搜索
计算机应用技术信息技术与信息化2013年第1期102浅谈嵌入式系统在物联网中的应用StudyofEmbeddedSystemsApplicatedinInternetofThings葛阿萍*扶宇阳GEA-pingFUYu-yang摘要本文在物联网炙手可热的今天，其应用前景已得到各界广泛重视。本文通过阐述嵌入式系统的技术特点，给出物联网的概念、发展过程及其四大关键技术，详细的描述嵌入式系统在物联网中的应用；物联网的发展是时代发展的必然产物，必将改变人们现有的传统的感受和认知，使得我们步入未来感知的世界。关键词嵌入式系统物联网AbstractNowadays,InternetofThingsareveryhot,anditsapplicationprospecthasbeenreceivedwideattentionfromallwalksoflife.Thispaperhasexplainedthetechnicalfeaturesoftheembeddedsystem,theconceptanddevelopmentofInternetofThings,anditsfourkeytechnology.ThenithasdescribedtheapplicationofEmbeddedSystemsinInternetofThings.TheInternetofThings'developmentistheinevitableoutcomeofthedevelopmentoftheTimes,anditwillchangepeopleexistingtraditionalexperienceandcognitive,andmakeusintotheworldofperception.KeywordsEmbeddedSystemsInternetofThingsdoi:10.3969/j.issn.1672-9528.2013.21.近几年，物联网、智慧地球、智慧城市、智能家居等新概念、新内容不断涌现，2011年11月，工信部又正式发布了《物联网“十二五”发展规划》，这一切，都为嵌入式系统在这些领域的应用提供了政策支持、指明了市场的方向。嵌入式系统是嵌入到对象体系中的专用计算机系统，而物联网则需要通过这样一个专用计算机技术在物体信息感知、处理、传输的一种应用；其目的就是赋予物体“智能”，使其具有一定的感知能力、计算能力和执行能力，并将这些“智能”物品与网络连接以实现物与人、物与物之间的“对话”，而这就需要嵌入式技术的支持[1]。1嵌入式系统的含义嵌入式系统是将计算机作为一个信息处理部件，嵌入到应用系统中的一种技术。嵌入式系统是以实际工程的应用为中心，以传统的计算机技术为基础，针对应用对象的不同，其软硬件可根据需要进行适当的裁剪，从而适用于应用系统对功能的需求，它就是一个对可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统[2]。近年，人们对其产品比较关注，例如：双核手机、四核手机等，消费者依此作为选择手机的主要指标，而在日常生活中，嵌入式设备随处可见，如MP4、数码照相机、微波炉等数码产品；在安防、自动化以及远程管理等领域都有嵌入式系统的同时得到了广泛的应用。但人们对其含义知之甚少，嵌入式系统的三大要素:嵌入性、专用性、计算机。它与通用的计算机系统比较，具有以下特点：可封装性好、专用性强、实时性好、可靠性高、微型化等。使它能在智能家居、城市管理、工业监测、智能交通、医疗卫生、公共安全等领域得到广泛应用；所以嵌入式技术将在物联网中大展拳脚[3]。如图1所示,可以清晰的看出嵌入式系统在物联网中的应用：*五邑大学机电工程学院广东江门529020信息技术与信息化2013年第1期103计算机应用技术图1嵌入式系统在物联网中的应用2物联网的概念及其关键技术2.1物联网的概念2005年11月，国际电信联盟发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，报告描绘了“物联网”时代的图景：当司机出现操作失误时汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西；衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等。根据ITU的描述，可以看出物联网主要集中在三个Any(anyone、anytime、anyplace)，即任何人或物可以在任何时间，任何地点，彼此进行“交流”，而无需人的干预[4]。具体地说，就是在公路、桥梁、隧道、电网、建筑、树林、边防、岛屿等各种物体中嵌入感应器，并将其普遍连接，形成物联网。使之成为“智慧”的物品，再将这些“智慧”的物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。2009年，温家宝总理用经典的四个字“感知中国”全面描述和定义了物联网产业的内涵。从字面上来理解，“感”既是信息采集（传感器）；“知”信息处理（运算、处理、控制、通信并通过互联网进行信息传递和控制）。而这些都是嵌入式系统的特征表现。如果归纳一句话来理解“感知中国”的含义，既是通过嵌入式系统智能终端产品网络化的过程可以实现感和知的目的[5]。2.2物联网四大关键技术1）传感器技术；2）RFID（RadioFrequencyIDentification）嵌入式应用智能家居智能交通公共安全工业监测医疗卫生城市管理技术；3）人工智能技术；4）标准化技术。3嵌入式系统在物联网中的应用从技术而言，嵌入式技术在物联网行业发展中始终处于最核心、最基础的地位。嵌入式系统是计算机应用的一种最直接最有效的形式，只有把计算机嵌入到物体中去，物体才有大脑，它才具备思考、智能的能力；要想实现物物互联、人机互联，必须赋予物体嵌入式CPU的智能部件为前提；从专业角度讲，物联网是嵌入式智能终端的网络化形式，或者是智能化的形式。物联网就是基于互联网的嵌入式系统，实现物物互联、人机互联。物联网的兴起来源于人们对信息、对自然、对物的高度关注和需求，而嵌入式设备的高速发展为这样的关注和需求提供了技术的可能，也是人类经济社会发展的必然产物。目前，人、机、物互联的智能物联网应用系统中，物理世界的实体应需要具有高效的感知能力、计算能力和执行能力。要想提高这三大能力，就需要嵌入式技术。如图2所示，嵌入式联合传感器技术、RFID技术、人工智能技术在物联网中的应用。图2嵌入式在物联网四大关键技术中的应用3.1嵌入式智能传感器在物联网中的应用物联网要感知物理世界，必然需要传感器。嵌入式智能传感器是近几年才发展起来的新兴技术，它得益于嵌入式技术的发展和应用，它是一种带嵌入式微处理器的传感器，是将嵌入式微处理器、智能理论和传感器相结合而成的产物，具有检测、计算、判断、网络、通信和信息处理等功能。嵌入式智能传感器最重要的是它具有数据通信功能，能与互联网络、2G\3G网络进行通信，能与物联网四大关键技术传感器技术RFID技术人工智能技术标准化技术嵌入式应用信息识别信息采集信息处理计算机应用技术信息技术与信息化2013年第1期104现有的网络传送数据实现全球监测，实现远程控制。3.2嵌入式RFID技术在物联网的应用嵌入式RFID是将RFID读写器(或者模块)嵌入在物体中，使得该物体具有RFID读写功能，如图书馆里的书本、超市的商品等。嵌入式RFID还被广泛应用于交通控制、工业监测、安全防伪等物联网应用领域；将RFID标签嵌入到传感器中，可在工业监测中用来监测不同位置的物理或环境状况，如声音、振动、移动或污染物等。另外，嵌入式RFID在自动识别、物品物流管理得到了广阔的应用前景。基于成本的因素，现行流行的RFID技术，其系统架构一般采用单一RFID读写器连接一至或者多个天线，以分时多任务的方式，读写电磁波覆盖范围内的RFID标签，其距离不远，一般在几米的范围内。3.3嵌入式智能技术在物联网中的应用嵌入式智能技术使物体具备根据外部环境的变化具有反应的能力。如图3智能家居安防系统图所示，这是嵌入式智能技术在家居安防系统中的具体应用。智能家居安防系统主要分为四个部分：智能家居主机、探测器、控制器及通信部分。探测器可分为门窗禁检测、图像采集、可燃气探测、烟感探测、人体探测、手动遥控等。若有人非法入侵户内、发生家庭火灾、可燃气泄露等情况发生便会触发相应的探测器，主机将所接收到的各种信号进行相应分析、判断、运算处理后，将所采集的信号、图像等信息保存并通过互联网、GPRS等方式上传到用户指定的电话、邮箱或传送至小区管理中心，以便相关人员迅速处警。同时控制器可以根据程序设定或者人工干预控制相应的电气设备[6]。图3智能家居安防系统图4结束语由于篇幅的限制，很多相关的内容在本文中没有进行讨论，比如ARM嵌入式技术发展的现状及其体系结构、无线网络传感器、智慧城市等。嵌入式系统以其处理速度快、实时性、微型化、低功耗等优点在智能传感器网络，无线网络中起着主要作用；物联网是一个涵盖传感器技术、网络技术和计算机技术为一体的综合性的应用；所以物联网的发展得益于嵌入式系统的发展，其速度取决于嵌入式技术的发展快慢，物联网产业的未来将由嵌入式系统来主导。参考文献：[1]物联网[J].世界电信，2010,23(1).[2]黄志伟，邓月明，王彦.ARM9嵌入式系统设计基础教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008.[3]马驹.ZigBee在物联网中的应用[J].计算机技术与信息发展，2011（2），34-36.[4]王莹.物联网为嵌入式系统带来机遇[J].电子产品世界.2010,17(5).[5]刘晓慧.物联网与嵌入式技术[J].电脑学习，2011,4(2):27-28.[6]张宪立，王文魁.嵌入式智能家居安防系统的设计[J].机电产品开发与创新，2011,23（6），133-137.[作者简介]葛阿萍（1987-），女，江苏泰州人，在读硕士研究生，主要研究方向为自动控制。第二作者：扶宇阳(1986-)，男，湖南郴州人，在读硕士研究生，主要研究方向为机电一体化。（收稿日期：2013-01-04）控制器嵌入式系统CortexWEB服务器智能家居主机远程控制电脑手机电话烟感探测门窗防盗人体红外探测煤气泄漏探测其它探测探测中心InternetGPRSInternet