顯微鏡下的嵌入式產(chǎn)業(yè) | 給參加電子設(shè)計大賽的學生們的幾點建議

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2014年和2015年暑假我有幸兩次參加全國大學生物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計競賽華北賽區(qū)的評審工作，上周五華北賽區(qū)復賽在北京工業(yè)大學計算機學院舉行，最后6只隊獲得了特等獎，8只隊獲得了一等獎，這14只隊將代表華北區(qū)參加9月24日在無錫物聯(lián)網(wǎng)博覽會期間的決賽，與其他五個賽區(qū)的獲獎隊們一決勝負，如下圖1。

今年6個特等獎作品的水平比較去年還是有很大的提高，比如裝甲兵工程學院鐵甲雄鷹隊的作品“戰(zhàn)場裝備維修遠程交互眼鏡”，它是針對部隊裝備越來越先進，越來越多樣化，但基層連隊技術(shù)專家十分缺少，經(jīng)常發(fā)生設(shè)備出了個小問題，大家只能袖手旁觀。鐵甲雄鷹隊學生們設(shè)計了一個特殊的“谷歌眼鏡”，成本不足千元，基本實現(xiàn)了谷歌眼鏡的功能。通過前線修理人員第一視角回傳，專家遠程遙控指揮，并通過語音圖像溝通，實現(xiàn)專家不在現(xiàn)場也能一對多遠程遙控維修多臺裝備。

但是，從華北區(qū)總體情況上看距離競賽的目標：培養(yǎng)大學生們的創(chuàng)新能力和推動物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)還有很大的差距，以下談談我的三個觀點。

圖1 華北賽區(qū)復賽隊的合影

拓寬選題范圍
初賽我審閱了24只隊伍，復賽我所在的B組有21只隊伍，從這些隊伍提交的作品看，大家還是集中在智能家居（環(huán)境、燈光控制和養(yǎng)花）、物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)（蔬菜大棚）、智能小車、學校物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)（座位管理和打水）和智能硬件（防摔倒和可穿戴設(shè)備等）。我們也看到了裝備維修、智能眼鏡、快遞收發(fā)、城市智能交通和行人安全管理、自動回收和污染追溯等幾個作品在選題上還頗有新意。

目前參賽隊以高校大學生為主體，主要是大二、大三學生，少量有研究生，因為考研和就業(yè)的原因大四學生很少。大學生缺乏社會實踐和行業(yè)工作經(jīng)驗，選題思路就會比較窄，總是在自己熟悉的學校和物聯(lián)網(wǎng)課程的場景里面打轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，這里需要指導老師們與學生溝通選題方案的時候，要拿出更多的時間和精力，這個環(huán)節(jié)，大賽組織者和贊助商也有發(fā)揮更大的作用空間，可以做些線上的視頻講座，拓展學生們的思路。

評估設(shè)計的難度
選題一旦確定，設(shè)計方案將進入實施階段。從提交方案截至日到復賽只有不到2個月時間，我們看到一些作品從提交的文檔看功能很完整，但是實際演示的時候展示不出來了。比如我看到幾個智能家居作品，展示的時候基本上只能實現(xiàn)手機App控制居所的燈光、風扇等設(shè)備，無法實現(xiàn)根據(jù)溫濕度和光強自動打開照明和啟動風扇（或者空調(diào)），這樣的智能家居系統(tǒng)，充其量是個遙控器。

我還看到一個作品，方案提交的時候題目是“基于51單片機控制的智能植株培育系統(tǒng)”，但是實際展示的時候是題目改成“基于Arduino控制的智能植株培育系統(tǒng)”，負責老師提醒學生，題目是不能改變的。問其原因，學生告訴我們，設(shè)計中發(fā)現(xiàn)原來計劃的STC51MCU無法滿足系統(tǒng)的性能要求。

? 這些問題說明選題確定之后，設(shè)計方案沒有進行充分的可行性論證和實驗，等到復賽通知下來了匆匆上陣，最后要不簡化設(shè)計要不只有改變設(shè)計方案， 更不要說設(shè)計細節(jié)的精雕細琢了。

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作品創(chuàng)新不足
創(chuàng)新不足體現(xiàn)在兩個地方，一個是沒有領(lǐng)悟到物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)真正的內(nèi)涵和未來可能的商業(yè)模式。多數(shù)的作品只停留在數(shù)據(jù)收集和手機端（PC服務器）App 數(shù)據(jù)顯示和控制功能，也就是前面提到的超級遙控器。涉及后臺數(shù)據(jù)分析和應用的作品很少。這次大賽華北電力大學奔跑的刺猬隊的作品“云端自助回收與數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)”做了有益的嘗試，見下圖2 。

這個系統(tǒng)除了傳統(tǒng)意思的飲料瓶、電池和圖書的自動收納之外，增加飲料瓶和圖書條碼識別，尤其是飲料瓶的條碼識別后的數(shù)據(jù)記錄在云端，再進行分析歸納出學生們?nèi)粘ｏ嬃系钠贩N和數(shù)量，可以看出學生們對于飲料的偏好，未來提供（銷售）給企業(yè)，企業(yè)可根據(jù)這些數(shù)據(jù)進行配送或者開發(fā)出適銷對路的新產(chǎn)品。
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圖2 華北電力大學奔跑的刺猬隊“云端自助回收與數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)”

創(chuàng)新不足體現(xiàn)的第二個表現(xiàn)是平臺陳舊。這次大賽指定了兩款開發(fā)套件：一個是藍牙芯片CC2564（配合TIM4或者MSP430）一個是單芯片的Wi-Fi芯片CC3200，可以說兩款都集成了最新的物聯(lián)網(wǎng)芯片和軟件技術(shù)。遺憾的是，基本上沒有看到一個作品使用了這兩個方案，取而代之，學生們廣泛使用了HC05 藍牙串口模塊和藍牙助手手機App，Wi-Fi模塊也是從淘寶上采購的低成本串口模塊，配合已經(jīng)熟悉的STC51和STM32單片機，構(gòu)成了一個開發(fā)上難度不大的物聯(lián)網(wǎng)平臺。如果是基于Zigbee 協(xié)議的系統(tǒng)，參賽的隊多數(shù)采用了學校在物聯(lián)網(wǎng)教學時使用的實驗套件，PC端軟件稍加修改就上陣了。當然，這次大賽也有使用Arduino和樹莓派開源硬件開發(fā)板的隊伍，雖然不多但值得關(guān)注。

客觀講讓一個大學2、3年級的學生在2-3個月的時間里熟悉CC2564和CC3200這樣最新的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺，沒有眾多互聯(lián)網(wǎng)資源支撐下的確是很困難的事情。但是如果我們的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計長期都是基于51MCU 加上藍牙和Wi-Fi模塊或者某企業(yè)的實驗箱，真正的創(chuàng)新產(chǎn)品是不會出現(xiàn)在市場上的。

實踐證明，產(chǎn)品的創(chuàng)新不僅僅是一種創(chuàng)意和商業(yè)模式，平臺的創(chuàng)新是產(chǎn)品創(chuàng)新的基礎(chǔ)，比如智能手表中Apple watch采用量身定制的芯片技術(shù) ，Mot360采用Google Android wear智能手表OS ，這樣的平臺讓她們的產(chǎn)品在眾多手表中脫穎而出。

小結(jié)
2014年開始的全國大學生物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計競賽由教育部高等學校計算機類專業(yè)教學指導委員會主辦，系出名門，加上得到著名的半導體企業(yè)TI公司的支持和贊助，TI在中國600多所大學建立了超過1500多個實驗室，技術(shù)涵蓋模擬、MCU、汽車電子、DSP和物聯(lián)網(wǎng)多個方面，天時地利的優(yōu)勢都具備了。我們相信未來參賽的學生和指導老師在選題、設(shè)計和展示答辯環(huán)節(jié)會更加精心打磨，好的作品會不斷涌現(xiàn)，伴隨物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展和智能硬件創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新的火爆，全國大學生物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計競賽將成為高校電子設(shè)計競賽中的一個熱門賽事。

與非網(wǎng)原創(chuàng)內(nèi)容，未經(jīng)許可，不得轉(zhuǎn)載！

系列之一：智能家居的S曲線

摘要：任何技術(shù)發(fā)展都會有屬于自己的成熟曲線，也就是必要要經(jīng)歷初期－發(fā)展－成熟這幾個階段，這是市場營銷的一個規(guī)律（稱為S曲線），智能家居作為一個高技術(shù)產(chǎn)業(yè)也不會例外……

系列之二：Android開發(fā)，才剛剛開始

摘 要：從2008年Android1.0問世到現(xiàn)在短短的6年Android發(fā)展迅速，2013年手機市場占有率78.6%，正在進入各種嵌入式智能設(shè)備領(lǐng) 域 （汽車、家居和穿戴），Android生態(tài)環(huán)境的企業(yè)正在更加廣泛的領(lǐng)域研究和推廣Android的應用，隨著Android終端市場占有率的攀升和應用 軟件增加，Android應用的云和服務器端開發(fā)和測試需求也日益增大……

系列之三：與Misfit的硬件對比看小米手環(huán)做減法

摘 要：市場對小米手環(huán)的反應基本是兩種；一是做手環(huán)的創(chuàng)業(yè)公司們唉聲一片，79元的價格讓他們以前賣數(shù)百元的手環(huán)沒法生存了。另外一類是贊揚小米手環(huán)是戰(zhàn) 略性的布局、激活市場、占領(lǐng)入口等等。分析之后，對其簡單實用的特點有了進一步的認識。小米手環(huán)在諸多方面借鑒了Misfit手環(huán)……

系列之四：物聯(lián)網(wǎng)的成算

摘要：我對物聯(lián)網(wǎng)的認識是來自2010年參加中國物聯(lián)網(wǎng)大會的感受，之后在接受工控網(wǎng)采訪的時候我談了兩點：第一，物聯(lián)網(wǎng)與嵌入式系統(tǒng)密不可分。第二，物聯(lián)網(wǎng)學科建設(shè)才剛剛開始……

系列之五：開學季，也來談談嵌入式教學

摘要：最近我有機會參加賽靈思公司和機械工業(yè)出版社華章分社共同舉辦的“嵌入式課程教學創(chuàng)新研討會”，與長期從事嵌入式教學工作的老師們共同交流嵌入式教學現(xiàn)狀和未來發(fā)展，在會上我做了“嵌入式教學需改革和創(chuàng)新“的發(fā)言，談了自己對嵌入式教學的理解和思考……

系列之六：從嵌入式系統(tǒng)視角看智能硬件

摘要：10月我參加了蘇州集成電路協(xié)會的企業(yè)VIP俱樂部活動，以《從嵌入式系統(tǒng)視角看智能硬件》為題談了我對智能硬件設(shè)計和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的看法，以下是主要的觀點……

系列之七：我看工業(yè)4.0與嵌入式系統(tǒng)

摘要：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市的安防和物流行業(yè)已經(jīng)初據(jù)規(guī)模，智能家居和可穿戴設(shè)備正在興起新一輪的創(chuàng)業(yè)高潮，互聯(lián)網(wǎng)公司也正在追趕這一輪萬物互聯(lián)（IoT）的大潮，而工業(yè)4.0 將會帶領(lǐng)我們深入到一個嶄新的領(lǐng)域－智能工業(yè)……

系列之八：2015年的嵌入式有哪些看點

摘 要：2014年歲末，在2015年新年到來之際，我希望給過去一年的嵌入式系統(tǒng)做些梳理和2015年技術(shù)發(fā)展做一些展望。最近網(wǎng)上一篇“嵌入式系統(tǒng)的十大 設(shè)計趨勢”吸引不少網(wǎng)友的關(guān)注，其中部分結(jié)論與我的觀點一致?！扒度胧较到y(tǒng)的十大設(shè)計趨勢”一文（10 Embedded Design Trends），根據(jù)《EE Live！》的一項年度調(diào)查總結(jié)了嵌入式設(shè)計……

系列之九：英特爾嵌入式之路到底能走多遠？

摘要：英特爾用了不到2年的時間迅速完成了從中低端到中高端、面向物聯(lián)網(wǎng)市場的嵌入式處理器的布局。在嵌入式系統(tǒng)應用和軟件方面，英特爾也在動作……

系列之十：恩智浦收購飛思卡爾對嵌入式產(chǎn)業(yè)有何影響

摘要：這里我無意從財經(jīng)角度對收購作出點評，單從這兩家著名的嵌入式系統(tǒng)公司并購中，深入剖析行業(yè)發(fā)展的端倪。

系列之十一：智能硬件，從單品到系統(tǒng)

摘 要：最近看了智能產(chǎn)品圈舉辦的“尋找爆品－首屆智能硬件產(chǎn)品創(chuàng)新大賽活動”，聽了活動中的四個發(fā)言，看了十余款產(chǎn)品。只有海爾一款便攜式洗衣機給我留下一 些印象，但它也稱不上是智能硬件。最近，互聯(lián)網(wǎng)上一篇“越過2014年智能硬件死亡谷誰還活著了？”更是給風風火火的智能硬件行業(yè)澆了一盆冷水……

系列之十一：微信硬件平臺，騰訊押寶押對了？

摘要：4月中旬到深圳參加國際嵌入式系統(tǒng)展，參加了MCU創(chuàng)新與嵌入式應用大會之后我有機會訪問了一家開發(fā)藍牙模塊和藍牙無線應用產(chǎn)品的公司，他們介紹并演示了一款微信藍牙硬件讓我對久聞的微信硬件平臺有了一個直觀的認識……

系列之十二：硅谷見聞-半導體行業(yè)震蕩繼續(xù)

摘 要：近日，美國的各大媒體紛紛報道了Intel收購Altera的消息。洛杉磯時報的題目是“Intel buying Altera for $16.7 billion in lates chip deal”, 連線雜志的題目是“Eying the future data center Intel buys chip maker Alter”，PC world的題目是“Five reason why Intel wants to buy Altera”。聯(lián)想起幾天前Avago以370億美元收購了Broadcom，半導體行業(yè)繼續(xù)發(fā)生翻天覆地的震蕩……

系列之十二：硅谷見聞二--品味谷歌的IoT戰(zhàn)略

摘要：我是5月30日到的硅谷，28日是著名的Google I／O開發(fā)者大會，會上宣布了谷歌的IoT（物聯(lián)網(wǎng)）戰(zhàn)略，重點是Brillo OS和IoT協(xié)議Weave……