當今什麼技術最有發展前途？嵌入式系統毫無疑問正是這個問題的答案。事實上，嵌入式系統一直都是熱門的應用領域，原因就在於嵌入式系統隨處可見，特別是在一些特定的專用設備上，這些設備的特點是在於硬體資源十分有限，並且對成本非常敏感，此外，對於即時回應也有很高的要求。而今天，隨著家電與消費性電子產品的智慧化，使得嵌入式系統更顯出其重要性。

圖1 : 智慧家居是物聯網的一個重點應用情境。

在日常生活中，嵌入式系統常見於行動電話、視訊電話、VCD/DVD/MP3、數位相機、數位攝影機、USB-Disk、數位機上盒、高畫質電視、遊戲機、電子字典、智慧玩具、路由器、交換機、汽車電子、數位控制設備或儀表、家電控制系統、醫療儀器，甚至航空與太空設備等，都廣泛採用了嵌入式系統。可以說，嵌入式系統就在你我的生活當中。

嵌入式系統

嵌入式系統根據英國電機工程師協會的定義，其為控制、監視或輔助設備、機器或甚至工廠運作的裝置。一般來說，嵌入式系統將具備如下的特性：

1.可用於執行特定功能。這與一般PC或伺服系統執行多樣化功能有很大區別。

2.核心為電腦與周邊所構成。其規模小至一個MCU，大到先進的x86晶片系統。

3.對於時序與穩定度要求嚴格。在機器控制上，若稍有不慎可能導致失控與釀災，因此對於穩定度要求高。

4.需可全自動操作且循環。既使斷電後也可自動進行緊急處置，並在復電後回復原有的執行狀態。

圖2 : 嵌入式系統已經無所不在。

一般來說，嵌入式系統都是藉由軟體與硬體的整合，來提供設備各種所需之功能。嵌入式系統的硬體端設計完成之後，各種功能的實現就要交由軟體端來達成。嵌入式系統的功能優劣，很大程度是決定於嵌入式軟體，這也成為是否能為嵌入式系統提升附加價值的關鍵。且目前各種智慧化設備盛行，智慧化系統的高複雜度，也必須要依賴軟體來賦予其運作的能力。因此，在硬體端技術普遍成熟的狀況之下，軟體將決定嵌入式系統的差異化。

物聯網嵌入式應用

物聯網是嵌入式系統最為廣泛與頻繁的應用領域。在物聯網的系統中，最常見的硬體元件為控制器、感測器等。在物聯網時代，為了實現所有物品都能連結上網，最不可或缺的元件，就是檢測狀態時所必要的感測器，以及讓大家共享感測器所獲得數據資料的網路。隨著物聯網、智慧城市等應用市場的快速發展，對感測器產品在低功耗、低成本、可靠性、穩定性、準確度、小型化、微型化、複合型、標準化等技術和經濟指標上，都出現了更高的要求。而這些市場的迫切需求，也使得感測器開發商更積極展開技術與產品的研發，以滿足市場所需。

圖3 : 物聯網廣泛應用感測器來擷取相關數據，透過分析可進一步實現智慧化。圖為智慧農業應用。

事實上，物聯網、智慧城市等，將成為感測器最主要的應用市場之一，其應用也將滲透到未來生活中的各個不同層面。而近年來隨著物聯網、智慧手機、汽車電子與醫療電子等產業的快速發展，對陀螺儀、加速度感測器、MEMS麥克風等感測元件的需求正不斷增加，也帶動感測器產業邁入快速發展階段。

萬物互聯新挑戰

物聯網的概念，最早是由研究RFID的英國科學家Kevin Ashton所提出。在他的構想中，物聯網是透過一個無所不在的感應器系統，將真實世界與網際網路相互連結。到了今天，物聯網已可將嵌入了電子系統、感測器、應用軟體、或傳動器的實體設備連結到雲端，甚至可讓裝置之間透過不同的協定來彼此互連。物聯網是透過網路連結不同裝置並傳送數據資料，因此對於感測器與隨時聯網有很高的需求。只是有些物聯網裝置可以容忍間斷連線，並降低所需要的網路頻寬。

當然，由於傳送了大量的數據資料，因此所有物聯網的通訊都必須採用預防性的安全機制來加以保護，例如裝置的身分管理、加密和存取控制，以及設備稽核和監控等。儘管物聯網的連結並不像是看起來這麼容易，尚需要考慮到各種安全性的問題，然而在這些挑戰的背後，是物聯網所帶來的應用價值，可真正縮小這些真實世界與數位世界之間的距離與差異，智慧城市與智慧家庭的願景也將會更接近。

數據應用是重要環節

物聯網的關鍵之一，就在於數據。透過物聯網，讓過去看似一無是處的數據資料可以變得很有用處。透過物聯網裝置，可以對資料進行蒐集、分析並建立資料庫，如此便可實現智能化的機器學習。而這些經過的分析資料也可透過物聯網在裝置上執行，提供智能化的分析結果，以便在事件發生時可以立即反應。

例如街道上的場景偵測分析，透過監視攝影機的預測模型，便可在鏡頭發覺可疑活動時即時傳送提醒。物聯網可廣泛應用於生活中的各種應用情景，包括智慧城市中的連網家居、聯網車輛、醫療保健、工業生產、與智慧零售等。透過物聯網不只更安全、更有效率，也更為節能。

圖4 : 物聯網普及的重要意義，就在於感測器將無所不在。

物聯網的主要目的，就是將真實世界連接到網際網路，讓使用者都可以透過裝置的數據資料來提高生產力和工作效率。然而，是否萬物都可以真的連結到網際網路呢？事實上，現階段隨著更多不同的可用連線選項，以及連線成本正逐步下降，使得萬物連接到網際網路不只已經成為一種可能，也正在發生著，並且越來越多的裝置都正在透過網路擷取數據資料。

物聯網透過嵌入式系統的硬體元件與軟體應用程式，來控制各式各樣的事物，可能是冰箱、監控攝影機、或者有線機上盒等家電產品；可能是產線輸送帶和製造設備等工業環境設備系統；或者交通號誌、智慧型電表等智慧城市中的一切商用裝置。可以說，只要是能透過雲端啟動的任何裝置，都可能成為物聯網整體應用上的一個重要環節。

結語

對於消費者來說，他們希望食衣住行的各種層面裝置都具備物聯網功能，例如智慧型全自動電冰箱安全地在雲端往來並傳送資料。而製造商希望能透過雲端資料來更清楚了解客戶的使用情況和零件狀態，以提升產品和客戶體驗。至於工業客戶則希望能透過物聯網相關應用程式，讓工業設備和產線程序更加聰明並提升安全。例如可以有效減少技術人員花在維護抽水馬達和電表這類裝置的時間，或者可以透過數據的最佳化，將現場技術人員的生產力提高更多。

無論如何，嵌入式系統在物聯網應用中，已經扮演著越來越重要的角色。而嵌入式系統也成為萬物互聯之下，能否為相關應用賦予更多智慧化能力的關鍵元件。無所不在的嵌入式系統，與萬物互聯的物聯網架構，在未來肯定還將激出更多火花。