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                    物聯網與嵌入式系統的關系

                    發布時間:2020-12-01

                    21世紀是互聯網時代,沒有誰可以從互聯網中脫離出去,半天從網絡中消失,你的各個聯系方式都會“爆炸”,親朋好友們會以短信轟炸機的方式告訴你,沒有互聯網,就會與世界脫節。于是,人們利用這一特點,建立了一個龐大而又強大的網絡系統,可以說,只要我有網,我的貼身電子產品就可以和所有的智能家電連接在一起。

                    物聯網是目前發展最快,應用最廣泛的新型技術,它是基于互聯網,專門為互聯網和其他電子產品服務的,嵌入式對物聯網來講像一個強力催化劑,進一步推動萬物共聯智慧地球的腳步。而嵌入式系統獨自又在其他領域有著不可或缺的作用,所以,物聯網和嵌入式系統并不能單一的定義為誰容納誰的關系,它們更像是一組巧妙的共存體,相互依存,相互推動其另一方的發展。

                    嵌入式系統

                    嵌入式系統像是一種特定的計算機系統,以控制、監視、輔助、機器、設備為基礎,對應于人們的各種需求而產生,例如教室里用的電腦,車載GPS導航系統,電視,微波爐中都有著嵌入式系統的影子。像一些遠程的設備,自動化設備等都有著嵌入式系統的影子。我們生活中經常見到的計算機,筆記本電腦都是通用計算機,而嵌入式系統的開發平臺是通用計算機,但是作用平臺是不唯一的,是根據用戶需求所作出的特殊指定向的。例如收銀臺所用的收銀機系統,就屬于嵌入式系統的一種,它并非我們通常使用的計算機系統,而是一種傾向于術業有專攻的特殊平臺系統。

                    嵌入式系統最開始是由一片單片機構成的,單片機的出現也推動了當時電子行業的迅速發展,當時的嵌入式系統主要是對手工工具進行智能化改造,20世紀80年代初Intel公司在它的基礎上開發了著名的8051而Motorola公司推出了68Hc05,Zilong公司則轉向專門生產Z80單片機,這些含有8位微處理器、RAM、ROM、幾個8位串行口,并行口以及兩個16位定時器的單片機被應用于消費電子、醫用電子、智能控制、通信、儀器儀表和交通出行中。這也大概是單片機最初被應用多個領域的時期。到了20世紀80年代后期,嵌入式計算機的大發展主要歸功于軟件技術的進步。逐漸開始有了不同的語言,像PL/M,C等一些高級語言,而不是簡單的匯編語言。所有的科技前沿必然都是在軍事領域先被應用,為改變各種武器系統使用五花八門的專用語言和軟件費用不斷增加的情況,美軍推行Ada語言,開發可重用軟件,提高軟件生產效率。嵌入式系統一步一步走到今天,條件逐漸變得隨意,不再那么苛刻,可應用的領域隨著電子產品的不斷更新換代也在不斷地擴展著,在20世紀時,誰能想到未來有一天天空中會是嵌入式系統的無人機的天下,而現在卻又不光是低速無人機,還有穿梭機等各種高端技術產品。在未來,能源技術的發展不知道會不會帶來嵌入式系統的噴氣式小型超音速速無人機出現。

                    物聯網

                    可能很多人從物聯網這三個字的字面意思中認為物聯網最重要的是聯網,是互聯網的延伸,事實上并非如此,物聯網技術架構可以分為三層:感知層、網絡層和應用層。感知層大部分由傳感器等器件構成,主要功能就是負責物聯網系統對外界的感知,獲取數據經過網絡層進行傳輸,所以網絡層就像一根無形的數據傳輸線,不斷的進行著數據的送入和輸出,數據通過網絡層送至應用層,再由應用層進行存儲和分析,然后以反饋的形式送回到感知層,再由感知層的其他顯示系統或語音系統輸出。所以,可以得出結論,物聯網是一個閉環的系統。

                    物聯網涉及的學科眾多,內容也極其廣泛,總的來說,[n]一個完善的物聯網包含嵌入式技術、計算機網絡技術、感知技術、通信技術、智能數據處理技術、智能控制技術、計算機網絡技術、位置服務技術、以及信息安全技術。其實物聯網作為一個新時代技術的產物,它的定義并沒有一個統一的說法。而如今世界科技創新如雨后春筍般不斷冒出,于是形成了人工智能、大數據、區塊鏈、虛擬現實等新興技術相互疊加的科技爆炸時代,計算機技術自出現后就在不斷的發展著,從未停下它的腳步,同時,5G的出現讓硬核移動網絡成為了可能,這些都將推動物聯網的發展,并為其注入新的活力。不久將來,物聯網定走近千家萬戶,與AI智能結合在一起,為人類打造新的生存環境。

                    物聯網與嵌入式系統

                    物聯網是多種技術相結合后的產物,而嵌入式系統是一種具有監視、制、計算機、設備運行的一種輔助裝置,但是有部分人認為物聯網是包含嵌入式系統的,我并不同意這一觀點,在我看來,物聯網和嵌入式系統是兩種不完全相同的技術,并不能籠統的說,誰是包含誰的,在很多方面,比如小孩子的玩具方面,物聯網并沒有涉及到,而嵌入式卻無處不在,一個有規律的閃著燈的小玩具里也許就藏著一個簡易的嵌入式系統。不過,物聯網卻離不開嵌入式系統,上文也有提及,物聯網是由嵌入式系統和其他各個技術構成,但是其嵌入式系統所包含的領域過于寬廣,我個人認為,應該說物聯網必須有嵌入式系統的支持而不是物聯網包含嵌入式系統。物聯網,如何聯網?課堂中所提及,一個WiFi模塊就可以搞定,只要電路匹配,再有一個WiFi模塊作為基礎,再加上相應的專有系統就可以將其它電子產品聯網控制,現如今這種技術已經被應用在很多家庭,應用比較出色的就要數小米公司了。小米旗下有很多產品,不僅僅是手機和電腦,還有各種各樣的家用電器,甚至最近賣起了文具和載具。小米手機都會默認安裝一個叫米家的APP,是的,人們可以通過米家來控制家中所有可以聯網的電子產品,小到一個電飯煲,大到一個42寸液晶大彩電。而其他的家電品牌因其技術不夠完善,或專注單方面產品,便做不到用一部手機控制家中幾乎所有的聯網用電器。其實物聯網簡單的來說就是給電子產品加上WiFi模塊,讓其聯網,然后加上相應的嵌入式系統然后就可以做到與手機或平板電腦連接達到遠程控制的目的。

                    傳感器物通過嵌入式系統聯網上的應用也十分廣泛,傳感器能很好地實現模擬信號向數字信號的轉變,從而實現數據收集,使物品與物品之間的聯系更加緊密、更加符合實際進行信息傳遞功能,而且隨著傳感器的更新換代功能增強,也使物聯網變得更有效更方便。而智能傳感器技術與嵌入式系統息息相關,有關于處理收集信息的系統幾乎全要靠嵌入式系統才能讓其更好的實現人與物、物與物之間的無誤交流。而目前傳感器種類從簡單的測溫測壓變得多種多樣,可見光傳感器、紅外線傳感器等。[4]但是器件的能力越強大從某種角度來說,它的威脅也可能會隨之增大,可能會有人尋找出系統中的bug,通過破譯、攔截、篡改手段,給用戶造成了相當程度的損失。其主要手段是通過投放病毒、網站等感染系統,進行病毒傳播。所以各個領域也要不斷地加強和更新計算機和系統的防護系統。例如下載漏洞補丁等,防止人們在使用聯網器件時受到惡意攻擊。[5]嵌入式物聯網也可以通過傳感器攝像頭等對圖像進行采集和探測,阻止一些非法入侵、煤氣泄漏、火災等多種異常狀況的發生,然后將接收的信號反饋到主機系統中,再通過網絡反饋到用戶手中從而有效減少人員傷亡和經濟財產損失。

                    嵌入式系統應用在物聯網中并非是被其包含的關系,兩者之間的關系在不同的方向有不同的聯系,但兩者相輔相成共同促進了電子技術的發展與應用,給我們的生活帶來了太多的便利,實現了信息化技術與實踐的結合,是當代技術領域中較為領先的系統,但是我們也得注意對系統的保護與更新,防止不法分子的侵入,造成不必要的損失,尤其是在將來科技更為發達,每一個器件都連上網的時候,可能一個病毒就可以讓一個房子里所有的家電全都癱瘓。在未來的物聯網發展中,嵌入式也必將成為物聯網發展的先驅,為其鋪通道路,讓其更好更快的發展。


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