嵌入式技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

1、嵌入式技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用核心提示：隨著IT技術(shù)飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)巳經(jīng)進(jìn)入了“物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代。如果說，之前互聯(lián)網(wǎng)上大量存在的設(shè) 備主要是以通用計(jì)算機(jī)（像大型機(jī)、小型機(jī)、個(gè)人電腦等等）的形式出現(xiàn)，“物聯(lián)網(wǎng)”的目的則是讓所有的 物品都具有計(jì)算機(jī)的智能但并不以通用計(jì)算機(jī)的形式出現(xiàn)，并把這些“聰明”了的物品與網(wǎng)絡(luò)連接在一起， 這就需要嵌入式技術(shù)的支持。隨著IT技術(shù)飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入了“物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代。如果說，之前互聯(lián)網(wǎng)上大量存在的設(shè)備主要是以通用計(jì)算機(jī)（像大型機(jī)、小型機(jī)、個(gè)人電腦等等）的形式出現(xiàn)，“物聯(lián) 網(wǎng)”的目的則是讓所有的物品都具有計(jì)算機(jī)的智能但并不以通用計(jì)算機(jī)的形式出現(xiàn)，并把這 些“聰明”了的物

2、品與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，這就需要嵌入式技術(shù)的支持。嵌入式技術(shù)是計(jì)算機(jī)技 術(shù)的一種應(yīng)用，該技術(shù)主要針對(duì)具體的應(yīng)用特點(diǎn)設(shè)計(jì)專用的計(jì)算機(jī)系 一嵌入式系統(tǒng)。嵌 入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的，并且軟硬件可量身訂做，它適用于對(duì)功 能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)通常嵌入在更大的物理設(shè)備當(dāng)中而不被人們所察覺，如手機(jī)、PDA、甚至空調(diào)、微波爐、冰箱中的控制部件都屬于嵌入式系統(tǒng)，如下面聯(lián)接在互聯(lián)網(wǎng)上的設(shè)備中就都有一個(gè)嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，但平 時(shí)我們可能根本沒有注意到這些計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存在。嵌入式技術(shù)和通用計(jì)算機(jī)技術(shù)有所不同，我們知道通用計(jì)算機(jī)多用來和人進(jìn)行交互并根 據(jù)人

3、發(fā)出的指令進(jìn)行工作；而嵌入式系統(tǒng)大多數(shù)情況下可能根據(jù)自己“感知”到的事件自主地 進(jìn)行處理，所以它對(duì)時(shí)間性，可靠性要求更高。一般來說，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)該具有以下一些特 征：專用性、可封裝性、實(shí)時(shí)性、可靠性。專用性是指嵌入式系統(tǒng)用于特定設(shè)備完成特定任 務(wù)，而不像通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以完成各種不同任務(wù)?？煞庋b性指嵌入式系統(tǒng)一般隱藏于目標(biāo) 系統(tǒng)內(nèi)部而不被操作者察覺。實(shí)時(shí)性指與外部實(shí)際事件的發(fā)生頻率相比，嵌入式系統(tǒng)能夠在 可預(yù)知的時(shí)間內(nèi)對(duì)事件或用戶的干預(yù)做出響應(yīng)?？煽啃允侵盖度胧较到y(tǒng)隱藏在系統(tǒng)或設(shè)備 中，一旦開始工作，可能長時(shí)間沒有操作人員的監(jiān)測和維護(hù)，因此要求它能夠可靠運(yùn)行。像通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一樣，嵌入式系統(tǒng)也

4、包括硬件和軟件兩部分。硬件包括處理器/微處 理器（就是我們平時(shí)所說的CPU）、存儲(chǔ)器及外設(shè)器件和輸入輸出端口、圖形控制器等。軟 件部分包括操作系統(tǒng)軟件和專門解決某類問題的應(yīng)用軟件，有時(shí)設(shè)計(jì)人員把這兩種軟件組合 在一起，應(yīng)用程序控制著系統(tǒng)的運(yùn)作和行為，而操作系統(tǒng)控制著應(yīng)用程序編程與硬件的交互 作用。嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)同通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比具有以下特點(diǎn)：1、嵌入式系統(tǒng)通常是面向特定應(yīng)用的，嵌入式CPU與通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在為特定用戶群設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，它通常都具有功耗低、體積小、集成度高等 特點(diǎn)，能夠把通用CPU中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng) 設(shè)計(jì)小型化，

5、移動(dòng)能力大大增強(qiáng)，跟網(wǎng)絡(luò)的耦合也越來越緊密。2、嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用 相結(jié)合的產(chǎn)物。這一點(diǎn)就決定了它必然是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的 知識(shí)集成系統(tǒng)。3、嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計(jì)，量體裁衣、去除不需要的多余功能， 力爭在更小的硅片面積上實(shí)現(xiàn)同樣的性能，這樣才能在具體應(yīng)用中更具有競爭力。4、嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，它的升級(jí)換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行， 因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場，具有較長的生命周期。5、為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲(chǔ)器芯片或 單片機(jī)本身中，而不是

6、存儲(chǔ)于磁盤等載體中。6、嵌入式系統(tǒng)本身不具備自主開發(fā)能力，即使設(shè)計(jì)完成以后用戶通常也是不能對(duì)其中 的程序功能進(jìn)行修改的，必須有一套與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接的開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開 發(fā)。信息時(shí)代、數(shù)字時(shí)代使得嵌入式產(chǎn)品獲得了巨大的發(fā)展契機(jī)，為嵌入式市場展現(xiàn)了美好 的前景，同時(shí)也對(duì)嵌入式生產(chǎn)廠商提出了新的挑戰(zhàn)，從中我們可以看出未來嵌入式系統(tǒng)的幾 大發(fā)展趨勢：1、嵌入式開發(fā)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，因此要求嵌入式系統(tǒng)廠商不僅要提供嵌入式軟硬件系 統(tǒng)本身，同時(shí)還需要提供強(qiáng)大的硬件開發(fā)工具和軟件包支持，以方便用戶以最低的成本、最 短的時(shí)間推出自己的產(chǎn)品。目前很多廠商已經(jīng)充分考慮到這一點(diǎn)，在主推系統(tǒng)的同時(shí)，將開發(fā)環(huán)境

7、也作為重點(diǎn)推廣。 比如三星在推廣Arm7，Arm9芯片的同時(shí)還提供開發(fā)板和板級(jí)支持包(BSP)，而WindowCE在主推系統(tǒng)時(shí)也提供Embedded VC+作為開發(fā)工具，還有Vxworks的Tonado開發(fā)環(huán)境，DeltaOS的Limda編譯環(huán)境等等都是這一趨勢的典型體現(xiàn)。當(dāng)然，這也是市場競爭的 結(jié)果。2、網(wǎng)絡(luò)化、信息化的要求隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟、帶寬的提高日益提高，使得以往單 一功能的設(shè)備如電話、手機(jī)、冰箱、微波爐等功能不再單一，結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。這就要求芯片設(shè)計(jì)廠商在芯片上集成更多的功能，為了滿足應(yīng)用功能的升級(jí)，設(shè)計(jì)師們 一方面采用更強(qiáng)大的嵌入式處理器如32位、64位芯片或信號(hào)處理器DSP增強(qiáng)

8、處理能力，同時(shí)增加功能接口，如USB，擴(kuò)展總線類型，如CAN總線，加強(qiáng)對(duì)多媒體、圖形等的處理， 逐步實(shí)施片上系統(tǒng)(SOC，就是把所需功能都集中在一個(gè)芯片上)的概念。軟件方面采用 實(shí)時(shí)多任務(wù)編程技術(shù)和交叉開發(fā)工具技術(shù)來控制功能復(fù)雜性，簡化應(yīng)用程序設(shè)計(jì)、保障軟件 質(zhì)量和縮短開發(fā)周期。3、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)成為必然趨勢。未來的嵌入式設(shè)備為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的要求，必然要求硬件上提供各種網(wǎng)絡(luò)通信接口。 傳統(tǒng)的單片機(jī)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)支持不足，而新一代的嵌入式處理器已經(jīng)開始內(nèi)嵌網(wǎng)絡(luò)接口，除了支 持TCP/IP 協(xié)議，還有的支持IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth、RFID 或IrDA通信接口中的一種或者幾種，同

9、時(shí)也需要提供相應(yīng)的通信組網(wǎng)協(xié)議軟件和物理層驅(qū)動(dòng)軟件。軟件方 面，系統(tǒng)內(nèi)核支持網(wǎng)絡(luò)模塊，以實(shí)現(xiàn)嵌入式設(shè)備隨時(shí)隨地以各種方式聯(lián)入互聯(lián)網(wǎng)。4、精簡系統(tǒng)內(nèi)核、算法，降低功耗和軟硬件成本。未來的嵌入式產(chǎn)品是軟硬件緊密結(jié)合的設(shè)備，為了減低功耗和成本，需要設(shè)計(jì)者盡量精 簡系統(tǒng)內(nèi)核，只保留和系統(tǒng)功能緊密相關(guān)的軟硬件，利用最低的資源實(shí)現(xiàn)最適當(dāng)?shù)墓δ埽@ 就要求設(shè)計(jì)者選用最佳的編程模型和不斷改進(jìn)算法，優(yōu)化編譯器性能。因此，既要軟件人員 有豐富的硬件知識(shí)，又需要發(fā)展先進(jìn)嵌入式軟件技術(shù)，如Java、Web和WAP等。5、提供友好的多媒體人機(jī)界面嵌入式設(shè)備要能與用戶親密接觸，最重要的因素就是它能提供非常友好的用戶界面。圖 形界面、靈活的控制方式，使得人們感覺嵌入式設(shè)備就象是一個(gè)熟悉的老朋友。這方面的要 求使得嵌入式軟件設(shè)計(jì)者要在圖形界面，