嵌入式系統在物聯網中應用

毛新宇

（湖北經濟學院信息工程學院，湖北武漢 43000）

嵌入式系統在物聯網中應用

毛新宇

（湖北經濟學院信息工程學院，湖北武漢 43000）

物聯網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、網絡技術等。其中嵌入式系統是物聯網中的一個核心技術。本文首先討論了嵌入式系統的概念、特點，并分析了嵌入式系統的組成。接著討論了物聯網的概念、特征和物聯網結構。最后討論了嵌入式系統在物聯網中的應用，主要包括傳感器、網絡通信應用。

嵌入式系統、物聯網、傳感器

1 引言

嵌入式系統英文名為Embedded system袁是對機器堯設備進行控制堯監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年代開始已經出現了嵌入式系統袁與通用的PC系統不同袁ES是將該系統全部嵌入到受控器里面袁為實現某個控制功能而設計的專用系統[1]遙

嵌入式系統主要特點有院專用性很強堯系統內核很小堯系統精簡堯實時性高等遙嵌入式系統專用性很強袁由于系統是針對某一功能而設計袁所以硬件與軟件系統結合的很緊密袁在實際應用中系統的移植要根據硬件進行袁即使是同一系列的產品將系統移植后還需要根據硬件特征對嵌入式系統進行修改遙對于不同用途袁通常需要對系統代碼進行修改堯編譯才能實現系統功能遙由于它是針對某一功能而設計袁使得在開發嵌入式系統時內核小遙嵌入式系統非常精簡袁它沒有應用軟件和系統軟件明顯區別袁它是針對某一功能而設計的遙嵌入式系統實時性高系統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 系統組成

嵌入式系統裝置主要包括嵌入式計算機系統和相關硬件設備遙其中嵌入式計算機系統是整個系統的核心袁它主要由應用軟件堯硬件層堯系統軟件層和中間層構成遙嵌入式應用軟件層主要在系統為了使系統更方便等而開發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的核心模塊遙由文件系統堯網絡協議堯圖形和RTOS組成了系統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軟件部分進行分開袁這樣使得系統設備驅動和硬件沒有關系遙如圖1所示為嵌入式系統基本組成遙

圖1 嵌入式系統基本組成

3 物聯網

3.1 概念

隨著計算機設備、互聯網技術的不斷發展，全球信息技術正在發生巨大變化，這一變化就是所謂的物聯網。該技術是由多種信息技術進行融合最終產生的新型技術[3]。上世紀90年代末有美國Auto-ID Labs提出了物聯網概念[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，就能夠時刻監測到實物的狀態、位置等詳細信息，從而實現對實物智能管理。

3.2 屬性和特征

物聯網是對互聯網的補充，傳統互聯網只需要光纖、電纜等設備便可以實現人與人之間的溝通交流，而物聯網技術則還需要傳感器以及其他接入網技術才能實現物聯網，傳感器在物聯網中地位非常重要。物聯網基本屬性主要有：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，通信包括網絡和路徑，收集包括商務和服務等。物聯網中的實體可以根據其自身能力發揮作用，這些主要有網絡連接、計算能力等。物聯網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 物聯網結構

物聯網結構主要包括三層結構它們是感知層、網絡成和應用層。感知層主要是通過傳感器采集物體相關屬性，處于最低層。網絡層是對將采集的信息通過網絡技術進行傳輸，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 嵌入式系統在物聯網中的應用

物聯網的發展離不開嵌入式技術的應用，這是因為物聯網的通信特征：物體與物體之間需要通信同時還需要智能。嵌入式系統是滿足特定功能而設計的系統，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揮著很重要作用。我們可以認為物聯網是智能終端的網絡連接。嵌入式系統在物聯網中的應用主要包括：傳感器開發、射頻識別技術的開發、人工智能技術的應用和標準化技術實現。

4.1 嵌入式和智能傳感器

物聯網能夠實現物體與物體相連，首先需要通過傳感器采集到物體的屬性，目前已經有大量智能傳感器能夠實現對物體信息采集。智能傳感器是新型技術，它的出現與嵌入式技術的應用息息相關。將嵌入式技術與傳統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連接互聯網還能實現4G通信。物聯網傳感器能夠智能化，離不開智能算法，而智能算法實現則是離不開嵌入式系統。可以看出嵌入式技術在物聯網中發揮著很重要作用[6]。

4.2 嵌入式和RFID技術

物聯網中智能傳感器采集到物體信息后，還需要網絡通信才能將信息傳送到終端。物聯網技術主要有Micro-Electro-Mechanism Syste(MEM)和Radio Frequency Identification(RFID)。其中RFID在物聯網中的應用比較廣泛。RFID具有價格便宜、使用方法等優點，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。閱讀器發射出特定無線信號用于觸發標簽電路，使標簽發射出內部數據，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系統可以用于物流、交通中用于物體的跟蹤和監測。

4.3 產品電子編碼EPC

物聯網中比較經典的應用體結構是EPC。其中EPC系統主要由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實現，因而嵌入式系統在EPC系統中發揮著很重要作用[7]。

4 結束語

嵌入式技術的發展直接影響物聯網的發展，物聯網技術給人們生活帶來了很多方便，加速物聯網的發展是有必要的。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網中，為人民生活提供更多的方便。

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

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

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

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

[5]王新智.劉凌云.嵌入式系統在物聯網中的應用初探[J].科技創新導報.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