物联网技术体系覆盖多个层次与领域,蕴含着新的技术趋势、挑战与机遇,包括更小、更省电、更智能、更便宜的传感器技术的发展,适应于复杂环境的面向多类型感知数据的无线通讯技术的发展,物联网中间件与平台技术的发展,云计算、边缘计算、分析与优化技术在物联网中的融合与应用,面向社会需求的物联网应用创新……
人工智能、大数据、云计算和物联网的未来发展值得重视,均为前沿产业
物联网,物物相连的互联网,一种在互联网基础上延伸及扩展到物与物之间并进行信息交换与通信的网络。物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮,是未来一片浩瀚的蓝海。
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。
物联网的体系结构可以分为感知层,网络层和应用层三个层次。
感知层。是物联网发展和应用的基础,包括传感器或读卡器等数据采集设备、数据接入到网关之前的传感器网络。感知层以RFID、传感与控制、短距离无线通信等为主要技术,其任务是识别物体和采集系统中的相关信息,从而实现对“物”的认识与感知。
网络层。是建立在现有通信网络和互联网基础之上的融合网络,网络层通过各种接入设备与移动通信网和互联网相连,其主要任务是通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现信息的传输、初步处理、分类、聚合等,用于沟通感知层和应用层。目前国内通信设备和运营商实力较强,是我国互联网技术领域最成熟的部分。
应用层。是将物联网技术与专业技术相互融合,利用分析处理的感知数据为用户提供丰富的特定服务。应用层是物联网发展的目的。物联网的应用可分为控制型、查询型、管理型和扫描型等,可通过现有的手机、电脑等终端实现广泛的智能化应用解决方案。
资料拓展:
物联网的整个结构可分为射频识别系统和信息网络系统两部分。射频识别系统主要由标签和读写器组成,两者通过RFID空中接口通信。读写器获取产品标识后,通过internet或其他通讯方式将产品标识上传至信息网络系统的中间件,然后通过ONS解析获取产品的对象名称,继而通过EPC信息服务的各种接口获得产品信息的各种相关服务。整个信息系统的运行都会借助internet的网络系统,利用在internet基础上的发展出的通信协议和描述语言。
因此我们可以说物联网是架构在internet基础上的关于各种物理产品信息服务的总和。从应用角度来看,物联网中三个层次值得关注,也即是说,物联网由三部分组成:一是传感网络,即以二维码、RFID、传感器为主,实现对“物”的识别。二是传输网络,即通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输与计算。三是应用网络,即输入输出控制终端。
物联网是一个非常先进的、综合性的和复杂的系统。其最终目标是为单个产品建立全球的、开放的标识标准,并实现基于全球网络连接的信息共享。物联网主要由六方面组成:EPC编码、EPC标签、识读器、Savant(神经网络软件)、对象名解析服务(Object NamingService:ONS)和实体标记语言(Physical Markup Language PML)。aEPC编码。EPC编码是物联网的重要组成部分。它是对实体及实体的相关信息进行代码化通过统一并规范化的编码建立全球通用的信息交换语言。EPC编码是EANUCC在原有全球统一编码体系基础上提出的新一代的全球统一标识的编码体系,是对现行编码体系的一个补充。EPC编码有3类7种类型,分别为EPC-64- I、EPC-64- II、EPC-64-III,EPC-96- I、EPC-256- I、EPC-256-II、EPC-256-111。
b射频识读器。在射频识别系统中,射频读写器是将标签中的信息读出,或将标签所需要存储的信息写入标签的装置。射频读写器是利用射频技术读取标签信息、或将信息写入标签的设备。读写器读出的标签的信息通过计算机及网络系统进行管理和信息传输。
c神经网络软件(Savant)。每件产品都加上RFID标签之后,在产品的生产、运输和销售过程中,识读器将不断收到一连串的产品电子编码。整个过程中最为重要、同时也是最困难的环节就是传送和管理这些数据。Auto-ID中心提出一种名叫Savant的软件中间件技术,相当于该新式网络的神经系统,负责处理各种不同应用的数据读取和传输。
d对象名解析服务(ObjectN ame Service对象名服务,简称ONS)EPC标签对于一个开放式的、全球性的追踪物品的网络需要一些特殊的网络结构。因为标签中只存储了产品电子代码,计算机还需要一些将产品电子代码匹配到相应商品信息的方法。这个角色就由对象名称解析服务担当,它是一个自动的网络服务系统。
e实体标记语言(PhysicalM arkupLanguage物理标识语言,简称PML)oEPC产品电子代码识别单品,但是所有关于产品有用的信息都用一种新型的标准计算机语言—实体标记语言(PML)所书写,PML是基于为人们广为接受的可扩展标识语言(XM功发展而来的。PML提供了一个描述自然物体,过程和环境的标准,并可供工业和商业中的软件开发、数据存储和分析工具之用。它将提供一种动态的环境,使与物体相关的静态的、暂时的、动态的和统计加工过的数据可以互相交换。因为它将会成为描述所有自然物体、过程和环境的统一标准,PML的应用将会非常广泛,并且进入到所有行业。:物联网是一个非常先进的、综合性的和复杂的系统。其最终目标是为单个产品建立全球的、开放的标识标准,并实现基于全球网络连接的信息共享。物联网主要由六方面组成:EPC编码、EPC标签、识读器、Savant(神经网络软件)、对象名解析服务(Object Nami
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