物联网 *** 作系统的特点有哪些?

物联网 *** 作系统的特点有哪些?,第1张

内核的特点
内核尺寸伸缩性强,能够适应不同配置的硬件平台。比如,一个极端的情况下,内核尺寸必须维持在10K以内,以支撑内存和CPU性能都很受限的传感器,这时候内核具备基本的任务调度和通信功能即可。在另外一个极端的情况下,内核必须具备完善的线程调度、内存管理、本地存储、复杂的网络协议、图形用户界面等功能,以满足高配置的智能物联网终端的要求。这时候的内核尺寸,不可避免的会大大增加,可以达到几百K,甚至M级。这种内核尺寸的伸缩性,可以通过两个层面的措施来实现:重新编译和二进制模块选择加载。重新编译措施很简单,只需要根据不同的应用目标,选择所需的功能模块,然后对内核进行重新编译即可。这个措施应用于内核定制非常深入的情况下,比如要求内核的尺寸达到10K以下的场合。而二进制模块选择加载,则用在对内核定制不是很深入的情况。这时候维持一个 *** 作系统配置文件,文件里列举了 *** 作系统需要加载的所有二进制模块。在内核初始化完成后,会根据配置文件,加载所需的二进制模块。这需要终端设备要有外部存储器(比如硬盘、Flash等),以存储要加载的二进制模块;
内核的实时性必须足够强,以满足关键应用的需要。大多数的物联网设备,要求 *** 作系统内核要具备实时性,因为很多的关键性动作,必须在有限的时间内完成,否则将失去意义。内核的实时性包涵很多层面的意思,首先是中断响应的实时性,一旦外部中断发生, *** 作系统必须在足够短的时间内响应中断并做出处理。其次是线程或任务调度的实时性,一旦任务或线程所需的资源或进一步运行的条件准备就绪,必须能够马上得到调度。显然,基于非抢占式调度方式的内核很难满足这些实时性要求;
内核架构可扩展性强。物联网 *** 作系统的内核,应该设计成一个框架,这个框架定义了一些接口和规范,只要遵循这些接口和规范,就可以很容易的在 *** 作系统内核上增加新的功能的新的硬件支持。因为物联网的应用环境具备广谱特性,要求 *** 作系统必须能够扩展以适应新的应用环境。内核应该有一个基于总线或树结构的设备管理机制,可以动态加载设备驱动程序或其它核心模块。同时内核应该具备外部二进制模块或应用程序的动态加载功能,这些应用程序存储在外部介质上,这样就无需修改内核,只需要开发新的应用程序,就可满足特定的行业需求;
内核应足够安全和可靠。可靠性就不用说了,物联网应用环境具备自动化程度高、人为干预少的特点,这要求内核必须足够可靠,以支撑长时间的独立运行。安全对物联网来说更加关键,甚至关系到国家命脉。比如一个不安全的内核被应用到国家电网控制当中,一旦被外部侵入,造成的影响将无法估量。为了加强安全性,内核应支持内存保护(VMM等机制)、异常管理等机制,以在必要时隔离错误的代码。另外一个安全策略,就是不开放源代码,或者不开放关键部分的内核源代码。不公开源代码只是一种安全策略,并不代表不能免费适用内核;
节能省电,以支持足够的电源续航能力。 *** 作系统内核应该在CPU空闲的时候,降低CPU运行频率,或干脆关闭CPU。对于周边设备,也应该实时判断其运行状态,一旦进入空闲状态,则切换到省电模式。同时, *** 作系统内核应最大程度的降低中断发生频率,比如在不影响实时性的情况下,把系统的时钟频率调到最低,以最大可能的节约电源。
外围模块的特点
外围模块指为了适应物联网的应用特点, *** 作系统应该具备的一些功能特征,比如远程维护和升级等。同时也指为了扩展物联网 *** 作系统内核的功能范围,而开发的一些功能模块,比如文件系统、网络协议栈等。物联网 *** 作系统的外围模块(或外围功能)应该至少具备下列这些:
支持 *** 作系统核心、设备驱动程序或应用程序等的远程升级。远程升级是物联网 *** 作系统的最基本特征,这个特性可大大降低维护成本。远程升级完成后,原有的设备配置和数据能够得以继续使用。即使在升级失败的情况下, *** 作系统也应该能够恢复原有的运行状态。远程升级和维护是支持物联网 *** 作系统大规模部署的主要措施之一;
支持常用的文件系统和外部存储,比如支持FAT32/NTFS/DCFS等文件系统,支持硬盘、USB stick、Flash、ROM等常用存储设备。在网络连接中断的情况下,外部存储功能会发挥重要作用。比如可以临时存储采集到的数据,再网络恢复后再上传到数据中心。但文件系统和存储驱动的代码,要与 *** 作系统核心代码有效分离,能够做到非常容易的裁剪;
支持远程配置、远程诊断、远程管理等维护功能。这里不仅仅包涵常见的远程 *** 作特性,比如远程修改设备参数、远程查看运行信息等。还应该包涵更深层面的远程 *** 作,比如可以远程查看 *** 作系统内核的状态,远程调试线程或任务,异常时的远程dump内核状态等功能。这些功能不仅仅需要外围应用的支持,更需要内核的天然支持;
支持完善的网络功能。物联网 *** 作系统必须支持完善的TCP/IP协议栈,包括对IPv4和IPv6的同时支持。这个协议栈要具备灵活的伸缩性,以适应裁剪需要。比如可以通过裁剪,使得协议栈只支持IP/UDP等协议功能,以降低代码尺寸。同时也支持丰富的IP协议族,比如Telnet/FTP/IPSec/SCTP等协议,以适用智能终端和高安全可靠的应用场合;
对物联网常用的无线通信功能要内置支持。比如支持GPRS/3G/HSPA/4G等公共网络的无线通信功能,同时要支持Zigbee/NFC/RFID等近场通信功能,支持WLAN/Ethernet等桌面网络接口功能。这些不同的协议之间,要能够相互转换,能够把从一种协议获取到的数据报文,转换成为另外一种协议的报文发送出去。除此之外,还应支持短信息的接收和发送、语音通信、视频通信等功能;
内置支持XML文件解析功能。物联网时代,不同行业之间,甚至相同行业的不同领域之间,会存在严重的信息共享壁垒。而XML格式的数据共享可以打破这个壁垒,因此XML标准在物联网领域会得到更广泛的应用。物联网 *** 作系统要内置对XML解析的支持,所有 *** 作系统的配置数据,统一用XML格式进行存储。同时也可对行业自行定义的XML格式进行解析,以完成行业转换功能;
支持完善的GUI功能。图形用户界面一般应用于物联网的智能终端中,完成用户和设备的交互。GUI应该定义一个完整的框架,以方便图形功能的扩展。同时应该实现常用的用户界面元素,比如文本框、按钮、列表等。另外,GUI模块应该与 *** 作系统核心分离,最好支持二进制的动态加载功能,即 *** 作系统核心根据应用程序需要,动态加载或卸载GUI模块。GUI模块的效率要足够高,从用户输入确认,到具体的动作开始执行之间的时间(可以叫做click-launch时间)要足够短,不能出现用户点击了确定、但任务的执行却等待很长时间的情况;
支持从外部存储介质中动态加载应用程序。物联网 *** 作系统应提供一组API,供不同应用程序调用,而且这一组API应该根据 *** 作系统所加载的外围模块实时变化。比如在加载了GUI模块的情况下,需要提供GUI *** 作的系统调用,但是在没有GUI模块的情况下,就不应该提供GUI功能调用。同时 *** 作系统、GUI等外围模块、应用程序模块应该二进制分离, *** 作系统能够动态的从外部存储介质上按需加载应用程序。这样的一种结构,就使得整个 *** 作系统具备强大的扩展能力。 *** 作系统内核和外围模块(GUI、网络等)提供基础支持,而各种各样的行业应用,通过应用程序来实现。最后在软件发布的时候,只发布 *** 作系统内核、所需的外围模块、应用程序模块即可。
集成开发环境的特点
集成开发环境是构筑行业应用的关键工具,物联网 *** 作系统必须提供方便灵活的开发工具,以开发出适合行业应用的应用程序。开发环境必须足够成熟并得到广泛适用,以降低应用程序的上市时间(GTMT)。集成开发环境必须具备如下特点:物联网 *** 作系统要提供丰富灵活的API,供程序员调用,这组API应该能够支持多种语言,比如既支持C/C++,也支持Java、Basic等程序设计语言;最好充分利用已有的集成开发环境。比如可以利用Eclipse、Visual Studio等集成开发环境,这些集成开发工具具备广泛的应用基础,可以在Internet上直接获得良好的技术支持;除配套的集成开发环境外,还应定义和实现一种紧凑的应用程序格式(类似Windows的PE格式),以适用物联网的特殊需要。通过对集成开发环境进行定制,使得集成开发环境生成的代码,可以遵循这种格式;要提供一组工具,方便应用程序的开发和调试。比如提供应用程序下载工具、远程调试工具等,支撑整个开发过程。
可以看出,上述物联网 *** 作系统内核、外围模块、应用开发环境等,都是支撑平台,支撑更上一层的行业应用。行业应用才是最终产生生产力的软件,但是物联网 *** 作系统是行业应用得以茁壮生长和长期有效生存的基础,只有具备了强大灵活的物联网 *** 作系统,物联网这棵大树才能结出丰硕的果实。

物联网 *** 作系统由内核、辅助外围模块(文件系统、图形用户界面、通信协议栈、各类常见设备的驱动程序等)、集成开发环境等组成,基于此,可衍生出一系列面向行业的特定应用。
物联网 *** 作系统与传统的个人计算机 *** 作系统和智能手机类 *** 作系统不同,它具备物联网应用领域内的一些独特特点,现说明如下。
物联网 *** 作系统内核的特点
1、内核尺寸伸缩性强,能够适应不同配置的硬件平台。比如,一个极端的情况下,内核尺寸必须维持在10K以内,以支撑内存和CPU性能都很受限的传感器,这时候内核具备基本的任务调度和通信功能即可。在另外一个极端的情况下,内核必须具备完善的线程调度、内存管理、本地存储、复杂的网络协议、图形用户界面等功能,以满足高配置的智能物联网终端的要求。这时候的内核尺寸,不可避免的会大大增加,可以达到几百K,甚至M级。这种内核尺寸的伸缩性,可以通过两个层面的措施来实现:重新编译和二进制模块选择加载。重新编译措施很简单,只需要根据不同的应用目标,选择所需的功能模块,然后对内核进行重新编译即可。这个措施应用于内核定制非常深入的情况下,比如要求内核的尺寸达到10K以下的场合。而二进制模块选择加载,则用在对内核定制不是很深入的情况。这时候维持一个 *** 作系统配置文件,文件里列举了 *** 作系统需要加载的所有二进制模块。在内核初始化完成后,会根据配置文件,加载所需的二进制模块。这需要终端设备要有外部存储器(比如硬盘、Flash等),以存储要加载的二进制模块;
2、内核的实时性必须足够强,以满足关键应用的需要。大多数的物联网设备,要求 *** 作系统内核要具备实时性,因为很多的关键性动作,必须在有限的时间内完成,否则将失去意义。内核的实时性包涵很多层面的意思,首先是中断响应的实时性,一旦外部中断发生, *** 作系统必须在足够短的时间内响应中断并做出处理。其次是线程或任务调度的实时性,一旦任务或线程所需的资源或进一步运行的条件准备就绪,必须能够马上得到调度。显然,基于非抢占式调度方式的内核很难满足这些实时性要求;
3、内核架构可扩展性强。物联网 *** 作系统的内核,应该设计成一个框架,这个框架定义了一些接口和规范,只要遵循这些接口和规范,就可以很容易的在 *** 作系统内核上增加新的功能的新的硬件支持。因为物联网的应用环境具备广谱特性,要求 *** 作系统必须能够扩展以适应新的应用环境。内核应该有一个基于总线或树结构的设备管理机制,可以动态加载设备驱动程序或其它核心模块。同时内核应该具备外部二进制模块或应用程序的动态加载功能,这些应用程序存储在外部介质上,这样就无需修改内核,只需要开发新的应用程序,就可满足特定的行业需求;
4、内核应足够安全和可靠。可靠性就不用说了,物联网应用环境具备自动化程度高、人为干预少的特点,这要求内核必须足够可靠,以支撑长时间的独立运行。安全对物联网来说更加关键,甚至关系到国家命脉。比如一个不安全的内核被应用到国家电网控制当中,一旦被外部侵入,造成的影响将无法估量。为了加强安全性,内核应支持内存保护(VMM等机制)、异常管理等机制,以在必要时隔离错误的代码。另外一个安全策略,就是不开放源代码,或者不开放关键部分的内核源代码。不公开源代码只是一种安全策略,并不代表不能免费适用内核;
5、节能省电,以支持足够的电源续航能力。 *** 作系统内核应该在CPU空闲的时候,降低CPU运行频率,或干脆关闭 CPU。对于周边设备,也应该实时判断其运行状态,一旦进入空闲状态,则切换到省电模式。同时, *** 作系统内核应最大程度的降低中断发生频率,比如在不影响实时性的情况下,把系统的时钟频率调到最低,以最大可能的节约电源。
物联网 *** 作系外围模块的特点
外围模块指为了适应物联网的应用特点, *** 作系统应该具备的一些功能特征,比如远程维护和升级等。同时也指为了扩展物联网 *** 作系统内核的功能范围,而开发的一些功能模块,比如文件系统、网络协议栈等。物联网 *** 作系统的外围模块(或外围功能)应该至少具备下列这些:
1、支持 *** 作系统核心、设备驱动程序或应用程序等的远程升级。远程升级是物联网 *** 作系统的最基本特征,这个特性可大大降低维护成本。远程升级完成后,原有的设备配置和数据能够得以继续使用。即使在升级失败的情况下, *** 作系统也应该能够恢复原有的运行状态。远程升级和维护是支持物联网 *** 作系统大规模部署的主要措施之一;
2、支持常用的文件系统和外部存储。比如支持FAT32/NTFS/DCFS等文件系统,支持硬盘、USB stick、Flash、ROM等常用存储设备。在网络连接中断的情况下,外部存储功能会发挥重要作用。比如可以临时存储采集到的数据,再网络恢复后再上传到数据中心。但文件系统和存储驱动的代码,要与 *** 作系统核心代码有效分离,能够做到非常容易的裁剪;
3、支持远程配置、远程诊断、远程管理等维护功能。这里不仅仅包涵常见的远程 *** 作特性,比如远程修改设备参数、远程查看运行信息等。还应该包涵更深层面的远程 *** 作,比如可以远程查看 *** 作系统内核的状态,远程调试线程或任务,异常时的远程dump内核状态等功能。这些功能不仅仅需要外围应用的支持,更需要内核的天然支持;
4、 支持完善的网络功能。物联网 *** 作系统必须支持完善的TCP/IP协议栈,包括对IPv4和IPv6的同时支持。这个协议栈要具备灵活的伸缩性,以适应裁剪需要。比如可以通过裁剪,使得协议栈只支持IP/UDP等协议功能,以降低代码尺寸。同时也支持丰富的IP协议族,比如Telnet/FTP/IPSec/SCTP等协议,以适用智能终端和高安全可靠的应用场合;
5、对物联网常用的无线通信功能要内置支持。比如支持GPRS/3G/HSPA/4G等公共网络的无线通信功能,同时要支持Zigbee/NFC/RFID等近场通信功能,支持WLAN/Ethernet等桌面网络接口功能。这些不同的协议之间,要能够相互转换,能够把从一种协议获取到的数据报文,转换成为另外一种协议的报文发送出去。除此之外,还应支持短信息的接收和发送、语音通信、视频通信等功能;
6、内置支持XML文件解析功能。物联网时代,不同行业之间,甚至相同行业的不同领域之间,会存在严重的信息共享壁垒。而XML格式的数据共享可以打破这个壁垒,因此XML标准在物联网领域会得到更广泛的应用。物联网 *** 作系统要内置对XML解析的支持,所有 *** 作系统的配置数据,统一用XML格式进行存储。同时也可对行业自行定义的XML格式进行解析,以完成行业转换功能;
7、支持完善的GUI功能。图形用户界面一般应用于物联网的智能终端中,完成用户和设备的交互。GUI应该定义一个完整的框架,以方便图形功能的扩展。同时应该实现常用的用户界面元素,比如文本框、按钮、列表等。另外,GUI模块应该与 *** 作系统核心分离,最好支持二进制的动态加载功能,即 *** 作系统核心根据应用程序需要,动态加载或卸载GUI模块。GUI模块的效率要足够高,从用户输入确认,到具体的动作开始执行之间的时间(可以叫做click-launch时间)要足够短,不能出现用户点击了确定、但任务的执行却等待很长时间的情况;
8、支持从外部存储介质中动态加载应用程序。物联网 *** 作系统应提供一组API,供不同应用程序调用,而且这一组 API应该根据 *** 作系统所加载的外围模块实时变化。比如在加载了GUI模块的情况下,需要提供GUI *** 作的系统调用,但是在没有GUI模块的情况下,就不应该提供GUI功能调用。同时 *** 作系统、GUI等外围模块、应用程序模块应该二进制分离, *** 作系统能够动态的从外部存储介质上按需加载应用程序。这样的一种结构,就使得整个 *** 作系统具备强大的扩展能力。 *** 作系统内核和外围模块(GUI、网络等)提供基础支持,而各种各样的行业应用,通过应用程序来实现。最后在软件发布的时候,只发布 *** 作系统内核、所需的外围模块、应用程序模块即可。
物联网 *** 作系统集成开发环境的特点
集成开发环境是构筑行业应用的关键工具,物联网 *** 作系统必须提供方便灵活的开发工具,以开发出适合行业应用的应用程序。开发环境必须足够成熟并得到广泛适用,以降低应用程序的上市时间(GTMT)。集成开发环境必须具备如下特点:
1、 物联网 *** 作系统要提供丰富灵活的API,供程序员调用,这组API应该能够支持多种语言,比如既支持C/C++,也支持Java、Basic等程序设计语言;
2、 最好充分利用已有的集成开发环境。比如可以利用Eclipse、Visual Studio等集成开发环境,这些集成开发工具具备广泛的应用基础,可以在Internet上直接获得良好的技术支持;
3、 除配套的集成开发环境外,还应定义和实现一种紧凑的应用程序格式(类似Windows的PE格式),以适用物联网的特殊需要。通过对集成开发环境进行定制,使得集成开发环境生成的代码,可以遵循这种格式;
4、 要提供一组工具,方便应用程序的开发和调试。比如提供应用程序下载工具、远程调试工具等,支撑整个开发过程。
可以看出,上述物联网 *** 作系统内核、外围模块、应用开发环境等,都是支撑平台,支撑更上一层的行业应用。行业应用才是最终产生生产力的软件,但是物联网 *** 作系统是行业应用得以茁壮生长和长期有效生存的基础,只有具备了强大灵活的物联网 *** 作系统,物联网这棵大树才能结出丰硕的果实。

院校专业:

基本学制:三年 | 招生对象: | 学历:中专 | 专业代码:710102

培养目标

培养目标

本专业培养德智体美劳全面发展,掌握扎实的科学文化基础和传感器应用、网络通 信、综合布线、物联网项目工程实施等知识,具备物联网生产施工、物联网技术服务、 系统运维等能力,具有工匠精神和信息素养,能够从事物联网设备安装与调试、物联网 系统集成实施、物联网系统监控、物联网产品制造与检测、售后技术支持等工作的技术 技能人才。

职业能力要求

职业能力要求

1 具有物联网产品装配、焊接、检测与调试的能力; 2 具有感知层设备质量检测、典型传感网安装组建与调试的能力; 3 具有物联网项目施工图识读、物联网设备安装与调试的能力; 4 具有物联网平台、数据库及应用程序安装、配置与运行维护的能力; 5 具有物联网样机试制、数据采集与标注、应用程序辅助开发的能力; 6 具有物联网系统应用程序安装、使用、维护、系统监控与故障维修的能力; 7 具有初步将 5G、人工智能等现代信息技术应用于物联网领域的能力; 8 具有终身学习和可持续发展的能力。

专业教学主要内容

专业教学主要内容

专业基础课程:电工电子技术与技能、计算机组装与维修、计算机网络技术基础、 程序设计基础。 专业核心课程:单片机技术及应用、数据库技术及应用、传感器与传感网技术应用、 网络综合布线技术、物联网技术及应用、物联网设备安装与调试、物联网运维与服务。 实习实训:对接真实职业场景或工作情境,在校内外进行物联网综合布线、物联网 电子产品制作、物联网设备安装与调试、物联网工程实施等实训。在物联网系统集成企 业、物联网产品制造企业等单位进行岗位实习。

专业(技能)方向

专业(技能)方向

职业资格证书举例

职业资格证书举例

职业技能等级证书:物联网智能家居系统集成和应用、物联网安装调试与运维、物 联网工程实施与运维

继续学习专业举例

接续高职专科专业举例:物联网应用技术、工业互联网技术 接续高职本科专业举例:物联网工程技术、工业互联网技术 接续普通本科专业举例:物联网工程、计算机科学与技术

就业方向

就业方向

面向物联网安装调试员等职业,物联网设备安装与调试、物联网系统运行与维护、 物联网系统监控、物联网产品制造与测试、物联网项目辅助开发和售后技术支持等岗位 (群)。

对应职业(岗位)

对应职业(岗位)

其他信息:

物联网应用技术是物联网在大学专科(高职)层次的唯一专业,属于电子信息类,升本专业为物联网工程(计算机类)。 本专业培养掌握射频、嵌入式、传感器、无线传输、信息处理、物联网域名等物联网技术,掌握物联网系统的传感层、传输层和应用层关键设计等专门知识和技能,具有从事WSN、RFID系统、局域网、安防监控系统等工程设计、施工、安装、调试、维护等工作的业务能力,具有良好服务意识与职业道德的高端技能型人才。专业课程有C语言程序设计,Java程序设计,TCP/IP网络协议,RFID技术,计算机原理,程序设计原理等。

我们公司就是可以开发的,如果你们公司内部没有这样的技术,团队,可以考虑找软件公司开发,这样也省去了你们学习和犯错的时间,给有技术的软件公司开发相对来说,比你们自己开发的优势还是有很多的。

可以的。极客时间的物联网开发实战课虽然内容比较多,但是老师是从入门开始教学的,一开始的时候,讲师会按照设备接入网络、与平台对话、传输数据和利用数据产生价值的路径,为你介绍物联网系统的基本框架,让你初步理解设备层、网络层和应用层这三大层面;然后通过智能家居场景的简易物联网系统,帮你建立更直观的认知。这些内容相当于带你入门,所以,即使是小白也能学习的,不用担心哦!

「只要有人的地方,就有物联网技术。」我不清楚这句话的出处,我只知道有人的地方就有江湖~哈哈。我想说的是,「物联网技术」这个名词是一个很大很泛的概念,我可以说不存在这种技术,我也可以说这技术实际上就是当今电子、通信、计算机三大领域的基础技术。

我在这问题下的回答「物联网和互联网的区别和联系?」简单阐明了物联网和互联网之间的关系。请问,1994年中国接入互联网以来,我们作为互联网原著居民的90后,认为互联网技术又是一种怎样的技术呢?

我就奇了怪了,当初教育局怎么不开一个互联网技术专业?实际上现在也没必要开设互联网专业了,当今大学的计算机系本科所学的大部分内容,就是互联网会用到的技术。其中之一是Web建站技术。

Web 建站技术中,HTML、HTML5、XHTML、CSS、SQL、JavaScript、PHP、ASPNET、Web Services 是什么? - 张秋怡的回答

什么?你们计算机系不是学这些?来来来,我电脑坏了,过来帮我修一下电脑吧~

总之,互联网是一个时代,物联网,也是一个时代。物联网技术是当今电子、通信、计算机、IT行业技术的大融合。如图,物联网技术的技术组成(简单版)。

# 物联网技术之一:单片机/嵌入式开发

智能硬件,哎,不就是单片机吗?说到底就是一个微控制器,现在出现的智能手表,调光LED灯,蓝牙开锁,WiFi插座等等,说到底不就是单片机开发嘛?单片机,电子和通信专业一般都会教51或AVR、计算机系接触不到。现在流行的Arduino也是单片机开发的一种。

但是要做一款智能硬件,技术上只会单片机编程还是不行的。哎呀嘛什么智能硬件,本质上就是一个电子产品!。所以你要开发一款能拿得出手的智能硬件,电子系统设计必须要会的!

电子系统设计(电子系统设计与实践 (豆瓣)),我不是指《电子系统设计》这本书里的内容,而是一个动手实验过程。要做智能硬件,广看书没用,只会单片机编程也不够的!真正有用的是一个实打实的课程设计,或者一个项目经历。一个电子系统设计流程一般是这样的:

硬件设计阶段:

MCU选择

电路设计(电路图)

验证电路(面包板、万用板)

电路板设计(PCB图)

送工厂打板或自己做板

元器件、物料管理(采购等)

拿到电路板后

焊接芯片和元器件

上电测试

烧写最后版本的代码到芯片里

如果你熟悉以上硬件设计阶段,并知道要做什么事情,已经是一个合格的单片机硬件工程师了哈~接下来就是单片机软件工程师的事情了,单片机软件一般都不会太复杂,有的还是不用上 *** 作系统的裸机开发,做过单片机课程设计的学生都懂。

软件设计流程:

确定软件架构(主循环?状态机轮询?)

编写软件

调试代码(开发板或自己搭建好的电路)

烧写最终版本的代码到电路里

这些都不算复杂了,如果你用的芯片高级一点,不是微控制器而是微处理器的话,那么就是嵌入式开发了。

如图是ARM芯片架构系列。

一般网上STM32开发板的芯片是STM32F103,也就是Cortex-M3核,还算是单片机开发,如果外设没有太多功能,单片机想用更小巧一点的,可以选用M0核的芯片,名副其实的微控制器了。如果使用Cortex-A9开发,你这是要开发手机还是机顶盒(黑人问号)?

Cortex-A系列芯片的开发,或者说这类产品,一般一个人不可能独立完成所有工作,这种嵌入式开发的技术最少分为四个层次:硬件层、驱动层、系统层和应用层。每一层次都需要有人去设计。驱动和系统可以移植,硬件电路板肯定要专门的硬件工程师去做的,应用层可以交给应用工程师,只要上了Linux系统,不也就是Linux应用开发嘛?如果去网上买回来的嵌入式开发板,能拿得出手的项目只能应用层开发,比如什么「数码相框系统」、「视频点播系统」。别告诉我学会移植uboot或Linux就可以找工作了。

# 物联网技术之二:网络通信协议

智能硬件与传统的电子产品最大的差别,就是智能硬件连上了网络。要连上网络,就需要用到网络通信模块及学习网络通信协议——TCP/IP。

TCP/IP是一个技术的总称,里面包含两种协议TCP、UDP,位于网络通信分层模型的传输层,同时也是由 *** 作系统管理。而>

为了让电子产品有联网的能力,只要在电路设计上给主控芯片连接一个通信模块,写好收发网络指令的代码,剩下的就是电子产品设计了。

到这里,基本是一个物联网产品的雏形了,以上也是物联网中基本会用到的电子和通信技术。

# 物联网技术之三:服务端开发框架

Client/Server架构,即客户端/服务器架构。智能硬件连上后台服务器后,其就是一个客户端,一个终端。由于单片机中资源受限,实际上是不太可能用>

服务端开发就比较复杂了。单片机/嵌入式软件开发还好,只要学习好C语言即可打遍天下无敌手,而服务端开发,用Java呢还是Python还是PHP?反正Java和Python选一个就好了,嵌入式出身的工程师,一般都会学Python。

Python服务器端的开发框架种类繁多,Web开发的有Django、Flask、Tornado Web Server,TCP服务器可以用Twisted,等等。MQTT有已经做好的服务器,像这样的服务器不用自己开发,直接部署即可。

如图,这是我开发一个智能硬件的服务器端的框架图。使用Redis作为>

在这个项目开发中,最少需要开发用户端的>

到了这里,服务端开发和前面两个技术可以作为一个分层,前面的单片机/嵌入式和网络通信的开发可以算作是一个电子设备的开发,后台工程师只要拿到了这个电子设备,知道这个设备提供了哪些接口(API),就可以进行后台开发了——把设备连上网络,分配给它一个IP或者什么的,配置好接口及相关 *** 作,剩下的事情就交给前端了。

## 关于前端技术

关于前端技术,我这里不好单独写一个主题,其一,我对前端技术没有那么熟悉,还处于前端技术=HTML+JavaScript+CCS的概念,以及手机端的APP开发;其二,前端技术与电子硬件技术间隔相差太远,前端更多的是和美工沟通,和后台协调,和设计师交流,甚至可能还需要有一定的美感;其三,大部分项目的最重要的是实现设备的稳定性、联网、数据的获取和控制。如果设备不稳定,数据出现差错,没法控制,再漂亮的前端页面也没用。其四,如果是做智能家居,做消费电子领域的项目,针对广大普通消费者,比如WiFi插座,一个漂亮的界面是很重要,但是大多数的物联网项目,只需要一个后台管理界面就行了。

所以,没有前端的设计,界面都是很丑咯!

# 物联网技术之四:无线自组网

无线自组网,或称无线传感网络,这肯定是物联网专业的学生要学的一门学科,属于通信领域,电子、计算机出身的人对这没有太多的概念。无线自组网最典型的技术之一是,ZigBee。

什么是自组网?做个对比,比如我们的WiFi,我们要用手机去连一个SSID,输入密码才能连上WiFi,而且你的手机,一般来说也不可能再发射Wifi出去让其他手机连接,WiFi网络拓扑成星型网。


而自组网不一样,不需要用户输入用户名和密码,直接连到最近的一个自组网设备,最后自组网设备也可以作为一个中间节点,让下一级的设备连接进来,网络拓扑可以成星型网、簇型网和网型网。那么无线自组网的数据怎么流动呢?流去哪?无线自组网一般都会有一个数据汇聚的地方,这个地方就是网关。

但是ZigBee并没有连上互联网啊,它最多只是一个局域网!——这还不简单?这是就是网关要处理的事情了。而且,ZigBee协议栈Z-Stack是有Linux网关版本的。

Z-Stack - ZigBee 协议栈

不过呢,由于各种原因,ZigBee开始走下坡路了,最新的6LoWPAN会逐渐替代。6LoWPAN,是一种低功耗的无线网状网络,其中每个节点都有自己的 IPv6 地址,允许其使用开放标准直接连接到互联网。Zigbee使用网内专用地址,互联网主机无法访问。集成 Ipv6/6LoWPAN 堆栈的开源 *** 作系统Contiki也会逐步取代Z-Stack。

如果大学开设了无线自组网的课程,不是学习ZigBee的Z-Stack就是Contiki。使用无线自组网也并不是一个单独的开发过程,其技术需要结合单片机/嵌入式开发。

## 电源问题

是的,如果要用无线自组网,电池续航的能力是一个问题。如果是类似与WiFi插座、智能饮水机、智能风扇等等,接上市电就能用,这些电源都不是问题。而对于无线自组网,往大的方向说就是所有的便携式智能设备,都受限于电池续航能力,比如智能手表,运动手环。不过呢,突破电池技术并不是物联网开发者所需要做的工作,我们能做的,只能是挑选更低功耗的芯片,设计电路功耗更低一点,让单片机休眠并使用中断唤醒机制。

图,用水果电池供电的某430单片机系统。

# 物联网技术之五:RFID

仔细观察上面那张无线技术的图,最右边,NFC/RFID。嗯,对,RFID,非接触射频识别,也是物联网技术重中之重的技术,很多物联网书籍都会介绍RFID,搞得很多人以为RFID就是物联网。

介绍RFID前先简单说一下条形码。去超市购物的时候,收银员把扫描q对准上面的条形码扫一扫,商品信息和价格就录入到电脑里了。条形码替代了收银员手动输入数据,工作效率提高了几倍。

可是,进入21世纪后,条形码已经不能满足人们的需求,存储能力小、工作距离近、穿透能力弱、不能写 *** 作等等都是条形码的缺点。这个时候就出现了RFID技术。典型应用如下图:

(。。。好像没有什么奇怪的啊?)


一二线城市早已实现了的公交卡,以及校园一卡通,用的就是RFID技术。RFID可读可写,所以公交卡、校园卡的钱能存在卡里面。

NFC,也是RFID的技术一种,目前大部分手机都支持的NFC功能,手机取代公交卡真的是迟早的事。要是手机没有NFC功能,也可以这么装逼:

上班,在地铁里碰到同事。
我看他用手机刷卡出入站挺方便,就问他怎么弄的,是不是要下载什么软件。
他告诉我:“这个很简单,只要把公交卡藏在手机套里就行了。”

同样,RFID开发也是离不开单片机开发,网上也有相关的RFID开发套件出售。

# 结语

当然,物联网技术绝对不止以上五种,物联网本身就是所有技术的大融合,做电子产品的还要考虑产品外壳,不过这是结构工程师的事情;做服务器后台的还要考虑用户帐号数据库读写等,前端也要考虑如何把设备数据和 *** 作方式优雅的展现给用户看,这些是IT程序员的事情;电池技术也需要单方面突破,超小体积、超大容量,这个还得等待多时。

与其说物联网是一种技术吧,不如说它是一个时代,物联网通过对相关技术进行整合,形成一个时代的概念,是一个建立在技术基础之上的时代。


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