嵌入式物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

任憲勇

摘 要 嵌入式系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中最為重要的一項(xiàng)技術(shù)形式，嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用，使得物聯(lián)網(wǎng)功能更為強(qiáng)大，在人們生活方面也能夠提供更加便捷的應(yīng)用及服務(wù)?；诖耍瑢η度胧较到y(tǒng)加以了解，明確嵌入式系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)之間的關(guān)系，進(jìn)而對嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中的運(yùn)用進(jìn)行分析，以推動(dòng)技術(shù)水平的進(jìn)一步提高。

關(guān)鍵詞 嵌入式web;智能監(jiān)控;物聯(lián)網(wǎng);系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言

人們可以在手機(jī)或者電腦等遠(yuǎn)程端直接對終端設(shè)備進(jìn)行控制和自動(dòng)化管理，從而打破了地域的限制，節(jié)省了大量時(shí)間。目前，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，作為物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)、嵌入式終端設(shè)備以及無線通信技術(shù)對物聯(lián)網(wǎng)起著至關(guān)重要的作用。

1物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的嵌入式操作系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)嵌入操作系統(tǒng)中，硬件系統(tǒng)在微控制器大規(guī)模集成電路的功能模塊下，配置設(shè)計(jì)了軟件體系，在可靠性設(shè)計(jì)內(nèi)容變遷中，包括了電子產(chǎn)品功能性設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)工程方法，將微控制器、集成開發(fā)環(huán)境、計(jì)算機(jī)工程方法等構(gòu)成了復(fù)雜的集成，改變了過去對模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的操作，實(shí)現(xiàn)了多任務(wù)的實(shí)時(shí)操作。例如，Contiki保持TCP協(xié)議主要功能的基礎(chǔ)上減少對RAM的占用，F(xiàn)reeRTOS具有源碼公開、可移植、可裁減、調(diào)度策略靈活特點(diǎn)，適用于資源有限的小型平臺(tái)，系統(tǒng)資源可以方便地移植到各種單片機(jī)上運(yùn)行。系統(tǒng)可以完善多任務(wù)操作系統(tǒng)，具有高度可靠性、移植性和安全性。隨著AI技術(shù)和人工智能技術(shù)的結(jié)合，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用和操作的核心，保證其安全就是要保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。但是由于物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統(tǒng)本身的應(yīng)用，具有互聯(lián)的性質(zhì)，因此不可避免的有軟件安全、物理性安全等問題。軟件安全性問題，包括系統(tǒng)維護(hù)不到位，人員違規(guī)操作導(dǎo)致的安全性問題。物理性安全問題，包括硬件組件故障、人為破壞等問題，一旦物聯(lián)網(wǎng)嵌入系統(tǒng)受到物理性的安全問題，就會(huì)帶來系統(tǒng)很大的損傷。后期進(jìn)行系統(tǒng)恢復(fù)需要較大的資金，針對物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統(tǒng)的安全問題予以解決，首先要注意軟件更新，占據(jù)軟件大部分儲(chǔ)存空間，如歷史應(yīng)用和系統(tǒng)冗余垃圾產(chǎn)生的問題，會(huì)殘留大量的信息和數(shù)據(jù)，軟件運(yùn)行時(shí)間長了，就會(huì)有一定的折舊，導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓的故障發(fā)生。在運(yùn)行過程中防御能力下降，就會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)的安全性問題，因此要進(jìn)行軟件更新、數(shù)據(jù)和信息維護(hù)處理[1]。

2嵌入式系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系

物聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)前比較前沿的一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，其中融合了多種技術(shù)智慧結(jié)合。物聯(lián)網(wǎng)并不是單一的技術(shù)，而是綜合了信息收集、信息處理、信息傳輸、交流互動(dòng)等多種技術(shù)功能。嵌入式系統(tǒng)作為一種輔助裝置，能夠?qū)υO(shè)備及計(jì)算機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視和控制。所以，嵌入式系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)雖然在技術(shù)方面有著較大的差別，但是在功能方面，卻具有一定的共通性，也是相互輔助和相互促進(jìn)的。嵌入式系統(tǒng)涵蓋在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)當(dāng)中，同時(shí)也利用物聯(lián)網(wǎng)的其他方面功能，實(shí)現(xiàn)更為全面的發(fā)展和成熟。而對于嵌入式系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)之間的關(guān)系，從技術(shù)角度來看，物聯(lián)網(wǎng)需要具備通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)等，嵌入式系統(tǒng)則具備了電子硬件技術(shù)及軟件技術(shù)。雖然在技術(shù)方面有著明顯的差異，但是物聯(lián)網(wǎng)能夠完全容納嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)自身僅具有提升系統(tǒng)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通信能力、智能信息處理的技術(shù)，但在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用，可以對很多物聯(lián)網(wǎng)中的其他技術(shù)性能進(jìn)行提升[2]。

3嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中的運(yùn)用

3.1 互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)包含了應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層、描述物聯(lián)網(wǎng)，形形色色的應(yīng)用系統(tǒng)，涉及各個(gè)層次的構(gòu)建模型的問題。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)模型由互聯(lián)網(wǎng)和嵌入式集群簡單模型，通常是嵌入系統(tǒng)局域網(wǎng)的模式，局域網(wǎng)服務(wù)于物聯(lián)網(wǎng)管理層和網(wǎng)絡(luò)層，每個(gè)局域網(wǎng)的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)都與各個(gè)層次相連。嵌入式集群系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)接觸連成以后，構(gòu)成一個(gè)具體的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，形成安全可靠的嵌入式局域網(wǎng)。出現(xiàn)可靠性安全性問題時(shí)，或者出現(xiàn)惡意入侵的問題時(shí)，在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)模型中可以通過安全的防護(hù)界面進(jìn)行危險(xiǎn)動(dòng)作的規(guī)避，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的安全架構(gòu)是本質(zhì)可靠的嵌入式系統(tǒng)，形成可靠的互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成。在獨(dú)立的互聯(lián)網(wǎng)接入功能下，重點(diǎn)是入侵界面的管控和感知層控制層的安全防護(hù)設(shè)計(jì)，進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的安全性設(shè)計(jì)原則，是要將互聯(lián)網(wǎng)的安全因素予以體現(xiàn)，最大限度地減少互聯(lián)網(wǎng)對嵌入式系統(tǒng)的入侵渠道。

3.2 傳感器的應(yīng)用

傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)物物之間的信息數(shù)據(jù)收集，強(qiáng)化物物之間的緊密聯(lián)系，從而使信息傳遞功能與實(shí)際需求更加符合。隨著技術(shù)水平的發(fā)展和提升，傳感器技術(shù)也在隨之發(fā)展。受到智能化技術(shù)的影響，傳感器也逐漸具備了一定的智能化功能，并且在很多領(lǐng)域中以不同形式得到引用。智能傳感器技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用，就需要借助嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。在技術(shù)方面來看，傳感器有很多種處理功能，并且通過和計(jì)算機(jī)及通信功能的融合，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)信息快速交流，實(shí)現(xiàn)物物或人物之間的準(zhǔn)確交流。利用專業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，采集分析傳感器數(shù)據(jù)，進(jìn)而在短時(shí)間內(nèi)做出正確的判斷，確保交流的準(zhǔn)確性與暢通性。

3.3 視頻監(jiān)控模塊

智能家居遠(yuǎn)程無線監(jiān)控主要是依賴視頻監(jiān)控模塊實(shí)現(xiàn)的，這就要求該模塊能夠?qū)σ曨l數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的處理，該模塊主要架構(gòu)為無線視頻節(jié)點(diǎn)與視頻信息集成中心，信息的交流需要通過編程接口實(shí)現(xiàn)。當(dāng)無線監(jiān)控獲得錄像后，首先要對視頻圖像進(jìn)行壓縮，并做好編碼。視頻監(jiān)控區(qū)域信息定位技術(shù)還能夠?qū)⒁曨l進(jìn)行大小轉(zhuǎn)換，節(jié)省系統(tǒng)存儲(chǔ)空間。采用離散余弦算法能夠優(yōu)化視頻圖像處理及計(jì)算，能夠在保障圖像質(zhì)量的前提下，優(yōu)化內(nèi)存。

4結(jié)束語

綜上所述，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用越來越廣泛，技術(shù)應(yīng)用中對嵌入式系統(tǒng)的主要載體安全性問題應(yīng)引起重視。將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果發(fā)揮，同時(shí)也要注重軟件更新、物理防護(hù)、人工維護(hù)等等，以推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 周童.嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019（10）：197.

[2] 朱西方.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（8）：151.