如何克服物联网硬件设计中的四大挑战

　　以下将介绍与物联网硬件相关的一些主要问题以及如何解决。

　　1. 延长电池寿命

　　用户希望物联网设备的电池能够使用更长的时间。如果有人计划在偏远地区部署物联网设备，那么更换电池可能是一件难事，这一点尤其重要。如果物联网产品是患者在体内使用的医疗设备，那么更换电池可能需要进行手术，这可能会增加患者患上并发症的风险。

　　硬件设计人员应考虑物联网产品在哪些方面最耗电，需要评估它们是否对设计至关重要。如果是的话，则需要设法延长电池寿命。

　　解决这种物联网设计挑战的一种方法是使用具有深度睡眠模式的集成电路，这种电路消耗的电流非常小。此外，设计师可以降低电池的电压。这样做的目的是尽量减少产品内部的功耗。设计师可以使用低功耗组件，确保部件在不使用时不会产生更多的能耗。

　　一个欧盟资助的调查表明，如果不采取措施延长其物联网产品中的电池使用寿命，到2025年将有7800万块电池被丢弃。调查人员认为，通过开发能够自我充电的电池将会取得重大进展。然而就目前而言，设计人员在规划和设计物联网设备时应该尽早优先考虑延长电池寿命。

　　2.防止安全漏洞

　　如今，行业媒体经常报道威胁物联网设备安全的令人担忧的安全漏洞。从硬件角度上来看，解决这一物联网设计挑战需要采用多管齐下的方法。

　　首先，设计人员应考虑安全密钥的管理，防止未授权的人员的访问。他们必须设计安全地生成和存储密钥的产品。他们还应该探索硬件的加速和加密，在节省电力的同时保持设备更安全。

　　另一个最佳实践是使用单独的内存域来隔离敏感和非敏感的物联网代码和数据。使用安全内存访问可以保护内存和闪存免受未经授权的访问。硬件设计人员还必须对调试和编程实施保护。这样做会使黑客更难使用编程接口和调试器发起网络攻击。

　　硬件设计人员还应该参与应用程序的设施，以披露产品中发现的网络安全漏洞。一项研究发现，目前只有21%的物联网供应商拥有这样的举措。但是，它们对于帮助设计人员和其他所有关注物联网安全的人员意识到可能会被忽视的问题至关重要。

　　3.开发更轻、更小的设备

　　另一个物联网设计挑战是需要满足对越来越小、越来越轻的物联网设备的需求。对这些特性的渴望是有意义的，因为可以带来更多的灵活性。

　　还有一种可能性是查看该设备是否需要使用柔性印刷电路板(PCB)，而不是刚性印刷电路板。柔性PCB可以减轻95%的重量，并允许在更小的空间中安装更多组件。它们通常也比刚性PCB更耐用，并且可以更好地承受恶劣环境的不利影响，从而使它们的工作寿命更长。

　　如果物联网设备与人工智能技术一起使用或处理设备上的数据，硬件设计人员必须了解这些要求也会影响外形尺寸。研究人员最近通过在已用于数十亿台物联网设备的微控制器单元(MCU)上运行算法取得了进展。他们表示，开发的技术将会进一步减少运行人工智能算法所需的内存，同时提高了性能。

　　物联网设备的组件制造商还致力于使WiFi模块等产品越来越小，从而更适合小型化产品。物联网硬件设计人员应该跟上这些发展的步伐，并了解更新的选项如何支持他们即将推出的产品。

　　4.投入足够的时间进行测试

　　设计师的工作时间通常很紧张。即便如此，他们也必须留出足够的时间进行硬件测试，并在得到相应结果后进行必要的调整。制造商需要对从机械测试到环境阻力等领域进行评估。

　　在这个阶段，设计人员将确保连接性、电池寿命和用户友好性等方面满足他们期望的最低要求。在产品上市之前进行的测试也可以防止与安全相关的问题。例如，模糊测试中，将让物联网设备接受随机字节串，并跟踪可能表明错误的异常行为。这在测试计算机应用程序时最常见，也是检查物联网设备是否正常运行的有效措施。

　　开发团队之间的有效沟通对于获得有价值的测试结果至关重要。软件开发人员可能会发现影响物联网设备硬件的部分错误。在这种情况下，软件开发人员和硬件设计人员需要共同研究解决方案。

　　与测试人员保持联系也很重要。许多参与者可能不会立即意识到硬件故障导致的问题。然而，在参与测试的人员给出详细反馈之后，硬件设计师和物联网产品的其他相关人员可以针对出现的问题进行修复。

　　硬件设计人员应始终计划花费比预期更多的时间进行测试。这样一来，就不会有急于求成的压力，也不会在错过之后可能会影响产品功能或安全性的问题。

　　预见性防止许多物联网设计挑战

　　虽然并没有一种通用的方法避免可能遇到的每一个物联网设计挑战。然而，正如这些示例所示，考虑每个设计决策的好坏结果至关重要。这样做将会帮助设计师在每个阶段做出明智的选择，并避免成本高昂且耗时的问题。

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