嵌入式技术・Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 基于嵌入式系统视角下的物联网 文／张举 表１：设计流程 在物联网中，嵌入式系统具 有非常重要的作用，其也是物联 网中的必不可少的技术组成部分。 在物联网的研究中，我们应该重 视嵌入式系统的地位，并通过嵌 入式系统来促进物联网的发展， 从而实现人、机、物三者之间的 信息交互。 第一步 执行ａｐｔ—ｇｅｔ ｕｐｄａｔｅ 第二步 执行ａｐｔ・ｇｅｔ ｕｐｇｒａｄｅ 第三步 执行ａｐｔ—ｇｅｔ ｉｎｓｔａｌｌ ｂｕｉｌｄ—ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ｕｂｏｏｔ—ｔｏｏｌｓ ｕｂｏｏｔ—ｍｋｉｍａｇｅ ｇｃｃ－ａｒｍ—ｌｉｎｕｘ・ｇｎｕｅａｂｉｈｆｌ ｌｉｂｕｓｂ一１ ０－０一ｄｅｖｇｉｔｗｇｅｔｆａｋｅｒｏｏｔＬｋｅｍｅｌ—ｐａｃ ｋａｇｅ ｚｌｉｂｌｇ—ｄｅｃ ｌｉｂｎｃｕｒｓｅｓ５・・ｄｅｖ 第四步 选择ｌｉｎｕｘ ｋｅｒｎｅｌ文件夹执行／ｃｏｎｉｇｕｒｅ／ｃｏｎｆｆｉｇｕｒｅ ｃｕｂｉｅｂｏａｒｄ２ ｍａｋｅ 复制ｓｕｎｘｉ—ｂｓｐ文件中的ｓｃｎｐｔｓ文件夹粘贴到ｓｕｎｘｉ—ｂｓｐ目录下ｏｕｔｐｕｔ文件目录中。 第五步 插入ＳＤ卡，执行ｄｒｍｅｓｇ，再执行ｓｕｄｏ．／ｓｕｎｘｉ—ｍｅｄｉａ－ｃｒｅａｔｅ．ｓｈ／ｄｅｖ／ｓｄｂ１［ｈｗｐａｃｋ］， 再将ＳＤ卡和Ａ２０开发板连接，完成系统移植。 第六步 编写代码：ａｕｔｏ １ｏ ｅｔｈＯ ｉｆａｃｅ ｅｔｈＯ ｉｎｅｔ ｄｈｃｐ ｉｆａｃｅ １ｏ ｉｎｅｔ ｌｏｏｐｂａｃｋ。将代码加入／ｅｔｃ／ 【关键词】嵌入式系统物联网研究 ｎｅｔｗｏｒｋ／ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ文件目录下。执行ｐｉｎｇ ＷＷＷ．ＳＯ．ｃｏｍ／，实现联网。 如ＰＣ、手机等多种设备。而这些设备不能直 接接入到互联网，需要通过物联网网关连接。 １嵌入式系统简述 １．１嵌入式系统的结构 物联网（Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔｏｆｔｈｉｎｇｓ，ＩＯＴ）通 物联网网关具有很多功能，如协议转换、重新 过智能感知、识别技术与普适计算，将所有物 体融入互联网，实现各设备之间的信息交换。 很多行业都应用到物联网，如智能农业、工 业４．０、智慧交通、智能家居等等，在这些行 业中，物联网发挥了重要的作用，极大促进了 封装数据、防火墙、信息过滤等。嵌入式系统 （Ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｓｙｓｔｅｍ）属于一种专用的计算机 系统，能够特定地执行相应的任务。也就是说， 该系统主要是依照预先定义的任务进行完全执 行。现主要结合个人经验，阐释在嵌入式系统 视角下如何应用物联网。 嵌入式系统属于一种完全嵌入受控器件 内部的系统，其可分为硬件、软件系统两个部 分。嵌入式系统设备由计算机系统、系统执行 设备两部分构成。其中计算机系统中包含了系 统软件层、应用软件层、硬件层和硬件抽象层 各行业的智能化和信息化，提高工作效率。目 前，很多设备已经通过物联网连接到网络中， 四个组成部分。硬件层系统和计算机系统相似， ＜＜上接１５０页 计算机技术相结合，形成一种全新的网络通信 技术，将各个软件设备创新、完善，并促进网 络通信技术发展，从而改变人们的生活方式。 术正朝着智能化的方向发展下去，可以有效的 提高计计算机应用技术工作质量与效率，并将 计算机应用技术智能化的优势体现出来，只有 定的不足，希望我国专业技术人员加强对计 一算机应用技术发展现状及趋势的研究，只有这 样才能促进我国计算机应用技术快速发展。 ３．２计算机应用技术的集成化发展 传统的计算机有着庞大、复杂的特点， 而现阶段的计算机在发展过程中正朝着集成化 的形式发展下去，并将原有的功能创新、完善， 只有这样才能保证计算机可以在各个领域中得 到广泛的应用。计算机应用技术的多元化对于 各个领域的发展提供了很大的帮助，也给人们 的日常生活带来了巨大的改变。现阶段，我国 这样才能跟上社会发展的脚步，满足现代化用 户的需求，为网络用户的使用提供了保障，方 参考文献 便人们操作、使用。比如说，计算机应用技术 电气设备中的应用可以有效的实现智能化的控 制，提高电气设备自动化控制，从而保证电气 设备的运行质量与效率。总之，计算机应用技 术的智能化已经成为了其在未来发展的必然趋 势。在我们的日常生活中已经有很多的设备逐 渐朝着智能化的形式发展下去，比如说，我们 ［１］高义梅．计算机应用现状与发展趋势［Ｊ］． 电子技术与软件工程，２ Ｏ１６（２４）：１ ５７． ［２］钱成远．计算机应用的发展现状 和趋势［Ｊ］．信息与电脑（理论 版），２Ｏ１ ６（１１）：１６７－１ ６８． 【３］高丈琦．计算机应用的发展现状和未 来趋势简析［Ｊ］．电子技术与软件工 程，２ ０１５（１ ９）：１８７． 计算机应用技术具有一定的开放性，开放性可 常见的数字电视、网络冰箱等等，这些都是计 以有效的保证计算机信息系统中各项业务都可 算机应用技术智能化的产物。 以通过集成的方式进行操作。另外，计算机应 用技术中的开放性可有效的为其中管理工作提 供较为开放的分项平台，从而保证计算机系统 中的数据进行可以安全传输，从而促进计算机 应用技术快速发展。 ［４］李万明．浅谈计算机应用的发展现 状和趋势［Ｊ］．网络安全技术与应 用，２ ０１５（０１）：１ ７７＋１ ８０． ４总结 随着社会不断的发展，我国科学技术水 ［５］王建辉．简析计算机应用的发展现状 及发展趋势［Ｊ］．计算机光盘软件与应 用，２ ０１４（１５）：１ ３０＋ｉ ３２． 平逐渐提高，计算机应用技术发展迅速。计算 机应用技术在社会各个领域中得到了广泛的应 用，对于社会的发展、件技术的开发、人们生 ３．３计算机应用技术的智能化发展 活质量提升等方面起到了非常重的作用，可以 作者单位 ４６２００２ 随着社会不断的发展，我国计算机应用 有效的提高社会经济效益，促进我国现代化社 漯河医学高等专科学校 河南省漯河市 技术水平逐渐提升，现代化、网络化、信息化 会快速快速发展。本文对计算机应用技术发展 的时代已经到来。近年来，我国计算机应用技 现状及趋势进行了简单的研究，文中还存在着 １９６・电子技术与软件工程Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ・嵌入式技术 其具有良好的兼容性。但在功能上，硬件层系 使各种设备能够无缝接入互联网，真正实现人、 闭无线收发，检测接收端的能量，测量信号强 统储存量小、指令处理速度低。硬件抽象层也 机、物之间的无障碍沟通。因此，物联网网关 度和质量、自主选择信道频率等等。网络层的 叫中间层，其能够将底层硬件和上层软件分开， 形成有不同功能的独立的部分。因此，在进行 开发时不受到硬件影响，使开发效率极大提高。 在设计方面有较高的要求，具体有以下几点： （】）具备广泛感知网络以及无缝接入的 能力。由于物联网网关要将互联网和物联网进 功能主要是分析信息、路由管理、网络安全管 理等等。应用层的功能是安全管理、反应管理、 功能定义、定义设备的网络连接等等。 硬件抽象层还具有初始化底层硬件设备、配置 行无缝连接，这就需要其具备广泛感知网络能 硬件设备的部分基本参数等等。软件层包括文 件和操作两大主要系统，形成一个开发环境。 应用软件层主要是提供应用接口，使用户可以 直接进行编程应用软件，并控制和应用整个系 力，才能够将两者连接起来。但传感器设备具 有一定的局限性，这就需要在设计中考虑到各 种传感器的特点。而传感器则属于通信技术中 的一种，常见的有蓝牙、Ｚｉｇｂｅｅ、Ｗｉ—Ｆｉ等等。 ３基于嵌入式系统视角下物联网应用设 计 嵌入式开发板常用的有Ａ２０和树莓派 开发板，以Ａ２０开发板为例进行设计。在物 统。 １．２嵌入式系统与物联网中的关系 在物联网中，嵌入式系统是连接物联网 和互联网的物联关键部分。由于在互联网的设 计中，并没有将其自然延伸到物联网，两者之 间并无直接的关系，为了让互联网和物联网无 缝连接，就需要使用嵌入式系统来实现。因此， 在物联网中，嵌入式系统的存在具有物控、物 感、人．物交互、物一物交互等特性。总的来说， 物联网是当前新技术发展下而形成的信息技术 而且是其信息技术中重要的构成部分，而嵌入 式系统则是物联网中的技术组成部分。嵌入式 系统的存在推进了物联网的发展，真正实现了 人、机、物之间的无障碍交融。 ２基于嵌入式系统视角下的物联网研究 ２．１嵌入式系统设计方法和操作系统分析 常见的嵌入式系统设计方法有软硬件协 同设计、软硬件独立设计两种。通常采用软硬 件顺序独立设计的方法，也就是先设计硬件再 进行设计软件。其中硬件设计语言常用的有 Ｖｅｒｉｌｏｇ ＨＤＬ、ＶＨＤＬ等。软件设计常用的软 件语言有Ｃ＋＿卜、Ｃ、Ｊａｖａ等。常见的嵌入式操 作系统有ｗｉｎＣＥ、Ｌｉｎｕｘ、ＰａｌｍＯＳ等。嵌入 式操作系统具有实时性、特定性、时间准确性、 可裁剪性、支持网络功能、接口标准化等特点。 在开发环境中，嵌入式操作系统发挥了极大的 作用，体现其强大的开发功能，并得到人们的 青睐和广泛应用。 ２．２物联网网关的特点和设计需求分析 物联网由感知层、网络层和应用层构成其 基本的架构，感知层主要作用是对信息的识别 和采集；网络层的作用主要是转发、处理网络 信息、实现网络管理控制等；应用层的作用是 根据需求来实现各种功能，使行业能够根据其 特点和需求实现信息化、智能化。由于物联网 网关要实现物联网与互联网的无缝连接，进而 这些通信技术实际上都属于近程通信，而且协 联网网关设计中，软件部分的设计使用ｃ、 议体系都有所不同，并没有设置统一的标准。 ＰＨＰ、ＭｙＳＱＬ等语言。硬件设计应用Ａ２０开 这就需要物联网感知层能够对这些不同的网络 发板、网线、串口、５ｌ单片机等。开发环境 具有广泛的感知和接入的能力。 采用Ｌｉｎｕｘ操作系统，并按照Ｌｉｎｕｘ的开发环 （３）具备较强的各类型数据转换能力。 境进行设计。设计具体流程如表ｌ。 目前我国互联网采用的协议有ＴＣＰ／ＩＰ、ＩＰｖ６ 按照上述步骤完成工作后，测定数据库 等。不同的无线接入设备、传感器也采用不同 是否正常，便完成了物联网基本架构的设计。 的网络传输协议。可见，我国互联网中的网络 在此基础上，我们对整个架构再进行具体分析 传输协议具有多样性的特点。因此，物联网 和细化，并进行针对性的设计，就可以完成嵌 网关必须要具备较强的各类型数据转换能力， 入式物联网设计。 才能够在不同的网络传输协议中实现协议的转 ４结束语 换，使将数据转换成为同一种格式，并将数据 传输到网络中。 嵌入式系统作为物联网中的重要技术组 （３）具备良好的管理与控制能力。目前 成部分，其对于物联网来说是不可缺少的。在 我国互联网中的各大网络运营商都设置了专属 当前传输协议类型众多的复杂的互联网环境 的管理平台，也就是说其网络传输协议都有所 中，要实现物联网与互联网的无缝连接，实现 不同。物联网最终要与这些网络平台连接，这 人、机、物的无障碍信息交互，就需要采用嵌 就需要物联网自身能够具备良好的管理与控制 入式系统对物联网网关进行设计，使各种接口 能力。例如实现对自身登录、故障、状态等方 都够和物联网连接。在设计中，设计人员需要 面的管理与控制，对传感器网络的管理与控制 根据不同软件的需求来进行设计，以满足各行 的等等。 各业对于物联网网关的需求。 ２．３物联网网关的设计 参考文献 在传输网络方面，ＴＣＰ／ＩＰ模型结构主要 ［１】李津，孙毅，刘琼俐．基于嵌入式系统的 包括应用层、传输层、互联网层、网络接口层。 物联网智能移动终端的设计［Ｊ］．中国新 其中应用层的作用是执行用户的应用程序，在 通信，２Ｏ１ ５（２４）：１ ２０－１２１． 这一过程中，主要通过不同的网络传输协议来 【２】王绪海，姚晓峰．基于嵌入式系统 实现信息的交换。传输层的作用主要是正确地 的物联网网关的设计［Ｊ］．信息通 把数据传递给进程，使端与端之间实现信息交 信．２０１６（０１）：６４—６６． 换。传输层中所使用的协议为ＴＣＰ和ＵＤＰ。 ［３】邓二伟，黄冰．基于嵌入式系统的物联网 网络接口层的功能主要是面向物理接口使各种 研究［Ｊ］．电脑迷，２０１６（０１）：７９—８０． 设备能够互联，另外其还能够面向模型上层接 收数据。互联网层的作用主要是区分不同的网 作者简介 络，分组和转发数据。 张举（１９８７－），男，山西省人，大学本科学历。 在传感层网络方面，采用的通信方式主要 研究方向为嵌入式与物联网。 有无线和有限两种，无线有ｗｉ—Ｆｉ、ｚｉｇｂｅｅ、 红外线等等；常见的有线通信方式是ＵＳＢ、 作者单位 ＲＳ２３２等等。传感层网络的构成主要有物理层、 山西农业大学信息学院 山西省晋中市 数据链路层、网络层、传输层和应用层。以无 Ｏ３０８ＯＯ 线Ｗｉ．Ｆｉ为例，物理层的功能主要是开启、关 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ电子技术与软件工程・１９７