嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中應用

毛新宇

（湖北經(jīng)濟學院信息工程學院，湖北武漢 43000）

嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中應用

毛新宇

（湖北經(jīng)濟學院信息工程學院，湖北武漢 43000）

物聯(lián)網(wǎng)技術是一種新型的信息傳遞技術，它融合了多種技術，包括嵌入式技術、網(wǎng)絡技術等。其中嵌入式系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)中的一個核心技術。本文首先討論了嵌入式系統(tǒng)的概念、特點，并分析了嵌入式系統(tǒng)的組成。接著討論了物聯(lián)網(wǎng)的概念、特征和物聯(lián)網(wǎng)結構。最后討論了嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中的應用，主要包括傳感器、網(wǎng)絡通信應用。

嵌入式系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、傳感器

1 引言

嵌入式系統(tǒng)英文名為Embedded system袁是對機器堯設備進行控制堯監(jiān)控袁從而保障機器堯設備等能正常運行的設備遙袁從上世紀70年代開始已經(jīng)出現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)袁與通用的PC系統(tǒng)不同袁ES是將該系統(tǒng)全部嵌入到受控器里面袁為實現(xiàn)某個控制功能而設計的專用系統(tǒng)[1]遙

嵌入式系統(tǒng)主要特點有院專用性很強堯系統(tǒng)內核很小堯系統(tǒng)精簡堯實時性高等遙嵌入式系統(tǒng)專用性很強袁由于系統(tǒng)是針對某一功能而設計袁所以硬件與軟件系統(tǒng)結合的很緊密袁在實際應用中系統(tǒng)的移植要根據(jù)硬件進行袁即使是同一系列的產(chǎn)品將系統(tǒng)移植后還需要根據(jù)硬件特征對嵌入式系統(tǒng)進行修改遙對于不同用途袁通常需要對系統(tǒng)代碼進行修改堯編譯才能實現(xiàn)系統(tǒng)功能遙由于它是針對某一功能而設計袁使得在開發(fā)嵌入式系統(tǒng)時內核小遙嵌入式系統(tǒng)非常精簡袁它沒有應用軟件和系統(tǒng)軟件明顯區(qū)別袁它是針對某一功能而設計的遙嵌入式系統(tǒng)實時性高系統(tǒng)基本要求袁因而在編寫代碼堯算法設計上要求非常高[2]遙

2 系統(tǒng)組成

嵌入式系統(tǒng)裝置主要包括嵌入式計算機系統(tǒng)和相關硬件設備遙其中嵌入式計算機系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心袁它主要由應用軟件堯硬件層堯系統(tǒng)軟件層和中間層構成遙嵌入式應用軟件層主要在系統(tǒng)為了使系統(tǒng)更方便等而開發(fā)的應用程序遙硬件層主要有存儲器堯嵌入式處理器堯通用設備接口等袁它們是嵌入式系統(tǒng)的核心模塊遙由文件系統(tǒng)堯網(wǎng)絡協(xié)議堯圖形和RTOS組成了系統(tǒng)軟件層遙中間層又叫驅動層軟件袁它是將最底層硬件和系統(tǒng)軟件部分進行分開袁這樣使得系統(tǒng)設備驅動和硬件沒有關系遙如圖1所示為嵌入式系統(tǒng)基本組成遙

圖1 嵌入式系統(tǒng)基本組成

3 物聯(lián)網(wǎng)

3.1 概念

隨著計算機設備、互聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展，全球信息技術正在發(fā)生巨大變化，這一變化就是所謂的物聯(lián)網(wǎng)。該技術是由多種信息技術進行融合最終產(chǎn)生的新型技術[3]。上世紀90年代末有美國Auto-ID Labs提出了物聯(lián)網(wǎng)概念[4],該實驗室提出了在汽車、衣服、圖書等實物中裝上微小設備，就能夠時刻監(jiān)測到實物的狀態(tài)、位置等詳細信息，從而實現(xiàn)對實物智能管理。

3.2 屬性和特征

物聯(lián)網(wǎng)是對互聯(lián)網(wǎng)的補充，傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)只需要光纖、電纜等設備便可以實現(xiàn)人與人之間的溝通交流，而物聯(lián)網(wǎng)技術則還需要傳感器以及其他接入網(wǎng)技術才能實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)，傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中地位非常重要。物聯(lián)網(wǎng)基本屬性主要有：計算、集中、連接、內容、收集、通信等。計算包括時間和內容，集中包括物體和設備相關信息，連接包括地點和地方，通信包括網(wǎng)絡和路徑，收集包括商務和服務等。物聯(lián)網(wǎng)中的實體可以根據(jù)其自身能力發(fā)揮作用，這些主要有網(wǎng)絡連接、計算能力等。物聯(lián)網(wǎng)特征主要包括基本特征、物體通用特征、社會特征、自我控制和復制特征、自治特征。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)結構

物聯(lián)網(wǎng)結構主要包括三層結構它們是感知層、網(wǎng)絡成和應用層。感知層主要是通過傳感器采集物體相關屬性，處于最低層。網(wǎng)絡層是對將采集的信息通過網(wǎng)絡技術進行傳輸，該層是處于中間層。應用層是最高層，是將采集信息通過手機、PC等終端設備將物體信息提供給人們[5]。

4 嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中的應用

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展離不開嵌入式技術的應用，這是因為物聯(lián)網(wǎng)的通信特征：物體與物體之間需要通信同時還需要智能。嵌入式系統(tǒng)是滿足特定功能而設計的系統(tǒng)，嵌入式剛好能將物體與計算機相連，并能傳遞信息。物體與物體相連實質是嵌入式在終端發(fā)揮著很重要作用。我們可以認為物聯(lián)網(wǎng)是智能終端的網(wǎng)絡連接。嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中的應用主要包括：傳感器開發(fā)、射頻識別技術的開發(fā)、人工智能技術的應用和標準化技術實現(xiàn)。

4.1 嵌入式和智能傳感器

物聯(lián)網(wǎng)能夠實現(xiàn)物體與物體相連，首先需要通過傳感器采集到物體的屬性，目前已經(jīng)有大量智能傳感器能夠實現(xiàn)對物體信息采集。智能傳感器是新型技術，它的出現(xiàn)與嵌入式技術的應用息息相關。將嵌入式技術與傳統(tǒng)傳感器結合在一起能夠使傳感器具有計算、通信和智能判斷等功能。在通訊功能上嵌入式應用不但能實現(xiàn)連接互聯(lián)網(wǎng)還能實現(xiàn)4G通信。物聯(lián)網(wǎng)傳感器能夠智能化，離不開智能算法，而智能算法實現(xiàn)則是離不開嵌入式系統(tǒng)?？梢钥闯銮度胧郊夹g在物聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮著很重要作用[6]。

4.2 嵌入式和RFID技術

物聯(lián)網(wǎng)中智能傳感器采集到物體信息后，還需要網(wǎng)絡通信才能將信息傳送到終端。物聯(lián)網(wǎng)技術主要有Micro-Electro-Mechanism Syste(MEM)和Radio Frequency Identification(RFID)。其中RFID在物聯(lián)網(wǎng)中的應用比較廣泛。RFID具有價格便宜、使用方法等優(yōu)點，主要是由標簽和閱讀器構成，而每個標簽只有一個標識碼，將它用在物體上用于標識物體。閱讀器發(fā)射出特定無線信號用于觸發(fā)標簽電路，使標簽發(fā)射出內部數(shù)據(jù)，最終識別出標簽。電子標簽沒有電池，只有閱讀器要電池提供電能，這樣設計使得電子標簽體積和成本大大降低，電子標簽通用性提高。FRID系統(tǒng)可以用于物流、交通中用于物體的跟蹤和監(jiān)測。

4.3 產(chǎn)品電子編碼EPC

物聯(lián)網(wǎng)中比較經(jīng)典的應用體結構是EPC。其中EPC系統(tǒng)主要由EPC讀卡器、EPC編碼、實體標記語言等組成。EPC包含了RFID、計算機技術等。而RFID技術是由嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)，因而嵌入式系統(tǒng)在EPC系統(tǒng)中發(fā)揮著很重要作用[7]。

4 結束語

嵌入式技術的發(fā)展直接影響物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術給人們生活帶來了很多方便，加速物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是有必要的。我國應該加強對于嵌入式技術的深入學習研究，增加嵌入式系統(tǒng)研究人才和資金投入，并不斷學習西方國家先進的技術，將嵌入式技術不斷應用到物聯(lián)網(wǎng)中，為人民生活提供更多的方便。

[1]夏瑋瑋,沈連豐,肖婕等.嵌入式系統(tǒng)關鍵技術分析與開發(fā)應用[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應用. 2003(02):1-2.

[2]百度百科嵌入式系統(tǒng)http://baike.haosou.com/ doc/1201766.html

[3]劉強;崔莉;陳海明.物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術與應用[J].計算機科學. 2010(6):1-3.

[4]http://autoidlabs.org/wordpress_website/

[5]王新智.劉凌云.嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中的應用初探[J].科技創(chuàng)新導報.2013(27):47-47.

Application of Embedded System in the Internet of Things

MAO Xin-yu
(Information Engineering Institute,Hubei University of Economics,Wuhan Hubei 430000,China)

The Internet of Things technology is a new type of information technology,which combines several technologies including embedded technology and network technology,etc.The embedded system is a core technology of the Internet of things.The paper discusses the concept and characteristics of embedded system and analyzes its composition,then discusses the concept,characteristics and structure of the Internet of things.Finally,it discusses the application of embedded systems in the Internet of things,mainly including sensors and network communications applications.

embedded system;Internet of Things;sensor

TP393.03

A

1008-1739（2015）10-52-3

定稿日期：2015-04-26