式系統(tǒng)的要求，主要在於「即時(shí)的系統(tǒng)反應(yīng)」，而應(yīng)用領(lǐng)域需求的複雜度不同，所對(duì)應(yīng)的資訊整合系統(tǒng)也會(huì)有所差異。例如智慧電網(wǎng)系統(tǒng)，終端的電腦僅需定期將訊息提供給後端伺服器，再加上偵錯(cuò)回覆的功能，整體系統(tǒng)就算完備；但像是軌道交通的儀控運(yùn)作，除了基礎(chǔ)的操控外，還有資料蒐集、分析及反應(yīng)研判等需求，這類(lèi)系統(tǒng)就需要更多元的功能，因此嵌入式電腦的供應(yīng)商必須因應(yīng)不同的需求，與系統(tǒng)整合商共同合作，讓軟硬體兩端都可充分達(dá)到客戶需求。

未來(lái)嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，將朝垂直產(chǎn)業(yè)電腦的縱向整合與泛用型機(jī)臺(tái)的橫向整合兩端交互應(yīng)用的方向走，終端使用者會(huì)視需求將這兩種架構(gòu)的設(shè)備同時(shí)納入系統(tǒng)，使其系統(tǒng)性價(jià)比趨於最佳。

因應(yīng)需求 提供特定規(guī)格產(chǎn)品

在技術(shù)部份，x86架構(gòu)仍會(huì)是嵌入式系統(tǒng)主流，原因在於臺(tái)灣目前的人才與技術(shù)仍以PC-Based為主，從X86架構(gòu)進(jìn)場(chǎng)設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)也較為方便。另一方面也因?yàn)橐訮C-Based架構(gòu)設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)，軟硬體由於相容性高，成本也較為低廉，作為自動(dòng)化控制的系統(tǒng)，比較沒(méi)有障礙，這也讓X86架構(gòu)成為臺(tái)灣嵌入式系統(tǒng)廠商的最終選擇。

相對(duì)於中小企業(yè)在嵌入式系統(tǒng)做水平化整合的方式，來(lái)完成其對(duì)客戶需求所做出的反應(yīng)，大型企業(yè)另以垂直整合的模式，提供客戶完整解決方案的做法滿足客戶的需求，工控廠商會(huì)針對(duì)不同的需求，提供不同規(guī)格的產(chǎn)品。

圖3 : 人工智慧的邊緣運(yùn)算概念，逐漸成為嵌入式系統(tǒng)的重要設(shè)計(jì)。(Source: Siemens)

以某公司的在航運(yùn)港口為例，透過(guò)嵌入式系統(tǒng)駕駛?cè)藛T可以電腦控制船隻運(yùn)行，同時(shí)配合量測(cè)儀器，進(jìn)行外在環(huán)境的資料蒐集及處理，協(xié)助電腦判斷船隻的控制，這其中包括自動(dòng)化控制、資料蒐集，以及量測(cè)分析，主要依靠嵌入式電腦進(jìn)行機(jī)通訊及檢測(cè)的工作，這時(shí)就需要較高效能的主機(jī)來(lái)做系統(tǒng)管理。而如果需求的是較低階的工作，像是船上的廣播系統(tǒng)或媒體播放系統(tǒng)，也有入門(mén)級(jí)的選項(xiàng)。

由於嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的多元化，其產(chǎn)品的使用層面也較具有彈性，相對(duì)於中小企業(yè)多與配合廠商共同規(guī)劃進(jìn)行水平整合，另一類(lèi)型業(yè)者則是在開(kāi)發(fā)時(shí)就已經(jīng)預(yù)見(jiàn)客戶多元化的需求，而預(yù)留了擴(kuò)充的準(zhǔn)備，透過(guò)規(guī)格化的整合機(jī)制，達(dá)成客戶的要求。

不過(guò)無(wú)論是哪種機(jī)制，對(duì)工控嵌入式產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，穩(wěn)定度是永遠(yuǎn)的前提，以航運(yùn)港口的案例來(lái)說(shuō)，防潮、防鹽蝕的要求，就是基本選項(xiàng)。另外為減少風(fēng)扇、連接線的損壞所造成的維修需求，無(wú)風(fēng)扇、無(wú)接線也成為設(shè)計(jì)之一，以除去容易損壞因子的作法，降低損壞率，提升產(chǎn)品穩(wěn)定性。

除此之外，由於船隻是離岸航行，因此通訊的防干擾驗(yàn)證更形重要，由於以電腦做為操控的核心，在設(shè)備聯(lián)網(wǎng)及指令的傳遞上，其正確性與防止訊號(hào)的干擾與誤判，是這類(lèi)產(chǎn)品的重要設(shè)計(jì)考量。

此外在部分物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，邊緣運(yùn)算與通訊即時(shí)性及準(zhǔn)確性，也是嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的重點(diǎn)，以智慧交通系統(tǒng)的路口監(jiān)控系統(tǒng)的操作為例，像是車(chē)輛辨識(shí)系統(tǒng)，這其中包括影像訊號(hào)的擷取、辨識(shí)，以及資料庫(kù)的比對(duì)；或是車(chē)流管控，如何讓系統(tǒng)在極短時(shí)間透過(guò)影像分析交通狀況，並立即給予交通號(hào)誌變換燈號(hào)的訊息，都必須透過(guò)邊緣運(yùn)算，才能讓讓系統(tǒng)效益最大化。