嵌入式終端在物聯網體系中的應用策略

摘 要

自我國進入21世紀以來，信息技術得到了日新月異的發展與進步，以互聯網作為應用核心的物聯網技術在各行各業中的應用使其成為信息化社會的產物，物聯網技術融合了眾多的現代化信息技術，它通過RFID技術及傳感器等信息化手段實現了物與物之間的緊密聯系，使人們能夠通過物聯網來獲取到任何物體的任何信息。在物聯網體系中，將嵌入式系統中的嵌入式終端融入到物聯網中，能夠極大豐富物聯網的功能，使物聯網能夠在各個領域中得到更為深入的應用。為此，本文通過對物聯網體系的結構進行分析，深入研究了嵌入式終端在物聯網中的重要作用，并對嵌入式終端在物聯網體系中的相關應用策略進行了探討。

【關鍵詞】嵌入式終端 物聯網體系 感知層 應用策略

近些年來，信息技術的不斷發展，使物聯網應運而生，物聯網技術是將互聯網作為應用核心來實現物與物之間的緊密聯系的。嵌入式終端是通過將終端設備以嵌入式技術融入到計算機系統當中的，它是物聯網體系嵌入式系統中的重要組成部分。嵌入式終端相比于物聯網來說，在專用性更強，類型也多種多樣，這也使物聯網的功能更加豐富，從而極大推動了物聯網在各行各業中的應用與發展，為各個領域營造了一個良好的信息環境。因此，嵌入式終端在物聯網體系中具有著非常重要的作用。

1 物聯網體系結構分析

物聯網體系的結構共分為三個層次，主要包括網絡層、應用層與感知層，感知層作為物聯網體系中的最低層次，其功能也是最為重要的，通過感知層，物聯網能夠實現對物體信息的采集，例如通過感知層中的傳感器技術、RFID技術等手段能夠將物體的信息進行采集，并將這些采集到的信息輸送到網關設備進行相應的處理。網絡層在物聯網體系中擔負著對信息的接收、傳輸與處理功能，在網絡層中，主要是通過互聯網技術、無線網絡及移動通信網等來完成上述功能的。物聯網體系的應用層能夠實現物聯網各個功能的發揮，在應用層中，其能夠為手機、PC等終端感知設備提供相應的信息服務。

1.1 嵌入式系統和RFID技術

在物聯網體系中，感知層是由眾多感知節點構成的，感知層中充分融合了眾多現代化信息技術，如嵌入式技術、RFID射頻識別技術、傳感技術等，通過將這些信息技術充分融合集成到一起，從而實現了物聯網對物體的感知功能。RFID射頻識別技術在應用過程中主要由兩個部分組成，即閱讀器與標簽，標簽中的標識碼具備唯一性，通過將標識碼貼在物體表面，由閱讀器來對標簽進行掃描，就能夠完成對標簽識別碼的讀取。RFID射頻識別技術在物聯網體系中的應用，能夠使物聯網通過標簽的識別碼來對物體進行實時跟蹤和監測，這也使其在醫療、物流等各個領域中得到了非常廣泛的應用。嵌入式系統能夠將RFID射頻識別技術進行嵌入，它只需要將RFID射頻識別技術嵌入到終端設備當中，就能使終端設備具備RFID技術的功能，其主要是通過嵌入式Linux平臺來完成RFID技術的嵌入的，這也使這些終端設備成為嵌入式終端，并能夠實現對物體中的電子標簽進行掃描來獲取識別碼，從而使嵌入式終端能夠與物聯網更加緊密的聯系起來。

1.2 EPC電子編碼

EPC系統也是物聯網體系結構中的典型系統，EPC系統主要由五個部分組成，分別是對象名解析服務、EPC標簽及讀寫器、EPC產品電子代碼、實體標記語言及EPC中間件。EPC屬于一種融合技術，它充分融合了RFID技術、單品識別編碼技術及計算機技術等，通過EPC系統能夠實現對特定物品的識別、跟蹤與管理。而通過將EPC電子編碼系統利用嵌入式技術將其嵌入到終端設備中，能夠使嵌入式終端設備對EPC代碼進行采集、解析、跟蹤、查詢與管理，從而進一步加強了EPC電子系統在物聯網中的應用。

2 嵌入式終端研究

在物聯網體系中，互聯網是其運作核心，可以說，物聯網是互聯網的另一種延伸。嵌入式終端是將各種信息傳感設備與互聯網進行連接，并通過約定的協議利用互聯網對信息進行查詢、采集、處理等功能，從而實現了物聯網中物與物之間的聯系。嵌入式處理器是嵌入式終端的核心元件，當前我國市場中已經出現了各種各樣的嵌入式處理器，這些嵌入式處理器的底層協議多種多樣，這也使嵌入式終端的類型及功能多種多樣，但其本質都是利用互聯網來實現物與物之間的聯系的，這也使其在實現物與物之間聯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議進行轉換，使其成為能夠被嵌入式終端履行的約定協議，而約定協議的轉換則是由物聯網網關來完成的。為了更加深入的探討嵌入式終端在物聯網體系中的應用及其作用，以下便對嵌入式終端與物聯網體系之間的關系及工作原理進行探討。

2.1 嵌入式終端與物聯網體系的關系

在物聯網體系中，物聯網終端的作用是將物聯網中的傳感網絡層和傳輸網絡層進行連接，從而使物聯網能夠通過物聯網終端的應用來對物質世界的信息進行獲取，并對這些獲取到的信息進行預處理。物聯網終端主要由四個部分構成，分別是網絡接入層、情景感知層、業務層及網絡控制層。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。其主要任務是利用外圍傳感器來對客觀物質世界的信息進行獲取，并由傳感器接口來對這些獲取到的信息進行讀取，然后傳輸到中央處理器中來對數據進行相應的預處理，并通過約定協議將其傳輸至互聯網中。從涵蓋范圍上來說，物聯網終端涵蓋了嵌入式終端，嵌入式終端能夠滿足物聯網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，這也使其成為物聯網終端的不二選擇。嵌入式終端中，物聯網網關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據來按照底層協議進行解析，從而完成對有效數據的提取，并將其按照約定的協議來對數據進行重新組幀，然后將其以發送到互聯網當中。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網，也可以通過GPRS網絡、3G網絡、4G網絡、Wi-Fi等無線網絡接入到互聯網中。除此之外，嵌入式終端還具備身份驗證功能及其他一些擴展功能、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、互聯性與安全性。可管理性是指其可根據人的意圖來進行終端的操作、控制與管理，互聯性是指嵌入式終端能夠根據需要來實現互聯網與其他終端設備的連接與交流。安全性則是嵌入式終端所具備的安全機制。嵌入式終端的智能化程度主要取決于終端自身構造及是否與實際應用能夠緊密相連，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分并沒有一個較為清晰的界限。在物聯網體系中，嵌入式終端可以說是物聯網體系中的重要組成部分，其也屬于嵌入式系統的一部分，對于某些嵌入式系統來說，其內部包含了小型的數據庫以及計算機中的某些通用功能，這使其在某些要求不是特別嚴格的場合來說，其既能夠作為嵌入式終端來進行使用，也能夠作為中央控制器來進行使用。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），這五種類型的嵌入式處理器的特點、適用場合、運算能力及成本等都有所不同，在對嵌入式終端的處理器進行選擇時，應根據嵌入式終端的實際使用情況來進行針對性的選擇。

2.2 嵌入式終端在物聯網體系中的工作原理

嵌入式終端在物聯網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備來對客觀物質世界的信息進行采集，由終端中的嵌入式處理器按照其底層通信協議來對采集到的信息數據進行讀取與解析，并接收上層網絡給嵌入式終端的底層傳感器下達的指令，在對采集到的信息數據進行讀取與解析完畢后，提取出有效的信息數據，并通過傳感網絡層和傳輸網絡層之間的協議轉換，將這些提取的有效信息數據利用約定的協議，通過以太網或無線網絡將其接入到互聯網。嵌入式終端在接入互聯網時，有時為了安全的需要，還要進行身份認證。身份認證是由嵌入式終端的物聯網網關來進行完成的，它對嵌入式終端身份的認證主要包括上層網絡服務器身份的認證及終端采集節點身份的認證兩個方面。除此之外，嵌入式終端還可以通過處理器中的小型數據庫及計算機中的某些通用功能來對采集到的信息進行初步的處理及界面顯示等擴展功能。

3 嵌入式終端在物聯網體系中的應用策略

從技術層面上來看，物聯網體系離不開嵌入式技術，而嵌入式終端便是依據嵌入式技術將眾多的信息傳感設備融入到物聯網體系當中，從而使物聯網具備了良好的信息交換能力。由此可見，嵌入式終端在物聯網體系中有著十分重要的作用。以下便對嵌入式終端在物聯網體系中的應用策略進行探討。

3.1 嵌入式終端在物聯網體系感知方面的應用

嵌入式終端在物聯網體系的信息感知方面發揮著極為重要的作用，嵌入式終端能夠通過嵌入式技術將各種類型的傳感器進行集成，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行感知，并通過嵌入式處理器來對這些信息進行讀取與解析，依靠其自帶的通信功能來實現信息的傳輸工作，從而完成將這些采集到的信息傳輸到網絡當中，實現了信息的交換。由此可以看出，嵌入式終端中的傳感器是實現物聯網體系感知功能的基礎，在物聯網體系中，能夠通過嵌入式終端中的傳感器來對需要的數據信息進行采集和分析，并且能夠通過嵌入式終端將這些數據信息進行顯示與預處理，從而極大方便了物聯網工作人員對物體信息的獲取與交換。

3.2 嵌入式終端在物聯網體系信息服務方面的應用

嵌入式終端在物聯網體系信息服務方面中有著十分重要的應用，其主要是通過各種信息傳感技術來實現物聯網的信息服務功能的。在嵌入式終端中有著大量的感知節點，這些感知節點中充分融合了傳感器技術、RFID技術及互聯網技術，其中RFID技術在嵌入式終端中發揮重要的作用。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，并能夠根據這些信息來完成對物體的監測、跟蹤與管理。例如，在物流領域中，工作人員通過在物體中安裝具有物體詳細信息的標簽，標簽中含有標識碼，這時再利用嵌入式終端來對標簽進行掃描，工作人員就能夠非常方便的通過標識碼來獲取該物體的詳細信息，此外，工作人員還能夠通過標簽中的電路來對物體進行跟蹤、監測與管理，從而極大提高了物流領域的信息服務質量。

3.3 嵌入式終端在物聯網體系智能化方面的應用

嵌入式終端在物聯網體系的智能化建設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來融入人工智能技術，從而使嵌入式終端能夠根據外部環境的變化來做出不同的反映。以智能家居安防系統為例，在智能安防系統中，人們能夠通過嵌入式終端來對居室中的環境進行智能化監測，當嵌入式終端感知到居室中發生火災或煤氣泄露時，嵌入式終端就會將這些信息傳輸到智能主機當中，由智能主機對這些感知到的信息進行判斷和分析，并根據預先設定的程序來進行相應的處理，如撥打報警電話、通知小區管理中心等。

4 結語

總而言之，嵌入式終端是物聯網體系中的重要組成部分，它通過嵌入式技術實現了將各種信息傳感設備與信息技術的融合，從而進一步增強了物與物之間的緊密聯系，使物聯網能夠通過嵌入式終端的使用來對信息進行感知、獲取與分析，極大推動了物聯網的深入發展。近些年來，嵌入式終端設備的類型越來越多，功能也越來越豐富，這也使其在物聯網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。碩士學位。中級工程師。研究方向為電路與系統。

作者單位

南京厚華通信設備有限責任公司 江蘇省南京市 211100endprint