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嵌入式系统是
物联网技术与应用 第3讲 物联网的目标是实现物理世界与数字世界的融合。 “物”是经过信息技术处理后,具有一定的感知能力、通信能力、处理能力的。 嵌入式硬件和软件赋予物体通信能力和处理能力; 传感器赋予物体感知能力; 实现物联网的物物相连的目标主要依靠的是嵌入在物品里的嵌入式设备或者部署在各个环境内的传感器,我们称之为物联网设备。 实现人人互联、物物互联以及人与物的互联,还有最基本的要求就是需要一个标识,物只有具有标识,才能在物联网中进行基本的信息交互和共享,才能组成一个可以寻址、路由、搜索的网络。目前物联网中最具有代表性的是射频标识RFID系统。 嵌入式系统被描述为:以应用为中心,软件硬件可裁剪的,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格综合性需要的计算机系统。 它由嵌入式硬件和嵌入式软件两部分组成。 嵌入式操作系统位于硬件和应用软件之间,为上层应用提供基础服务,是嵌入式系统的核心和灵魂。 简单地说,嵌入式系统集系统的应用软件与硬件于一体,类似于PC中BIOS的工作方式,具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点,特别适合于要求实时和多任务的体系。 嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成,它是可独立工作的“器件”。 (4)嵌入式系统本身不具备自主开发能力,设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的,必须有一套开发工具和环境才能进行开发。 实际上,凡是与产品结合在一起的具有嵌入式特点的控制系统都可以叫嵌入式系统。现在人们讲嵌入式系统时,某种程度上指近些年比较热门的具有操作系统的嵌入式系统。 (3)第三阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。 该阶段系统的主要特点是: 嵌入式操作系统能运行于各种不同类型的微处理器上,兼容性好; 操作系统内核精小、效率高,并且具有高度的模块化和扩展性; 具备文件和目录管理、设备支持、多任务、网络支持、图形窗口以及用户界面等功能; 具有大量的应用程序接口(API),开发应用程序简单; 嵌入式应用软件丰富。 (4)第四阶段是以基于Internet为标志的嵌入式系统,这是一个正在迅速发展的阶段。 目前大多数嵌入式系统还孤立于Internet之外,但随着Internet的发展以及Internet技术与信息家电、工业控制技术等结合日益密切,嵌入式设备与Internet的结合代表着嵌入式技术的真正未来,也为物联网发展奠定了基础。 早期的嵌入式系统只是为了实现某些特定功能,使用一个循环控制程序对外界的请求进行处理。这对于简单的系统而言是足够的,但当系统变得日渐复杂庞大的时候,如果要增添一项功能的时候,很可能不得不重新进行系统的设计,这无疑会增加开发的成本和系统复杂度。使用这种方式开发规模较大、功能复杂的嵌入式系统是不可想象的。 20世纪80年代初期嵌入式操作系统的出现使得快速便捷地开发规模较大的嵌入式系统成为现实,自这一时期开始就出现了各种各样的商用嵌入式操作系统,从而形成了目前多种形式的商用嵌入式操作系统百家争鸣的局面。基于嵌入式操作系统之上的系统才能够真正符合嵌入式系统定义中的软件可裁剪、功能可扩展、高可靠性等特征。 后PC时代是一个真实的阶段,而且是一个可以预测的时代。嵌入式系统就是与这一时代紧密相关的产物,它将拉近人与计算机的距离,形成一个人机和谐的工作与生活环境。 嵌入式系统在应用数量上远远超过了各种通用计算机系统 。 嵌入式系统是将计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物,这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。 嵌入式系统由简单的无操作系统的循环控制程序向具有强大功能的基于操作系统的方向发展,从独立的系统向基于网络的系统发展。 在近期物联网发展中,智能传感器芯片技术和嵌入式软件技术是两个重点发展方向,这与嵌入式系统发展更是息息相关,面向应用的SoC(系统级芯片,也有称片上系统 )芯片和嵌入式软件是未来嵌入式系统发展的重点。 物联网是物与物、人与物之间的信息传递与控制,可以理解为以嵌入式系统为基础的智能终端的网络化。有人认为,物联网就是基于互联网的嵌入式系统。 从另一个角度也可以说,物联网的产生是嵌入式系统高速发展的必然产物,更多的嵌入式智能终端产品有了联网的需求,催生了物联网这个概念。 嵌入式系统在物联网中的应用—— MSP430单片机上开发实现的无线抄表模块(德州仪器1996年开始推向市场的一种16位超低功耗、具有精简指令集(RISC)的混合信号处理器 ); 基于ARM/Linux的开发平台; 家庭传感单元实现的物联网智能家居系统. 未来物联网应用的层次更加丰富和复杂,物联网将成为嵌入式系统新的应用领域,嵌入式系统将成为基础性的物联网设备。 嵌入式
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