以下將介紹與物聯(lián)網(wǎng)硬件相關(guān)的一些主要問題以及如何解決。

1. 延長電池壽命

用戶希望物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電池能夠使用更長的時間。如果有人計劃在偏遠(yuǎn)地區(qū)部署物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，那么更換電池可能是一件難事，這一點尤其重要。如果物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品是患者在體內(nèi)使用的醫(yī)療設(shè)備，那么更換電池可能需要進(jìn)行手術(shù)，這可能會增加患者患上并發(fā)癥的風(fēng)險。

硬件設(shè)計人員應(yīng)考慮物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品在哪些方面最耗電，需要評估它們是否對設(shè)計至關(guān)重要。如果是的話，則需要設(shè)法延長電池壽命。

解決這種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計挑戰(zhàn)的一種方法是使用具有深度睡眠模式的集成電路，這種電路消耗的電流非常小。此外，設(shè)計師可以降低電池的電壓。這樣做的目的是盡量減少產(chǎn)品內(nèi)部的功耗。設(shè)計師可以使用低功耗組件，確保部件在不使用時不會產(chǎn)生更多的能耗。

一個歐盟資助的調(diào)查表明，如果不采取措施延長其物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品中的電池使用壽命，到2025年將有7800萬塊電池被丟棄。調(diào)查人員認(rèn)為，通過開發(fā)能夠自我充電的電池將會取得重大進(jìn)展。然而就目前而言，設(shè)計人員在規(guī)劃和設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備時應(yīng)該盡早優(yōu)先考慮延長電池壽命。

2.防止安全漏洞

如今，行業(yè)媒體經(jīng)常報道威脅物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安全的令人擔(dān)憂的安全漏洞。從硬件角度上來看，解決這一物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計挑戰(zhàn)需要采用多管齊下的方法。

首先，設(shè)計人員應(yīng)考慮安全密鑰的管理，防止未授權(quán)的人員的訪問。他們必須設(shè)計安全地生成和存儲密鑰的產(chǎn)品。他們還應(yīng)該探索硬件的加速和加密，在節(jié)省電力的同時保持設(shè)備更安全。

另一個最佳實踐是使用單獨的內(nèi)存域來隔離敏感和非敏感的物聯(lián)網(wǎng)代碼和數(shù)據(jù)。使用安全內(nèi)存訪問可以保護(hù)內(nèi)存和閃存免受未經(jīng)授權(quán)的訪問。硬件設(shè)計人員還必須對調(diào)試和編程實施保護(hù)。這樣做會使黑客更難使用編程接口和調(diào)試器發(fā)起網(wǎng)絡(luò)攻擊。

硬件設(shè)計人員還應(yīng)該參與應(yīng)用程序的設(shè)施，以披露產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)安全漏洞。一項研究發(fā)現(xiàn)，目前只有21%的物聯(lián)網(wǎng)供應(yīng)商擁有這樣的舉措。但是，它們對于幫助設(shè)計人員和其他所有關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)安全的人員意識到可能會被忽視的問題至關(guān)重要。

3.開發(fā)更輕、更小的設(shè)備

另一個物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計挑戰(zhàn)是需要滿足對越來越小、越來越輕的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的需求。對這些特性的渴望是有意義的，因為可以帶來更多的靈活性。

還有一種可能性是查看該設(shè)備是否需要使用柔性印刷電路板(PCB)，而不是剛性印刷電路板。柔性PCB可以減輕95%的重量，并允許在更小的空間中安裝更多組件。它們通常也比剛性PCB更耐用，并且可以更好地承受惡劣環(huán)境的不利影響，從而使它們的工作壽命更長。

如果物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與人工智能技術(shù)一起使用或處理設(shè)備上的數(shù)據(jù)，硬件設(shè)計人員必須了解這些要求也會影響外形尺寸。研究人員最近通過在已用于數(shù)十億臺物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的微控制器單元(MCU)上運行算法取得了進(jìn)展。他們表示，開發(fā)的技術(shù)將會進(jìn)一步減少運行人工智能算法所需的內(nèi)存，同時提高了性能。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的組件制造商還致力于使WiFi模塊等產(chǎn)品越來越小，從而更適合小型化產(chǎn)品。物聯(lián)網(wǎng)硬件設(shè)計人員應(yīng)該跟上這些發(fā)展的步伐，并了解更新的選項如何支持他們即將推出的產(chǎn)品。

4.投入足夠的時間進(jìn)行測試

設(shè)計師的工作時間通常很緊張。即便如此，他們也必須留出足夠的時間進(jìn)行硬件測試，并在得到相應(yīng)結(jié)果后進(jìn)行必要的調(diào)整。制造商需要對從機(jī)械測試到環(huán)境阻力等領(lǐng)域進(jìn)行評估。

在這個階段，設(shè)計人員將確保連接性、電池壽命和用戶友好性等方面滿足他們期望的最低要求。在產(chǎn)品上市之前進(jìn)行的測試也可以防止與安全相關(guān)的問題。例如，模糊測試中，將讓物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接受隨機(jī)字節(jié)串，并跟蹤可能表明錯誤的異常行為。這在測試計算機(jī)應(yīng)用程序時最常見，也是檢查物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備是否正常運行的有效措施。

開發(fā)團(tuán)隊之間的有效溝通對于獲得有價值的測試結(jié)果至關(guān)重要。軟件開發(fā)人員可能會發(fā)現(xiàn)影響物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備硬件的部分錯誤。在這種情況下，軟件開發(fā)人員和硬件設(shè)計人員需要共同研究解決方案。

與測試人員保持聯(lián)系也很重要。許多參與者可能不會立即意識到硬件故障導(dǎo)致的問題。然而，在參與測試的人員給出詳細(xì)反饋之后，硬件設(shè)計師和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的其他相關(guān)人員可以針對出現(xiàn)的問題進(jìn)行修復(fù)。

硬件設(shè)計人員應(yīng)始終計劃花費比預(yù)期更多的時間進(jìn)行測試。這樣一來，就不會有急于求成的壓力，也不會在錯過之后可能會影響產(chǎn)品功能或安全性的問題。

預(yù)見性防止許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計挑戰(zhàn)

雖然并沒有一種通用的方法避免可能遇到的每一個物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計挑戰(zhàn)。然而，正如這些示例所示，考慮每個設(shè)計決策的好壞結(jié)果至關(guān)重要。這樣做將會幫助設(shè)計師在每個階段做出明智的選擇，并避免成本高昂且耗時的問題。