嵌入式終端在物聯(lián)網(wǎng)體系中的應(yīng)用策略

摘 要

自我國進(jìn)入21世紀(jì)以來，信息技術(shù)得到了日新月異的發(fā)展與進(jìn)步，以互聯(lián)網(wǎng)作為應(yīng)用核心的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各行各業(yè)中的應(yīng)用使其成為信息化社會的產(chǎn)物，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合了眾多的現(xiàn)代化信息技術(shù)，它通過RFID技術(shù)及傳感器等信息化手段實(shí)現(xiàn)了物與物之間的緊密聯(lián)系，使人們能夠通過物聯(lián)網(wǎng)來獲取到任何物體的任何信息。在物聯(lián)網(wǎng)體系中，將嵌入式系統(tǒng)中的嵌入式終端融入到物聯(lián)網(wǎng)中，能夠極大豐富物聯(lián)網(wǎng)的功能，使物聯(lián)網(wǎng)能夠在各個領(lǐng)域中得到更為深入的應(yīng)用。為此，本文通過對物聯(lián)網(wǎng)體系的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，深入研究了嵌入式終端在物聯(lián)網(wǎng)中的重要作用，并對嵌入式終端在物聯(lián)網(wǎng)體系中的相關(guān)應(yīng)用策略進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】嵌入式終端 物聯(lián)網(wǎng)體系 感知層 應(yīng)用策略

近些年來，信息技術(shù)的不斷發(fā)展，使物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是將互聯(lián)網(wǎng)作為應(yīng)用核心來實(shí)現(xiàn)物與物之間的緊密聯(lián)系的。嵌入式終端是通過將終端設(shè)備以嵌入式技術(shù)融入到計算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中的，它是物聯(lián)網(wǎng)體系嵌入式系統(tǒng)中的重要組成部分。嵌入式終端相比于物聯(lián)網(wǎng)來說，在專用性更強(qiáng)，類型也多種多樣，這也使物聯(lián)網(wǎng)的功能更加豐富，從而極大推動了物聯(lián)網(wǎng)在各行各業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展，為各個領(lǐng)域營造了一個良好的信息環(huán)境。因此，嵌入式終端在物聯(lián)網(wǎng)體系中具有著非常重要的作用。

1 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)分析

物聯(lián)網(wǎng)體系的結(jié)構(gòu)共分為三個層次，主要包括網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層與感知層，感知層作為物聯(lián)網(wǎng)體系中的最低層次，其功能也是最為重要的，通過感知層，物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)對物體信息的采集，例如通過感知層中的傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)等手段能夠?qū)⑽矬w的信息進(jìn)行采集，并將這些采集到的信息輸送到網(wǎng)關(guān)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的處理。網(wǎng)絡(luò)層在物聯(lián)網(wǎng)體系中擔(dān)負(fù)著對信息的接收、傳輸與處理功能，在網(wǎng)絡(luò)層中，主要是通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)及移動通信網(wǎng)等來完成上述功能的。物聯(lián)網(wǎng)體系的應(yīng)用層能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)各個功能的發(fā)揮，在應(yīng)用層中，其能夠?yàn)槭謾C(jī)、PC等終端感知設(shè)備提供相應(yīng)的信息服務(wù)。

1.1 嵌入式系統(tǒng)和RFID技術(shù)

在物聯(lián)網(wǎng)體系中，感知層是由眾多感知節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的，感知層中充分融合了眾多現(xiàn)代化信息技術(shù)，如嵌入式技術(shù)、RFID射頻識別技術(shù)、傳感技術(shù)等，通過將這些信息技術(shù)充分融合集成到一起，從而實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)對物體的感知功能。RFID射頻識別技術(shù)在應(yīng)用過程中主要由兩個部分組成，即閱讀器與標(biāo)簽，標(biāo)簽中的標(biāo)識碼具備唯一性，通過將標(biāo)識碼貼在物體表面，由閱讀器來對標(biāo)簽進(jìn)行掃描，就能夠完成對標(biāo)簽識別碼的讀取。RFID射頻識別技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)體系中的應(yīng)用，能夠使物聯(lián)網(wǎng)通過標(biāo)簽的識別碼來對物體進(jìn)行實(shí)時跟蹤和監(jiān)測，這也使其在醫(yī)療、物流等各個領(lǐng)域中得到了非常廣泛的應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)能夠?qū)FID射頻識別技術(shù)進(jìn)行嵌入，它只需要將RFID射頻識別技術(shù)嵌入到終端設(shè)備當(dāng)中，就能使終端設(shè)備具備RFID技術(shù)的功能，其主要是通過嵌入式Linux平臺來完成RFID技術(shù)的嵌入的，這也使這些終端設(shè)備成為嵌入式終端，并能夠?qū)崿F(xiàn)對物體中的電子標(biāo)簽進(jìn)行掃描來獲取識別碼，從而使嵌入式終端能夠與物聯(lián)網(wǎng)更加緊密的聯(lián)系起來。

1.2 EPC電子編碼

EPC系統(tǒng)也是物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中的典型系統(tǒng)，EPC系統(tǒng)主要由五個部分組成，分別是對象名解析服務(wù)、EPC標(biāo)簽及讀寫器、EPC產(chǎn)品電子代碼、實(shí)體標(biāo)記語言及EPC中間件。EPC屬于一種融合技術(shù)，它充分融合了RFID技術(shù)、單品識別編碼技術(shù)及計算機(jī)技術(shù)等，通過EPC系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對特定物品的識別、跟蹤與管理。而通過將EPC電子編碼系統(tǒng)利用嵌入式技術(shù)將其嵌入到終端設(shè)備中，能夠使嵌入式終端設(shè)備對EPC代碼進(jìn)行采集、解析、跟蹤、查詢與管理，從而進(jìn)一步加強(qiáng)了EPC電子系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。

2 嵌入式終端研究

在物聯(lián)網(wǎng)體系中，互聯(lián)網(wǎng)是其運(yùn)作核心，可以說，物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的另一種延伸。嵌入式終端是將各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接，并通過約定的協(xié)議利用互聯(lián)網(wǎng)對信息進(jìn)行查詢、采集、處理等功能，從而實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)中物與物之間的聯(lián)系。嵌入式處理器是嵌入式終端的核心元件，當(dāng)前我國市場中已經(jīng)出現(xiàn)了各種各樣的嵌入式處理器，這些嵌入式處理器的底層協(xié)議多種多樣，這也使嵌入式終端的類型及功能多種多樣，但其本質(zhì)都是利用互聯(lián)網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)物與物之間的聯(lián)系的，這也使其在實(shí)現(xiàn)物與物之間聯(lián)系的過程中需要滿足一個前提，即將嵌入式處理器中的底層協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其成為能夠被嵌入式終端履行的約定協(xié)議，而約定協(xié)議的轉(zhuǎn)換則是由物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)來完成的。為了更加深入的探討嵌入式終端在物聯(lián)網(wǎng)體系中的應(yīng)用及其作用，以下便對嵌入式終端與物聯(lián)網(wǎng)體系之間的關(guān)系及工作原理進(jìn)行探討。

2.1 嵌入式終端與物聯(lián)網(wǎng)體系的關(guān)系

在物聯(lián)網(wǎng)體系中，物聯(lián)網(wǎng)終端的作用是將物聯(lián)網(wǎng)中的傳感網(wǎng)絡(luò)層和傳輸網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行連接，從而使物聯(lián)網(wǎng)能夠通過物聯(lián)網(wǎng)終端的應(yīng)用來對物質(zhì)世界的信息進(jìn)行獲取，并對這些獲取到的信息進(jìn)行預(yù)處理。物聯(lián)網(wǎng)終端主要由四個部分構(gòu)成，分別是網(wǎng)絡(luò)接入層、情景感知層、業(yè)務(wù)層及網(wǎng)絡(luò)控制層。其具體硬件包括中央處理器模塊、外圍傳感接口與外圍電路。其主要任務(wù)是利用外圍傳感器來對客觀物質(zhì)世界的信息進(jìn)行獲取，并由傳感器接口來對這些獲取到的信息進(jìn)行讀取，然后傳輸?shù)街醒胩幚砥髦衼韺?shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理，并通過約定協(xié)議將其傳輸至互聯(lián)網(wǎng)中。從涵蓋范圍上來說，物聯(lián)網(wǎng)終端涵蓋了嵌入式終端，嵌入式終端能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)終端的所有功能及特征，但因其在功能上更具針對性、體積更小、可靠性更高、處理能力更強(qiáng)，這也使其成為物聯(lián)網(wǎng)終端的不二選擇。嵌入式終端中，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的功能是其所屬功能的一部分，它能夠通過不同傳感器所收集到的數(shù)據(jù)來按照底層協(xié)議進(jìn)行解析，從而完成對有效數(shù)據(jù)的提取，并將其按照約定的協(xié)議來對數(shù)據(jù)進(jìn)行重新組幀，然后將其以發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中。嵌入式終端可以是有線式的，也可以是無線式的，它既能夠通過有線的方式接入互聯(lián)網(wǎng)，也可以通過GPRS網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)、4G網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi等無線網(wǎng)絡(luò)接入到互聯(lián)網(wǎng)中。除此之外，嵌入式終端還具備身份驗(yàn)證功能及其他一些擴(kuò)展功能、例如防火墻、界面顯示等。endprint

嵌入式終端按照其智能化程度來進(jìn)行分類可以分為智能型嵌入式終端與非智能型嵌入式終端，智能型嵌入式終端的特征主要有三個，即可管理性、互聯(lián)性與安全性?？晒芾硇允侵钙淇筛鶕?jù)人的意圖來進(jìn)行終端的操作、控制與管理，互聯(lián)性是指嵌入式終端能夠根據(jù)需要來實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)與其他終端設(shè)備的連接與交流。安全性則是嵌入式終端所具備的安全機(jī)制。嵌入式終端的智能化程度主要取決于終端自身構(gòu)造及是否與實(shí)際應(yīng)用能夠緊密相連，這也使人們在對智能型嵌入式終端與非智能型嵌入式終端的區(qū)分并沒有一個較為清晰的界限。在物聯(lián)網(wǎng)體系中，嵌入式終端可以說是物聯(lián)網(wǎng)體系中的重要組成部分，其也屬于嵌入式系統(tǒng)的一部分，對于某些嵌入式系統(tǒng)來說，其內(nèi)部包含了小型的數(shù)據(jù)庫以及計算機(jī)中的某些通用功能，這使其在某些要求不是特別嚴(yán)格的場合來說，其既能夠作為嵌入式終端來進(jìn)行使用，也能夠作為中央控制器來進(jìn)行使用。在嵌入式終端中，嵌入式處理器是其重要核心元件，嵌入式處理器按照類型可以分為五類，分別是MPU（嵌入式微處理器）、EDSP（嵌入式數(shù)字信處理器）、MCU（嵌入式微控制器）、混合嵌入式處理器及SoC（嵌入式片上系統(tǒng)），這五種類型的嵌入式處理器的特點(diǎn)、適用場合、運(yùn)算能力及成本等都有所不同，在對嵌入式終端的處理器進(jìn)行選擇時，應(yīng)根據(jù)嵌入式終端的實(shí)際使用情況來進(jìn)行針對性的選擇。

2.2 嵌入式終端在物聯(lián)網(wǎng)體系中的工作原理

嵌入式終端在物聯(lián)網(wǎng)體系中的工作原理包括以下幾個步驟，首先，嵌入式終端通過各種信息傳感設(shè)備來對客觀物質(zhì)世界的信息進(jìn)行采集，由終端中的嵌入式處理器按照其底層通信協(xié)議來對采集到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取與解析，并接收上層網(wǎng)絡(luò)給嵌入式終端的底層傳感器下達(dá)的指令，在對采集到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取與解析完畢后，提取出有效的信息數(shù)據(jù)，并通過傳感網(wǎng)絡(luò)層和傳輸網(wǎng)絡(luò)層之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，將這些提取的有效信息數(shù)據(jù)利用約定的協(xié)議，通過以太網(wǎng)或無線網(wǎng)絡(luò)將其接入到互聯(lián)網(wǎng)。嵌入式終端在接入互聯(lián)網(wǎng)時，有時為了安全的需要，還要進(jìn)行身份認(rèn)證。身份認(rèn)證是由嵌入式終端的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)來進(jìn)行完成的，它對嵌入式終端身份的認(rèn)證主要包括上層網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器身份的認(rèn)證及終端采集節(jié)點(diǎn)身份的認(rèn)證兩個方面。除此之外，嵌入式終端還可以通過處理器中的小型數(shù)據(jù)庫及計算機(jī)中的某些通用功能來對采集到的信息進(jìn)行初步的處理及界面顯示等擴(kuò)展功能。

3 嵌入式終端在物聯(lián)網(wǎng)體系中的應(yīng)用策略

從技術(shù)層面上來看，物聯(lián)網(wǎng)體系離不開嵌入式技術(shù)，而嵌入式終端便是依據(jù)嵌入式技術(shù)將眾多的信息傳感設(shè)備融入到物聯(lián)網(wǎng)體系當(dāng)中，從而使物聯(lián)網(wǎng)具備了良好的信息交換能力。由此可見，嵌入式終端在物聯(lián)網(wǎng)體系中有著十分重要的作用。以下便對嵌入式終端在物聯(lián)網(wǎng)體系中的應(yīng)用策略進(jìn)行探討。

3.1 嵌入式終端在物聯(lián)網(wǎng)體系感知方面的應(yīng)用

嵌入式終端在物聯(lián)網(wǎng)體系的信息感知方面發(fā)揮著極為重要的作用，嵌入式終端能夠通過嵌入式技術(shù)將各種類型的傳感器進(jìn)行集成，從而使嵌入式終端具備了對信息的感知功能，利用嵌入式終端中的傳感器來對物體信息進(jìn)行感知，并通過嵌入式處理器來對這些信息進(jìn)行讀取與解析，依靠其自帶的通信功能來實(shí)現(xiàn)信息的傳輸工作，從而完成將這些采集到的信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)了信息的交換。由此可以看出，嵌入式終端中的傳感器是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)體系感知功能的基礎(chǔ)，在物聯(lián)網(wǎng)體系中，能夠通過嵌入式終端中的傳感器來對需要的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集和分析，并且能夠通過嵌入式終端將這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行顯示與預(yù)處理，從而極大方便了物聯(lián)網(wǎng)工作人員對物體信息的獲取與交換。

3.2 嵌入式終端在物聯(lián)網(wǎng)體系信息服務(wù)方面的應(yīng)用

嵌入式終端在物聯(lián)網(wǎng)體系信息服務(wù)方面中有著十分重要的應(yīng)用，其主要是通過各種信息傳感技術(shù)來實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的信息服務(wù)功能的。在嵌入式終端中有著大量的感知節(jié)點(diǎn)，這些感知節(jié)點(diǎn)中充分融合了傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，其中RFID技術(shù)在嵌入式終端中發(fā)揮重要的作用。人們通過嵌入式終端的使用，能夠獲取到任何物體的任何信息，并能夠根據(jù)這些信息來完成對物體的監(jiān)測、跟蹤與管理。例如，在物流領(lǐng)域中，工作人員通過在物體中安裝具有物體詳細(xì)信息的標(biāo)簽，標(biāo)簽中含有標(biāo)識碼，這時再利用嵌入式終端來對標(biāo)簽進(jìn)行掃描，工作人員就能夠非常方便的通過標(biāo)識碼來獲取該物體的詳細(xì)信息，此外，工作人員還能夠通過標(biāo)簽中的電路來對物體進(jìn)行跟蹤、監(jiān)測與管理，從而極大提高了物流領(lǐng)域的信息服務(wù)質(zhì)量。

3.3 嵌入式終端在物聯(lián)網(wǎng)體系智能化方面的應(yīng)用

嵌入式終端在物聯(lián)網(wǎng)體系的智能化建設(shè)方面起到非常重要的作用，在嵌入式終端中可以通過嵌入式技術(shù)來融入人工智能技術(shù)，從而使嵌入式終端能夠根據(jù)外部環(huán)境的變化來做出不同的反映。以智能家居安防系統(tǒng)為例，在智能安防系統(tǒng)中，人們能夠通過嵌入式終端來對居室中的環(huán)境進(jìn)行智能化監(jiān)測，當(dāng)嵌入式終端感知到居室中發(fā)生火災(zāi)或煤氣泄露時，嵌入式終端就會將這些信息傳輸?shù)街悄苤鳈C(jī)當(dāng)中，由智能主機(jī)對這些感知到的信息進(jìn)行判斷和分析，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序來進(jìn)行相應(yīng)的處理，如撥打報警電話、通知小區(qū)管理中心等。

4 結(jié)語

總而言之，嵌入式終端是物聯(lián)網(wǎng)體系中的重要組成部分，它通過嵌入式技術(shù)實(shí)現(xiàn)了將各種信息傳感設(shè)備與信息技術(shù)的融合，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了物與物之間的緊密聯(lián)系，使物聯(lián)網(wǎng)能夠通過嵌入式終端的使用來對信息進(jìn)行感知、獲取與分析，極大推動了物聯(lián)網(wǎng)的深入發(fā)展。近些年來，嵌入式終端設(shè)備的類型越來越多，功能也越來越豐富，這也使其在物聯(lián)網(wǎng)體系中的重要地位越來越凸顯出來。

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作者簡介

楊連國（1979-），男，山東省嘉祥縣人。碩士學(xué)位。中級工程師。研究方向?yàn)殡娐放c系統(tǒng)。

作者單位

南京厚華通信設(shè)備有限責(zé)任公司 江蘇省南京市 211100endprint