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1、1,单片机、嵌入式系统与物联网V0.52,MCU技术创新与嵌入式应用大会深圳（101116）北京航空航天大学单片机与嵌入式系统应用杂志社何立民,2,单片机、嵌入式系统与物联网,前言 嵌入式系统发展史就是物联与物联局域网的发展史。 嵌入式系统普遍网络接入，将互联网演变成物联网。 物联网的物联基础是单片机与嵌入式系统，智慧源头 是微处理器，服务体系是云计算。,3,单片机、嵌入式系统与物联网,1. 物联网的有关概念 2. 寻找物联网的源头 3. 物联网与物联网事件 4. 物联网事件的行为元素 5. 物联网与云计算,4,1. 物联网的有关概念,物联网与智慧地球不是概念炒作，是互联网与嵌入式系统在高级阶
2、段的融合。目前对物联网的定义还不太成熟。,5,1. 物联网的有关概念,1.1 传感网 1999年，中科院启动了传感网的研究和开发。为我国在物联网领域争得了话语权。1.2 物联网 2005年，国际电信联盟（ITU）发布了ITU互联网报告2005：物联网。报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交互。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。,6,1. 物联网的有关概念,1.3 智慧地球 2009年月日，奥巴马就任美国总统后，与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，作为仅有的两名代表之一
3、，I首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念。随后，IBM大中华区首席执行官钱大群在2009 IBM论坛上公布了名为“智慧地球”的最新策略。,7,1. 物联网的有关概念,1.4 物联网定义 定义：物联网是一种通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网就是“物物相连的互联网”。第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。 定义的缺陷： 没有讲淸是通
4、过什么手段、方式将物品与互联网连接起来。 没有反映单片机与嵌入式系统的物联网中的地位与作用。 不了解单片机与嵌入式系统的物联发展史。,8,2. 寻找物联网的源头,物联网有三个源头： 即智慧源头、网络源头、物联源头 三个源头形成三大特点： 即智慧地球、全球网罗、物物相联 2.1 物联网的智慧源头 2.2 物联网的网络源头 2.3 物联网的物联源头,9,2. 寻找物联网的源头,2.1 物联网的智慧源头 无处不在的微处理器使物联网呈现出智慧地球特征。 物联网的智慧基础是微处理器： 无处不在的通用微处理器与嵌入式处理器 微处理器有两种智慧方式： 通用微处理器智慧平台：通用计算机桌面系统与互联网 嵌入式
5、系统的智慧嵌入：单片机与嵌入式应用系统的智能芯 片、智能化工具与智能化设备 微处理器的智慧表现：归一化的软件方式 微处理器指令系统上的应用软件、固化软件、操作系统,10,2. 寻找物联网的源头,2.2 物联网的网络源头 物联网的网络源头，使物联网具有以下三个特性： 无限时空、全球网罗、网罗及物 物联网有两个网络源头： 通用计算机的互联网（无限时空、全球网罗） 嵌入式系统的局域网（物理参数、物理对象被网罗） 两个分支从分离到融合： 从微处理器开始的两大分支，在物联网时代的融合 见下图,11,2. 寻找物联网的源头,微处理器的两个分支、 两个分支的独立发展时代、 相互融合的物联网时代。,12,2.
6、 寻找物联网的源头, 两个源头的独立发展时代 通用微处理器通用计算机互联网 嵌入式处理器嵌入式系统应用系统局域网 网络融合的物联网时代 单片机、嵌入式应用系统的单机互联网接入 各种总线局域网的互联网接入： CAN线、现场总线、无线传感器网络等的互联网接入,13,2. 寻找物联网的源头,2.3 物联网的物联源头 两个物联源头： 物理对象物联、物理信息物联。 对象物联 物理对象物联源头： 单片机与嵌入式应用系统的四个物联界面 1990年单片机应用系统设计中，首次明确了单片机应用系统的四个通道接口的概念。这就是单片机与嵌入式系统应用系统的四个物联界面,14,2. 寻找物联网的源头, 感知物联：传感器
7、接口通道，物理参数感知 物控物联：伺服驱动接口通道，物理对象控制 人-物互联：人机交互接口通道，人-物交互 物-物互联：系统互联的接口通道，物-物交互,15,2. 寻找物联网的源头, 信息物联 物理信息物联是互联网从社会信息、人文信息、向物理信息领域的延伸。 GPS信息物联： 物理对象的动态时空信息。嵌入式应用系统GPS功能 互联网中的信息物联： 物理对象的静态虚拟信息。网上银行、有效证件、电子标签、数字多媒体信息等。 嵌入式系统物联对象的动态物理信息。,16,3. 物联网与物联网事件,从应用角度出发，弄清物联网的三个概念： 物联系统、物联网事件、物联网事件。 3.1 物联网中的物联系统 3.
8、2 物联系统中的物联网事件 3.3 物联网事件的行为进程 3.4 物联网事件的实时性要求,17,3. 物联网与物联网事件,3.1 物联网中的物联系统 物联系统是物联网中，完成规定任务的的一个应用系统。 无限大的物联网中，有无限多的物联系统，例如： 智能家居物联系统 家居电子系统被物联，组成家居体系的安全监测、系统运 行、远程控制的物联系统。智能家居大多为局域网，并具有 互联网的接人功能，是典型的物联系统。 交通事故处理物联系统 人、车被物联，纳入网上交通事故处理物联系统。 物联网是汽车电子的新机遇。除了交通事故处理物联系统， 还有自动驾驶物联系统、行车安全监测物联系统等,18,3. 物联网与物
9、联网事件, 远程医疗救助物联系统 病人、诊断设备、医疗设备、医生等，共同组成一个远程医疗 救助物联系统。目前，有众多的全球医疗咨询系统。从咨询系 统向救助系统发展，是医疗领域物联网的重要发展方向。远程 机器人手术是医疗救助物联系统的一个重要事例。 还可以举出许多物联系统，并指出它们的智慧源头、网络源头 与物联源头。,19,3. 物联网与物联网事件,3.2 物联系统中的物联网事件 物联网事件是物联系统中的某个特定行为事件。 这些特定行为事件都是物联系统预先规定好的任务进程。 例如： 交通事故处理物联系统中的物联网事件： 某个违犯限行交通规定的事件、某个追尾的交通事故、某个超 速行驶违规事件等。
10、在智能家居物联系统中的物联网事件： 某个远程控制家用电器的事件、某个防盗报警事件、某个远程 的查表、收费事件等。 物联网事件具有无限时空特性，这一特性源自互联网。,20,3. 物联网与物联网事件,3.3 物联网事件的行为进程 物联网事件的行为进程，是指一个完整的物联网事件必须具备 的行为过程。 所有的物联网事件的行为都可抽象化成三个进程： 事件激励、信息处理、响应输出。 简称激励、处理、响应。 激励：物联网事件的的激发因素。有主动激励、被动激励。 处理：各个处理器环节上的信息处理过程。有物联界面的信息 处理与综合的数字信号处理。 响应：对激励要求的的最终反应。有实时响应、准实时响应。,21,3
11、. 物联网与物联网事件,以智能家居为例的物联网事件进程： *激励：主动激励远程家电控制 被动激励家居失火 *处理：界面信息处理物联系统进入许可，许可认证 综合信息处理过程参数与信息的数字处理 *响应：实时响应火災、入室盗窃报警 准实时响应空调、微波炉定时启动,22,3. 物联网与物联网事件,3.4 物联网事件的实时性要求 实时性要求： 物联网事件中，激励对响应的时间要求。 实时响应与准实时响应 实时响应：物联网事件的即时响应要求 准实时响应：物联网事件的指定时间响应要求 物联网事件中的主要耗时环节 网络带宽（信号传输的时间耗费） 软件运行时间（指令周期的时间耗费）,23,4. 物联网事件的行为
12、元素,物联网事件的行为元素是物联网事件典型行为过程。 物联网事件行为元素有：物储、物感、物控、物管、物互。 4.1 物联网存储（物储） 4.2 物联网传感（物感） 4.3 物联网控制（物控） 4.4 物联网管理（物管） 4.5 物联网交互（物互）,24,4. 物联网事件的行为元素,4.1 物联网存储（物储） 源头：数字化的信息、虚拟系统、虚实交互与数字化文件 方式：“0、1”数字符号的量子化存储，与具体物质无关 电子化信息存储：个人信息，财、物信息存储。 数字化虚拟存储：真实世界的虚拟电子系统存储， 如，网上银行、购物系统、交管系统、认证系统等。 虚实交互存储：物理认证环境基础上的数字化虚拟存储。 如，集成电路、IP核、系统电路的数字化虚拟存储与 FPGA的物理认证 数字文件存储：图片、音视频资料存储，有效证件存储,25,4. 物联网事件的行为元素,4.2 物联网传感（物感） 源头：嵌入式系统传感器接口的感知能力 方式：智能传感器、智能化工具、传感器的物感或网络物感。4.3 物联网控制（物控） 源头：嵌入式系统控制接口的控制能力 方式：远程对象控制、嵌入式系统软件远程升级、局域网的远 程控制、远程机器人操作等。,
