為物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)中的嵌入式設備設計硬件需要深思熟慮的規(guī)劃。原因是嵌入式開發(fā)人員在為支持物聯(lián)網(wǎng)的設備設計硬件系統(tǒng)時面臨幾個挑戰(zhàn)。以下列出了設計嵌入式物聯(lián)網(wǎng)硬件系統(tǒng)的一些挑戰(zhàn)：
1.在嵌入式系統(tǒng)上運行應用程序缺乏必要的靈活性
隨著對互聯(lián)設備需求的不斷增長，嵌入式系統(tǒng)需要與異構(gòu)設備協(xié)同工作，并適應不同的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)，以應對實時環(huán)境中的新功能和新性能。由于越來越多的技術采用和新應用程序的部署，嵌入式開發(fā)人員在開發(fā)嵌入式物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)時在靈活性方面面臨一些問題，例如：
確保新服務順利整合的問題、適應新環(huán)境的困難、硬件和軟件設施的頻繁變化、小尺寸低功耗芯片的封裝與集成問題、開展能源意識活動等。
2.嵌入式系統(tǒng)設計中的安全危機
所有物聯(lián)網(wǎng)硬件產(chǎn)品都需要在實時嵌入式環(huán)境中安全運行。由于所有嵌入式組件都在資源高度受限和物理上不安全的情況下運行，嵌入式開發(fā)工程師在確保這些嵌入式組件的安全性方面經(jīng)常面臨問題。這些系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)必須穩(wěn)健可靠，并且必須使用加密算法和安全程序來確保安全。它涉及不同的方法來保護嵌入式系統(tǒng)從原型到部署的所有組件。
3.高功耗嵌入式系統(tǒng)設計
另一個日益嚴重的限制是微處理器硬件設計的功耗，以獲得實時應用程序和設備的最佳性能。持續(xù)的挑戰(zhàn)是如何部署一個晶體管數(shù)量不斷增加且功耗比可以接受的嵌入式系統(tǒng)。在設計低功耗嵌入式系統(tǒng)時，高功耗有兩個原因：
首先，因為每個晶體管的功耗隨著柵極密度的增加而增加，所以片上系統(tǒng)的功率密度設置為增加。因此，工程師們必須通過使用高效的系統(tǒng)架構(gòu)設計來降低整個嵌入式系統(tǒng)的功耗，而不是僅僅依靠過程技術。
其次，工程師們通過增加系統(tǒng)的頻率來提高性能，降低功耗，從而消耗更多的電能。工程師也需要更多地關注設計選擇。
4.嵌入式系統(tǒng)設計的測試問題
為了確保可靠的產(chǎn)品設計，進行深入的測試、驗證和確認是另一個挑戰(zhàn)。
嵌入式硬件測試：這類似于嵌入式開發(fā)人員使用基于硬件的測試工具的所有測試類型。這是指根據(jù)產(chǎn)品要求測試系統(tǒng)性能、一致性和驗證的嵌入式硬件。
驗證：確保功能驗證是否正確實施。
確認：確認產(chǎn)品是否符合要求，是否通過所有質(zhì)量標準。
5.安全關鍵嵌入式系統(tǒng)的功能安全性不足
功能安全被認為是產(chǎn)品整體安全的一部分。嵌入式系統(tǒng)被認為是廣義控制系統(tǒng)，它執(zhí)行各種控制功能，需要自治、重新配置、安全、容錯，并且需要消除所有不可接受的風險以滿足功能安全要求。這些考慮極大地影響了它們在應用程序中的使用，在應用程序中，許多功能循環(huán)都在競爭計算資源的設計，因此，出現(xiàn)了許多計時和任務調(diào)度問題。
6.增加成本和上市時間
除了靈活性和安全性之外，嵌入式系統(tǒng)還受到成本的嚴格限制。
在嵌入式硬件設計中，需要從開發(fā)到部署周期衍生出更好的方法，以處理數(shù)字電子元件和生產(chǎn)數(shù)量的成本建?；虺杀緝?yōu)化。嵌入式開發(fā)人員還需要解決設計時間問題，并在合適的時間將嵌入式設備推向市場。
