物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及嵌入式網(wǎng)關(guān)(PPT-67頁(yè))課件

1、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及嵌入式網(wǎng)關(guān) 主 要 內(nèi) 容物聯(lián)網(wǎng) 1物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介 2物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)與結(jié)點(diǎn)分類 3物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)嵌入式網(wǎng)關(guān) 1應(yīng)用背景 2分類2 主 要 內(nèi) 容物聯(lián)網(wǎng)（ Internet of Things ） 1物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介 2物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)與結(jié)點(diǎn)分類 3物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)嵌入式網(wǎng)關(guān) 1應(yīng)用背景 2分類3物 聯(lián) 網(wǎng) 簡(jiǎn) 介物聯(lián)網(wǎng)的概念最早出現(xiàn)于比爾蓋茨1995年未來之路一書，只是當(dāng)時(shí)受限于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、硬件及傳感設(shè)備的發(fā)展，并未引起世人的重視。1998年，美國(guó)麻省理工大學(xué)(MIT)創(chuàng)造性地提出了當(dāng)時(shí)被稱作EPC系統(tǒng)的“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想。1999年，美國(guó)Au

2、to-ID稱物聯(lián)網(wǎng)主要是建立在物品編碼、RFID技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上。2005年，ITU (國(guó)際電信聯(lián)盟)發(fā)布了ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)，綜合二者內(nèi)容，正式提出“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。4物 聯(lián) 網(wǎng) 簡(jiǎn) 介物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)的概念 目前較為公認(rèn)的物聯(lián)網(wǎng)的定義是： 通過射頻識(shí)別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。 按照ITU (國(guó)際電信聯(lián)盟)的定義, 物聯(lián)網(wǎng)主要解決物品到物品、人到物品、人到人之間的互連。5物 聯(lián) 網(wǎng) 簡(jiǎn) 介中

3、國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展年度藍(lán)皮書（2010）對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的一些外延概念做出了描述： 外延概念描述之一：物聯(lián)網(wǎng)是未來互聯(lián)網(wǎng)的組成部分，是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用延伸和拓展。未來進(jìn)一步發(fā)展，將可能成為工作平臺(tái)，因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)是從連接人到連接物。 它是有著自我配置能力的全球動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)，在其中，物質(zhì)和虛擬的“物”都有著自己的身份、 物質(zhì)屬性、虛擬特性和可使用的智能接口，并無(wú)縫集成到信息網(wǎng)絡(luò)。它涉及從信息獲取、傳輸、存儲(chǔ)、處理、應(yīng)用的全過程，材料、器件、軟件、系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)各方面 的創(chuàng)新都會(huì)促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。6物 聯(lián) 網(wǎng) 簡(jiǎn) 介外延概念描述之二： 在物聯(lián)網(wǎng)中，人們將成為商業(yè)、信息、社會(huì)的積極參與者。從長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)來說，物聯(lián)網(wǎng)將建

4、立在標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議基礎(chǔ)之上，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、媒介網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)將整合為一個(gè)全球人們共同擁有的互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和無(wú)縫信息網(wǎng)絡(luò)。7物 聯(lián) 網(wǎng) 簡(jiǎn) 介外延概念描述之三： 在“物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代，鋼筋混凝土、電纜 將與芯片、寬帶、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)整合為統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施。下一代互聯(lián)網(wǎng)將成為公共基礎(chǔ)設(shè)施，每個(gè)人都可以像使用空氣、水、電一樣使用互聯(lián)網(wǎng)，并能動(dòng)態(tài)地隨著“物”之間的相互連接而改善使用的體驗(yàn)，方便性和快捷性也將大大增強(qiáng)。由此，物聯(lián)網(wǎng)中的通信將不僅發(fā)生在人與人之間，也發(fā)生在人與他們所處的環(huán)境之間。8物 聯(lián) 網(wǎng) 簡(jiǎn) 介物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)概念M2M（Machine to Machine）傳感網(wǎng)泛在網(wǎng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)9物 聯(lián) 網(wǎng) 簡(jiǎn) 介M2M（M

5、achine to Machine） 簡(jiǎn)單的說，M2M是將數(shù)據(jù)從一臺(tái)終端傳送到另一臺(tái)終端，也就是就是機(jī)器與機(jī)器（Machine to Machine）的對(duì)話。但從廣義上M2M可代表機(jī)器對(duì)機(jī)器、人對(duì)機(jī)器、機(jī)器對(duì)人、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)機(jī)器之間的連接與通信，它涵蓋了所有實(shí)現(xiàn)在人、機(jī)器、系統(tǒng)之間建立通信連接的技術(shù)和手段。10物 聯(lián) 網(wǎng) 簡(jiǎn) 介傳感網(wǎng) 傳感網(wǎng)是指“隨機(jī)分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信單元的微小節(jié)點(diǎn)，通過自組織的方式構(gòu)成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)”。現(xiàn)在談到的傳感網(wǎng)，一般指的是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（wireless sensor network）。傳感網(wǎng)實(shí)際上由傳感器短距離傳輸模塊共同構(gòu)成。目前我國(guó)研究和探討傳感

6、網(wǎng)的重點(diǎn)其實(shí)并不是傳感器本身，而是聚焦在，通過各種低功耗、短距離無(wú)線傳輸技術(shù)構(gòu)成自組織網(wǎng)絡(luò)來傳輸數(shù)據(jù)。11物 聯(lián) 網(wǎng) 簡(jiǎn) 介泛在網(wǎng) 也被稱作無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)，最早見于施樂首席科學(xué)家MarkWeiser在1991年“21世紀(jì)的計(jì)算”文章中提出的Ubiquitous Computing，因此泛在網(wǎng)概念的提出比物聯(lián)網(wǎng)更早一些。 泛在網(wǎng)將以“無(wú)所不在”、“無(wú)所不包”、“無(wú)所不能”為基本特征，幫助人類實(shí)現(xiàn)“4A”化通信，即在任何時(shí)間(anytime)、任何地點(diǎn)(any-where)、任何人(anyone)、任何物(anything)都能順暢地通信。12物 聯(lián) 網(wǎng) 簡(jiǎn) 介移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng) 是將移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)二者

7、結(jié)合為一體，它是一個(gè)全國(guó)性、以寬帶IP為技術(shù)核心、可同時(shí)提供話音、傳真、數(shù)據(jù)、圖像、多媒體等高品質(zhì)電信服務(wù)的新一代開放式電信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。 13 物 聯(lián) 網(wǎng) 簡(jiǎn) 介移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng) 物聯(lián)網(wǎng)需要一個(gè)無(wú)處不在的通信網(wǎng)絡(luò)。移動(dòng)通信網(wǎng)具有覆蓋廣、建設(shè)成本低、部署方便、具備移動(dòng)性等特點(diǎn)，使得無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將成為物聯(lián)網(wǎng)主要的接入方式，而固定通信作為融合的基礎(chǔ)承載網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)期服務(wù)于物聯(lián)網(wǎng)。 物聯(lián)網(wǎng)的終端都需要以某種方式連接起來，發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)時(shí)，考慮到方便性(需要數(shù)據(jù)線連接)、信息基礎(chǔ)設(shè)施的可用性(不是所有地方都有方便的固定接入能力)以及一些應(yīng)用場(chǎng)景本身需要隨時(shí)監(jiān)控的目標(biāo)就是在活動(dòng)狀態(tài)下，因此移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將是最主要的接入手段。1

8、4CPS 2006年2月發(fā)布的美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)力計(jì)劃則將信息物理系統(tǒng)(Cyber Physics System，CPS)列為重要的研究項(xiàng)目。到了2007年7月，美國(guó)總統(tǒng)科學(xué)技術(shù)顧問委員會(huì)(PCAST)在題為挑戰(zhàn)下的領(lǐng)先競(jìng)爭(zhēng)世界中的信息技術(shù)研發(fā)的報(bào)告中列出了八大關(guān)鍵的信息技術(shù)，其中CPS位列首位，其余分別是軟件、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)流、網(wǎng)絡(luò)、高端計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)與信息安全、人機(jī)界面、NIT與社會(huì)科學(xué)。物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)與結(jié)點(diǎn)分類物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)類型是設(shè)計(jì)和驗(yàn)證物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的主要依據(jù)。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)自身的特征, 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該提供以下幾類服務(wù): 1. 聯(lián)網(wǎng)類服務(wù): 物品標(biāo)識(shí)、通信和定位; 2. 信息類服務(wù): 信息采集

9、、存儲(chǔ)和查詢; 3. 操作類服務(wù): 遠(yuǎn)程配置、監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程操作和控制; 16物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)與結(jié)點(diǎn)分類 4. 安全類服務(wù): 用戶管理、訪問控制、事件報(bào)警、入侵檢測(cè)、攻擊防御; 5. 管理類服務(wù): 故障診斷、性能優(yōu)化、系統(tǒng)升級(jí)、計(jì)費(fèi)管理服務(wù)。17 物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)與結(jié)點(diǎn)分類結(jié)點(diǎn)類型 無(wú)源結(jié)點(diǎn) 有源結(jié)點(diǎn) 互聯(lián)網(wǎng)結(jié)點(diǎn)18 物聯(lián)網(wǎng)結(jié)點(diǎn)分類 無(wú)源結(jié)點(diǎn) 是具有電子標(biāo)簽的物品， 這是物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)量最多的結(jié)點(diǎn), 例如攜帶電子標(biāo)簽的人可以成為一個(gè)無(wú)源結(jié)點(diǎn)。 無(wú)源結(jié)點(diǎn)一般不帶電源, 可以具有移動(dòng)性, 具有被感知能力和少量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力, 不具備計(jì)算和聯(lián)網(wǎng)能力, 提供被動(dòng)的物-物連接。19 物聯(lián)網(wǎng)結(jié)點(diǎn)分類 有源結(jié)點(diǎn) 具備感知、聯(lián)網(wǎng)

10、和控制能力的嵌入式系統(tǒng), 這是物聯(lián)網(wǎng)的核心結(jié)點(diǎn), 例如裝備了可以傳感人體信息的穿戴式電腦的人可以成為一個(gè)有源結(jié)點(diǎn)。20物聯(lián)網(wǎng)結(jié)點(diǎn)分類 互聯(lián)網(wǎng)結(jié)點(diǎn) 具備聯(lián)網(wǎng)和控制能力的計(jì)算系統(tǒng), 這是物聯(lián)網(wǎng)的信息和控制中心。它不是一般的互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)點(diǎn), 是屬于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的結(jié)點(diǎn), 采用了互聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相互連接, 但具有物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中特有的時(shí)間和空間的控制能力, 配備了物聯(lián)網(wǎng)專用的安全性和可靠性的控制體系。 這種結(jié)點(diǎn)具有不間斷電源, 不具備移動(dòng)性, 可以具有感知能力, 具有較強(qiáng)的存儲(chǔ)、計(jì)算和聯(lián)網(wǎng)能力， 可以提供人-物、人-人 連接。21 主 要 內(nèi) 容物聯(lián)網(wǎng) 1物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介 2物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)與結(jié)點(diǎn)分類 3物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及

11、關(guān)鍵技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)嵌入式網(wǎng)關(guān) 1應(yīng)用背景 2分類22物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 23 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)感知層：主要實(shí)現(xiàn)智能感知功能，包括信息采集、捕獲、物體識(shí)別。網(wǎng)絡(luò)層：主要實(shí)現(xiàn)信息的傳送和通信，網(wǎng)絡(luò)層可依托公眾電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)。應(yīng)用層：主要包含各類應(yīng)用，目前最受關(guān)注的熱點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域有智能電網(wǎng)、精細(xì)農(nóng)業(yè)、智能交通、智能物流等。24物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)25 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù) 感知層關(guān)鍵技術(shù)：感知識(shí)別技術(shù)正向低成本、低功耗、新型化、微型化、智能化、綜合化和高可靠性方向發(fā)展。在傳感器網(wǎng)絡(luò)方面，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)成為主流，同時(shí)關(guān)注面向應(yīng)用的定制

12、、嵌入式芯片和軟件、近距離無(wú)線通信芯片和新型電池技術(shù)等。26 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)：包括適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)模型的無(wú)線接入技術(shù)、核心網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)；包括適用于傳感器節(jié)點(diǎn)的短距離通信技術(shù)，研究自組織組網(wǎng)技術(shù)；包括鑒權(quán)、計(jì)費(fèi)、網(wǎng)絡(luò)管理、移動(dòng)性管理等技術(shù)，以及異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合技術(shù)和協(xié)同技術(shù)等。 應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)：包括SOA(Service-oriented architecture，面向服務(wù)架構(gòu))和云計(jì)算等。27 主 要 內(nèi) 容物聯(lián)網(wǎng) 1物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介 2物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)與結(jié)點(diǎn)分類 3物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)嵌入式網(wǎng)關(guān) 1應(yīng)用背景 2分類28 物聯(lián)網(wǎng)嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái) UP-C

13、UP6410系統(tǒng)是博創(chuàng)科技基于嵌入式系統(tǒng)和IEEE802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)上的無(wú)線傳感器技術(shù)，而設(shè)計(jì)的一款嵌入式物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。 主要由基于ARM11 系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備、ZIGBEE(CC2431)模塊、外擴(kuò)傳感器模塊三大部分硬件構(gòu)成。29物聯(lián)網(wǎng)嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)30物聯(lián)網(wǎng)嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)功能特征硬件資源傳感器節(jié)點(diǎn) ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 嵌入式網(wǎng)關(guān)嵌入式網(wǎng)關(guān)軟件31物聯(lián)網(wǎng)嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)功能特征 支持 USB 高速下載、IAR 集成開發(fā)環(huán)境； 支持在線下載、仿真、調(diào)試、燒寫功能； 支持 USB 供電、電池供電方式； C51 編程開發(fā)，簡(jiǎn)單、方便、快捷； 板載 LED 指示燈、RS232 串口； 可外擴(kuò)

14、多種傳感器模塊(溫濕度、紅外、煙霧、光敏、聲響、加速度等)； 強(qiáng)大的嵌入式網(wǎng)關(guān)硬件平臺(tái)(ARM11 S3C6410X 處理器)；32物聯(lián)網(wǎng)嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件資源傳感器節(jié)點(diǎn)*廣譜氣體傳感器：用于液化氣、煙霧等烷烴類氣體的探測(cè)；*熱釋紅外傳感器：用于探測(cè)紅外特征輻射，可感知人體，小動(dòng)物的熱源，適合做熱釋紅外物體運(yùn)動(dòng)檢測(cè)；* 三軸加速度傳感器：X、Y、Z三方向加速度測(cè)量，測(cè)量范圍8g；* 壓力傳感器：測(cè)量范圍0-4.5kg，電阻應(yīng)變型傳感器，測(cè)量精度、靈敏度高，適合做小量程高精度測(cè)量33物聯(lián)網(wǎng)嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件資源傳感器節(jié)點(diǎn) *溫濕度傳感器：濕度和溫度測(cè)量，數(shù)字格式輸出、有自動(dòng)休眠功能，體積小，功耗

15、低；*接近開關(guān)/紅外反射：高靈敏度觸碰開關(guān)，適合檢測(cè)觸摸和碰撞；反射式紅外傳感器，可應(yīng)用循跡檢測(cè)，位置檢測(cè)等領(lǐng)域；*聲響開關(guān)/光敏：可檢測(cè)聲音和光照強(qiáng)度，并具有報(bào)警指示燈，可以應(yīng)用在道路交通，樓宇聲光檢測(cè)等領(lǐng)域； * 干簧門磁/霍爾開關(guān)：機(jī)械和數(shù)字式磁敏傳感器，可用于磁場(chǎng)檢測(cè)；34物聯(lián)網(wǎng)嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件資源ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) * 使用TI當(dāng)下主流Zigbee解決方案中推薦的處理器CC2431，內(nèi)置硬件定位引擎及增強(qiáng)型8位51單片機(jī)；* 含有豐富的I/O端口、內(nèi)置溫度傳感器、A/D和各種常用外圍接口(定時(shí)器、UART、DMA、中斷、AES加密協(xié)處理器等；* 符合IEEE802.15.4/Zi

16、gBee標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，頻段范圍2045M-2483.5M，可自由在16個(gè)頻段間切換。* 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸速率約為20250 kb/s；* 具有片內(nèi)128K的可編程Flash，和8K的RAM；* 工作電壓2.0V-3.6V，超低功耗，支持休眠及喚醒功能；35物聯(lián)網(wǎng)嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件資源ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) *支持TI 官方Z-Stack2006協(xié)議棧，兼容 Z-Stack2007/Pro協(xié)議棧，可方便快速進(jìn)行二次開發(fā)* 支持TI Z-Stack自帶的輪詢操作系統(tǒng)，支持多任務(wù)處理；* 基于IAR 51集成開發(fā)環(huán)境的工程仿真調(diào)試環(huán)境；* 支持形狀網(wǎng)、樹狀網(wǎng)和網(wǎng)狀(Mesh)組網(wǎng)方式；* 支持路由中繼功能、網(wǎng)

17、絡(luò)節(jié)點(diǎn)自動(dòng)修復(fù)功能；* 可外接配合多種傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，進(jìn)行溫濕度、壓力、加速度、光感應(yīng)、聲音檢測(cè)數(shù)據(jù)采集等；* 支持外接直流電源、干電池、USB口等供電方式；36物聯(lián)網(wǎng)嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件資源嵌入式網(wǎng)關(guān) 網(wǎng)關(guān)采用S3C6410X微處理器，配有8寸液晶觸摸屏。 37物聯(lián)網(wǎng)嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)嵌入式網(wǎng)關(guān)軟件 * 嵌入式linux2.6的操作系統(tǒng)及外設(shè)驅(qū)動(dòng)* QT/Embedded 4嵌入式圖形界面開發(fā)工具包* 嵌入式SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)* 嵌入式WEB網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器38A2F200概圖微控制器子系統(tǒng)（MSS）SmartFusion 器件A2F200A2F500 快閃 (Kb)256512 SRAM (Kb)64

18、64 Cortex-M3 附存儲(chǔ)器保護(hù)單元(MPU)YesYes 10/100 以太網(wǎng) MACYesYes 外部存儲(chǔ)器控制器(EMC)26-bit address, 16-bit data26-bit address, 16-bit data 直接存儲(chǔ)器存取 (DMA)8 Ch8 Ch I2C22 SPI22 16550通用異步收發(fā)器 (UART)22 32位定時(shí)器22 模擬鎖相環(huán) (PLL)12 32 KHz 低功耗振蕩器11 100 MHz 片上 RC 振蕩器11 主振蕩器 (1.5 MHz 到 20 MHz)11FPGA資源SmartFusion 器件A2F200A2F500 系統(tǒng)門20

19、0,000500,000 邏輯單元 (Tiles) (D型觸發(fā)器)4,60811,520 RAM 模塊 (4,608位)824可編程模擬SmartFusion 器件A2F200A2F500模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)(8/10/12位 SAR)23數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC) (12位 sigma-delta)23信號(hào)調(diào)節(jié)模塊 (SCB)45比較器2810電流監(jiān)控器245溫度監(jiān)控器245雙極性高電壓監(jiān)控器2810I/O: MSS 加 FPGA I/OSmartFusion 器件A2F200A2F500封裝FG484FG484直接模擬輸入812總體模擬輸入2432總體模擬輸出23MSS I/O3,44141FP

20、GA I/O94128總 I/O161204 上圖描述了主機(jī)和從機(jī)在AHB總線矩陣中的連接。標(biāo)簽，如MM0和MS0分別指的是master鏡像和slave的鏡像。在矩陣中，master鏡像直接連接到AHB master，slaver鏡像直接連接到AHB slave。 主 要 內(nèi) 容物聯(lián)網(wǎng) 1物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介 2物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)與結(jié)點(diǎn)分類 3物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)嵌入式網(wǎng)關(guān) 1應(yīng)用背景 2分類45嵌入式網(wǎng)關(guān)應(yīng)用背景 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）是由大量的具有無(wú)線通信與計(jì)算能力的微小傳感器節(jié)點(diǎn)布設(shè)在特定區(qū)域而形成的。它具有網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、成本低、節(jié)點(diǎn)硬件簡(jiǎn)單、功耗低、自組織等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)決定了

21、只有將它與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施相融合,才能方便人們進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制、管理和數(shù)據(jù)獲取。 通常，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)受自身硬件資源、部署環(huán)境中網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施等條件的限制，使其直接接入傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是不切實(shí)際的。使用網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)WSN與IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，是一種最簡(jiǎn)單直接的方法。46嵌入式網(wǎng)關(guān)分類 relay：用于網(wǎng)絡(luò)間翻譯和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包 Application-layer gateway NAT(Network Address Translation) gateway front-end：基于Web的嵌入式網(wǎng)關(guān) 47嵌入式網(wǎng)關(guān)relay Application-layer gateway：工作在應(yīng)用層。在該方式下，WSN與I

22、P網(wǎng)絡(luò)所有協(xié)議層次上都可以完全不同。通常，該網(wǎng)關(guān)是為特定的應(yīng)用設(shè)計(jì)的。48嵌入式網(wǎng)關(guān)relay NAT(Network Address Translation) 網(wǎng)關(guān)：工作在網(wǎng)絡(luò)層，當(dāng)WSN采用以地址為中心的私有網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議時(shí)，網(wǎng)關(guān)在網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行WSN私有地址和標(biāo)準(zhǔn)IP地址的轉(zhuǎn)換。49嵌入式網(wǎng)關(guān)front-end：作為WSN的前端，是一種基于Web的嵌入式網(wǎng)關(guān)。 網(wǎng)關(guān)收集傳感器采集來的數(shù)據(jù)，并把它們存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。用戶通過SQL查詢或網(wǎng)頁(yè)的形式獲取網(wǎng)關(guān)內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。它能夠提供HTTP服務(wù),具有導(dǎo)出信息的功能,使遠(yuǎn)程客戶端能夠?qū)ζ溥M(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理。它還可以執(zhí)行一些安全功能，如對(duì)用戶和數(shù)據(jù)合法性的認(rèn)證。

23、 基于Web的網(wǎng)關(guān)需要具備以下功能：對(duì)傳感器采集數(shù)據(jù)的融合，在Internet和WSN間進(jìn)行靈活的查詢管理，WSN高效的接入。50 嵌入式網(wǎng)關(guān)figure：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)與Internet相連51嵌入式網(wǎng)關(guān)兩種類型First paper -NAT gatewaySecond papaer-基于Web的嵌入式網(wǎng)關(guān)52嵌入式網(wǎng)關(guān)1FrameworkSensor Node：運(yùn)行WSN路由協(xié)議，可以是address-centric也可以是data-centric。IP Host：可以和單個(gè)sensor node通信，也可以實(shí)現(xiàn)interest-based查詢。Gateway：連接WSN和IP網(wǎng)絡(luò)。

24、主要功能是分配虛擬地址和翻譯數(shù)據(jù)包。53嵌入式網(wǎng)關(guān)1Framewor 網(wǎng)關(guān)分配虛擬的IP地址給傳感器節(jié)點(diǎn)，并分配虛擬的sensor ID給IP主機(jī)。 虛擬的IP地址和虛擬的ID存儲(chǔ)在網(wǎng)關(guān)的mapping tables中。54嵌入式網(wǎng)關(guān)1舉例：主機(jī)A和node X間的通信主機(jī)A發(fā)送一個(gè) IP packet(包的凈荷采用WSN協(xié)議應(yīng)用層定義的格式) 55嵌入式網(wǎng)關(guān)1在data-centric WSN中，由于sensor節(jié)點(diǎn)不具有唯一的ID，所以需要給每個(gè)IP地址匹配一個(gè)interest。 IP主機(jī)向WSN發(fā)送interest-based查詢： 它首先向網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)interest packet

25、，指定查詢的屬性值； 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)為這個(gè)interest分配一個(gè)Virtual IP address，并返還給求主機(jī)； 主機(jī)發(fā)送一個(gè)源地址=IP address、目的地址=Virtual IP address的數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包路由到網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)將目的地址與相應(yīng)的interest相匹配，并將源IP地址注冊(cè)到mapping table中。當(dāng)網(wǎng)關(guān)收到回復(fù)的數(shù)據(jù)包，它將這個(gè)包發(fā)送給根據(jù)interest注冊(cè)的主機(jī)。 56嵌入式網(wǎng)關(guān)157嵌入式網(wǎng)關(guān)1舉例：主機(jī)A向WSN發(fā)送interest-based查詢58嵌入式網(wǎng)關(guān)2基于Web的嵌入式網(wǎng)關(guān) WSN的層次結(jié)構(gòu)如下：areas, clusters, and sen

26、sor nodes59Level 2（Areas）Level 1（Cluster Heads）Level 0（Sensor Nodes）嵌入式網(wǎng)關(guān)2網(wǎng)關(guān)主要分為兩部分： Internet接入部分、傳感器網(wǎng)絡(luò)接入和管理部分 60Figure：Internet architecture of sensor gateway嵌入式網(wǎng)關(guān)2Internet接入部分：包括TCP/IP stack和一個(gè)Web server； 為了支持Web服務(wù)器的功能，網(wǎng)關(guān)在接入部分采用HTTP協(xié)議。用戶通過IP地址連接網(wǎng)關(guān)，經(jīng)過身份驗(yàn)證后開始訪問sensor管理頁(yè)面。61嵌入式網(wǎng)關(guān)2Figure：users query r

27、equest62嵌入式網(wǎng)關(guān)2傳感器網(wǎng)絡(luò)接入和管理部分： 包括SDAL、SQML、DAP層。 從用戶Web瀏覽器發(fā)來的數(shù)據(jù)，經(jīng)過internet 接入部分傳遞給傳感器網(wǎng)絡(luò)管理部分，經(jīng)過逐層處理后，傳遞到sink 節(jié)點(diǎn)（通過RS-232C,USB或其他接口），繼而傳遞給WSN。63嵌入式網(wǎng)關(guān)2Data Analysis Process (DAP)：用于驗(yàn)證用戶、處理來自Web瀏覽器的查詢、將傳感器回復(fù)消息生成Web響應(yīng)以及對(duì)查詢和響應(yīng)結(jié)果的恢復(fù)。 該層主要包括五個(gè)部件：數(shù)據(jù)提取模塊、Web查詢隊(duì)列、響應(yīng)表、Web回復(fù)模塊以及DB模塊。 數(shù)據(jù)在 DAP層的處理流程：來自Web 服務(wù)器的數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)提取

28、模塊轉(zhuǎn)化成Web查詢，存儲(chǔ)在Web查詢隊(duì)列中，隊(duì)列將它交給SQML層。64嵌入式網(wǎng)關(guān)2Sensor Query Management Layer (SQML)：用于Web查詢和傳感器查詢之間的轉(zhuǎn)換。 Table：Sensor query structure65嵌入式網(wǎng)關(guān)2Sensor Data Aggregation Layer (SDAL)： 將傳感器查詢發(fā)送到WSN，并匯總傳感器節(jié)點(diǎn)回復(fù)的消息。因此，在開始通信之前，網(wǎng)關(guān)首先要廣播一個(gè)宣告消息獲取WSN中所有Area的信息。66嵌入式網(wǎng)關(guān)267Figure:the layerd architecture of sensor network

29、management part（第14講）考場(chǎng)作文開拓文路能力分解層次(網(wǎng)友來稿)江蘇省鎮(zhèn)江中學(xué) 陳乃香說明：本系列稿共24講，20XX年1月6日開始在資源上連載【要義解說】文章主旨確立以后，就應(yīng)該恰當(dāng)?shù)胤纸鈱哟?，使幾個(gè)層次構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，形成一篇完整的文章。如何分解層次主要取決于表現(xiàn)主旨的需要?！静呗越庾x】一般說來，記人敘事的文章常按時(shí)間順序分解層次，寫景狀物的文章常按時(shí)間順序、空間順序分解層次；說明文根據(jù)說明對(duì)象的特點(diǎn)，可按時(shí)間順序、空間順序或邏輯順序分解層次；議論文主要根據(jù)“提出問題分析問題解決問題”順序來分解層次。當(dāng)然，分解層次不是一層不變的固定模式，而應(yīng)該富于變化。文章的層次，也

30、常常有些外在的形式：1小標(biāo)題式。即圍繞話題把一篇文章劃分為幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分，再給它們加上一個(gè)簡(jiǎn)潔、恰當(dāng)?shù)男?biāo)題。如世界改變了模樣四個(gè)小標(biāo)題：壽命變“長(zhǎng)”了、世界變“小”了、勞動(dòng)變“輕”了、文明變“綠”了。 2序號(hào)式。序號(hào)式作文與小標(biāo)題作文有相同的特點(diǎn)。序號(hào)可以是“一、二、三”，可以是“A、B、C”，也可以是“甲、乙、丙”從全文看，序號(hào)式干凈、明快；但從題目上看，卻看不出文章內(nèi)容，只是標(biāo)明了層次與部分。有時(shí)序號(hào)式作文，也適用于敘述性文章，為故事情節(jié)的展開，提供了明晰的層次。 3總分式。如高考佳作人生也是一張答卷。開頭：“人生就是一張答卷。它上面有選擇題、填空題、判斷題和問答題，但它又不同于一般

31、的答卷。一般的答卷用手來書寫，人生的答卷卻要用行動(dòng)來書寫。”主體部分每段首句分別為：選擇題是對(duì)人生進(jìn)行正確的取舍，填空題是充實(shí)自己的人生，判斷題是表明自己的人生態(tài)度，問答題是考驗(yàn)自己解決問題的能力。這份“試卷”設(shè)計(jì)得合理而且實(shí)在，每個(gè)人的人生都是不同的，這就意味著這份人生試卷的“答案是豐富多彩的”。分解層次，應(yīng)追求作文美學(xué)的三個(gè)價(jià)值取向：一要?jiǎng)蚍Q美。什么材料在前，什么材料在后，要合理安排；什么材料詳寫，什么材料略寫，要通盤考慮。自然段是構(gòu)成文章的基本單位，恰當(dāng)劃分自然段，自然就成為分解層次的基本要求。該分段處就分段，不要老是開頭、正文、結(jié)尾“三段式”，這種老套的層次顯得呆板。二要波瀾美。文章內(nèi)

32、容應(yīng)該有張有弛，有起有伏，如波如瀾。只有這樣才能使文章起伏錯(cuò)落，一波三折，吸引讀者。三要圓合美。文章的開頭與結(jié)尾要遙相照應(yīng)，把開頭描寫的事物或提出的問題，在結(jié)尾處用各種方式加以深化或回答，給人首尾圓合的感覺?！纠慕馄省?話題：忙忙，不亦樂乎 忙，是人生中一個(gè)個(gè)步驟，每個(gè)人所忙的事務(wù)不同，但是不能是碌碌無(wú)為地白忙，要忙就忙得精彩，忙得不亦樂乎。 忙是問號(hào)。忙看似簡(jiǎn)單，但其中卻大有學(xué)問。忙是人生中不可缺少的一部分，但是怎么才能忙出精彩，忙得不亦樂乎，卻并不簡(jiǎn)單。人生如同一張地圖，我們一直在自己的地圖上行走，時(shí)不時(shí)我們眼前就出現(xiàn)一個(gè)十字路口，我們?cè)撓蚰膬海鎸?duì)那縱軸橫軸相交的十字路口，我們?cè)撛鯓舆x

33、擇?不急，靜下心來分析一下，選擇適合自己的坐標(biāo)軸才是最重要的。忙就是如此，選擇自己該忙的才能忙得有意義。忙是問號(hào)，這個(gè)問號(hào)一直提醒我們要忙得有意義，忙得不亦樂乎。 忙是省略號(hào)。四季在有規(guī)律地進(jìn)行著冷暖交替，大自然就一直按照這樣的規(guī)律不停地忙，人們亦如此。為自己找一個(gè)目標(biāo)，為目標(biāo)而不停地忙，讓這種忙一直忙下去。當(dāng)目標(biāo)已達(dá)成，那么再找一個(gè)目標(biāo)，繼續(xù)這樣忙，就像省略號(hào)一樣，毫無(wú)休止地忙下去，翻開歷史的長(zhǎng)卷，我們看到牛頓在忙著他的實(shí)驗(yàn)；愛迪生在忙著思考；徐霞客在忙著記載游玩；李時(shí)珍在忙著編寫本草綱目。再看那位以筆為刀槍的充滿著朝氣與力量的文學(xué)泰斗魯迅，他正忙著用他獨(dú)有的刀和槍在不停地奮斗。忙是省略號(hào)，確定了一個(gè)目標(biāo)那么就一直忙下去吧!這樣的忙一定會(huì)忙出生命靈動(dòng)的色彩。 忙是驚嘆號(hào)。世界上的人都在忙著自己的事，大