2、IEEE80215:这是无线个人区域网的工作协议标准,也被称为蓝牙。它定义了在个人范围内进行无线数据传输的规范,支持低功耗、低速率和短距离通信。
3、IEEE80216:这是无线城域网的工作协议标准,也被称为WiMAX。它定义了在城域范围内进行无线数据传输的规范,支持高速率、长距离通信和多用户接入。
4、ZigBee:这是一种低功耗、低速率和短距离无线通信协议,主要用于物联网设备之间的通信。它基于IEEE802154标准,支持多种无线接入技术和数据传输速率。
微控制器和处理器
微控制器 - 微控制器英文写法是 Microcontroller Unit,简写为MCU。微控制器是将计算机运行所需要的一些资源(如ROM、RAM、I/O、定时器、ADC、DAC等)集成到了一个芯片上,可称之为单片微型计算机(Single Chip Microcomputer),俗称为单片机。因软件存放在微控制器的存储器中,与硬件紧密配合使用,又称之为嵌入式微控制器(Embedded Microcontroller Unit,EMCU)。
处理器 - 处理器又称为中央处理器(CPU,Central Processing Unit),处理器一般需要依赖外部的硬盘或存储介质进行运行,系统资源丰富、复杂。是计算机、电脑、平板和手机等的核心
根据处理性能的不同,运行的 *** 作系统也有所不同。微控制器多运行实时 *** 作系统(RTOS),对任务时间性要求比较高。处理器多运行Windows、Linux、Android、iOS等 *** 作系统,对任务处理能力要求比较高。
物联网 *** 作系统的特点
一般地,对实时性控制要求比较高的应用MCU用不到RTOS,如电机控制等。而随着物连接到网络的发展,对通信协议有了新的需求,RTOS就可以比较好地对通信进行管理。物联网 *** 作系统没有严格的定义,可以将物联网 *** 作系统特性,简单地概况如下:
连接 - 互联互通、互 *** 作性
安全 - 设备安全、通信安全、数据安全
能效 - 设备能耗管理
通信 - 支持通信协议,如低功耗蓝牙、以太网、Thread、 Wi-Fi、Zigbee、6LoWPAN、LPWAN(LoRa、NB-IoT…)等等
标准 - 开放标准,开放的标准有利于设备的互联互通
微控制器 *** 作系统
ARM mbed OS - ARM公司专为物联网 (IoT) 中的“物体”设计的开源嵌入式 *** 作系统,主要支持ARM Cortex-M微控制器
FreeRTOS - 非常流行的嵌入式 *** 作系统,支持多种微控制器
Contiki OS - Contiki是一个开源的物联网 *** 作系统。 Contiki将小型低成本、低功耗微控制器连接到互联网。Contiki是构建复杂无线系统的强大工具箱。
LiteOS - 类UNIX *** 作系统,多用于无线传感网络
RIOT - 物联网友好的 *** 作系统。RIOT实现了所有物联网相关的开放标准,支持连接、安全、耐用和隐私。
TinyOS - 适用于低功耗无线设备,用于无线传感器网络
Huawei LiteOS - 华为公司的 *** 作系统。Huawei LiteOS是轻量级的开源物联网 *** 作系统、智能硬件使能平台,可广泛应用于智能家居、穿戴式、车联网、制造业等领域,使物联网终端开发更简单、互联更加容易、业务更加智能、体验更加顺畅、数据更加安全。
μTenux - 基于ARM Cortex M0-M4的开源物联网嵌入式 *** 作系统。内核源于T-kernel。
RT-Thread - 中国的开源嵌入式实时 *** 作系统
ChibiOS/RT - 提供了一个嵌入式应用的完整开发环境(RTOS、HAL、外设驱动、支持文件和工具)
Micrium uCOS - 免费商业化应用需授权,2016年为Slicon Labs收购
Unison - Unison RTOS是面向IoT和M2M通信嵌入式应用的实时 *** 作系统
Zephyr - Zephyr项目是一个可扩展的实时 *** 作系统(RTOS),支持多种硬件架构,针对资源有限的设备进行了优化,并以安全性为基础构建。由Linux基金会托管。
eCos - eCos是面向嵌入式应用的免费开源实时 *** 作系统。高度可配置性使得eCos能够根据精确的应用需求进行定制,提供最佳的运行时性能和优化的硬件资源占用。
TI-RTOS Kernel - TI公司的RTOS
NXP MQX - NXP(原Freescale公司)的RTOS
处理器 *** 作系统
Android Things, Google物联网 *** 作系统
Windows 10 IoT,微软物联网 *** 作系统
SylixOS,是一款嵌入式硬实时 *** 作系统
还有更多的 *** 作系统,在此不一一列出。
随着企业规模的不断扩大,企业生产能力的不断加强,设备自动化程度不断提高,要做到对生产现场设备有效管理,仅靠人员的方式,企业不仅需要投入大量人力物力,而且加大了企业的负担。为了有效解决这一问题,需把数据自动化采集技术引入现场生产过程中,通过SCADA软件对设备进行数据的采集、监控和分析,从而实现对现场问题的快速响应。
在实际的生产现场,设备种类繁多,控制方式多样化,有继电器、PLC、DCS,DNC等。要实现这些设备的数据采集,就需要SCADA支持多种通讯协议。
一般数据采集过程中通常会使用以下几种通讯协议:Modbus、TCP/IP、OPC。
Modbus协议
1Modbus介绍
Modbus协议是一种应用层报文传输协议,包括ASCII、RTU、TCP三种报文类型,协议本身没有定义物理层,只是定义了控制器能够识别和使用的消息结果,而不管他们是经过哪种网络进行通讯的。标准的Modbus协议物理层接口有RS232、RS422、RS485和以太网,采用了Master/Slave(主/从)通讯方式。
2Modbus RTU/SCAII通讯
Modbus(RTU/SCAII)协议的数据通讯采用的是Master/Slave方式。Master发出数据请求消息,Slave接受到正确的消息后向Master发送数据以响应请求。另外,Master也可以直接发生消息修改Slave的数据,实现双向读写。
3ModbusTcp协议
ModbusTcp协议是在TCP/IP上实现Modbus的报文传输。
TCP/IP协议
1TCP/IP介绍
TCP/IP协议在一定程度上参考了OSI的体系结构。OSI模型共有七层,从下到上分别是物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层和应用层。但是这显然是有些复杂的,所以在TCP/IP协议中,它们被简化为了四个层次。
2TCP/IP通讯方式
TCP/IP协议是由网络层的IP协议与传输层的TCP协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网,以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构,每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。
OPC协议
1OPC协议介绍
OPC(Object Linking and Embedding(OLE) for Process Control)是微软公司的对象连接和嵌入技术在过程控制方面的应用。
OPC规范从OLE/COM/DCOM的技术基础上发展而来,并以C/S模式为面向对象的工业自动化软件的开发建立了统一标准,该标准中定义了在基于PC的客户机之间进行自动化数据实时交换的方法。
采用OPC标准后,驱动程序不再由软件开发商开发,而是由硬件开发商根据硬件的特征,将各个硬件设备驱动程序和通讯程序封装成可独立运行或嵌入式运行的数据服务器。
2OPC通讯协议方式
OPC通讯协议不依赖于硬件的系统构成和固有数据,同时利用了一种叫Variant的数据类型,按照应用程序要求提供数据格式。从而实现不同厂家的硬件和系统间的通讯。
Modbus、TCP/IP、OPC协议特点
名称 特点
Modbus(RTU/ASCII)
1公开协议,完全免费
2简单易用,性能稳定
3广泛的知识资源支持
4自适应差
5通讯效率低
ModbusTcp
1免费协议,样板程序多
2实施价格低廉,可以用通用网络组件
3易于集成不同设备
4网络传输能力一般
5实时性较差
TCP/IP
1协议完全开放,免费试用,独立于硬件和 *** 作系统
2不区分网络硬件,局域网和互联网都可以试用
3地址唯一性
4通讯可靠性高,速度快
OPC
1标准化
2需要授权购买授权
3分布式
4组件化
5实时性高
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