物联网与嵌入式系统的关系

摘要

科学发展如浪潮般汹涌向前，万物互联成为现如今的一大焦点，以前的手机仅仅就只是一个通信工具，但是现在，大众对智能手机的依赖性要远远大于其他电子产品，其功能也从简单的通信交流拓展到游戏、摄像、学习、追剧、支付、工作、购物……同时物联网的出现让手机在更多的领域发挥作用，嵌入式系统与物联网的概念相差甚远，但又并非是相互对立，恰恰相反，它们相辅相成。也正是因为嵌入式系统和物联网的结合，让人们的生活变得更简便。本文讨论嵌入式系统与物联网对生活的联系和影响，并分析嵌入式系统在物联网中的作用。

关键词：嵌入式系统
、物联网、应用、

引言

21世纪是互联网时代，没有谁可以从互联网中脱离出去，陶渊明的归隐之心“采菊东篱下，悠然见南山”已不复存在，半天从网络中消失，你的各个联系方式都会“爆炸”，亲朋好友们会以短信轰炸机的方式告诉你，没有互联网，就会与世界脱节。于是，人们利用这一特点，建立了一个庞大而又强大的网络系统，可以说，只要我有网，我的贴身电子产品就可以和所有的智能家电连接在一起。

物联网是目前发展最快，应用最广泛的新型技术，它是基于互联网，专门为互联网和其他电子产品服务的，嵌入式对物联网来讲像一个强力催化剂，进一步推动万物共联智慧地球的脚步。而嵌入式系统独自又在其他领域有着不可或缺的作用，所以，物联网和嵌入式系统并不能单一的定义为谁容纳谁的关系，它们更像是一组巧妙的共存体，相互依存，相互推动其另一方的发展。

一、嵌入式系统

嵌入式系统像是一种特定的计算机系统，[1]以控制、监视、辅助、机器、设备为基础，对应于人们的各种需求而产生，例如教室里用的电脑，车载GPS导航系统，电视，微波炉中都有着嵌入式系统的影子。像一些远程的设备，自动化设备等都有着嵌入式系统的影子。我们生活中经常见到的计算机，笔记本电脑都是通用计算机，而嵌入式系统的开发平台是通用计算机，但是作用平台是不唯一的，是根据用户需求所作出的特殊指定向的。例如收银台所用的收银机系统，就属于嵌入式系统的一种，它并非我们通常使用的计算机系统，而是一种倾向于术业有专攻的特殊平台系统。

嵌入式系统最开始是由一片单片机构成的，单片机的出现也推动了当时电子行业的迅速发展，当时的嵌入式系统主要是对手工工具进行智能化改造，20世纪80年代初Intel公司在它的基础上开发了著名的8051而Motorola公司推出了68Hc05，Zilong公司则转向专门生产Z80单片机，这些含有8位微处理器、RAM、ROM、几个8位串行口，并行口以及两个16位定时器的单片机被应用于消费电子、医用电子、智能控制、通信、仪器仪表和交通出行中。这也大概是单片机最初被应用多个领域的时期。到了20世纪80年代后期，嵌入式计算机的大发展主要归功于软件技术的进步。逐渐开始有了不同的语言，像PL/M，C等一些高级语言，而不是简单的汇编语言。所有的科技前沿必然都是在军事领域先被应用，为改变各种武器系统使用五花八门的专用语言和软件费用不断增加的情况，美军推行Ada语言，开发可重用软件，提高软件生产效率。嵌入式系统一步一步走到今天，条件逐渐变得随意，不再那么苛刻，可应用的领域随着电子产品的不断更新换代也在不断地扩展着，在20世纪时，谁能想到未来有一天天空中会是嵌入式系统的无人机的天下，而现在却又不光是低速无人机，还有穿梭机等各种高端技术产品。在未来，能源技术的发展不知道会不会带来嵌入式系统的喷气式小型超音速速无人机出现。

二、
物联网

可能很多人从物联网这三个字的字面意思中认为物联网最重要的是联网，是互联网的延伸，事实上并非如此，物联网技术架构可以分为三层：感知层、网络层和应用层。感知层大部分由传感器等器件构成，主要功能就是负责物联网系统对外界的感知，获取数据经过网络层进行传输，所以网络层就像一根无形的数据传输线，不断的进行着数据的送入和输出，数据通过网络层送至应用层，再由应用层进行存储和分析，然后以反馈的形式送回到感知层，再由感知层的其他显示系统或语音系统输出。所以，可以得出结论，物联网是一个闭环的系统。

物联网涉及的学科众多，内容也极其广泛，总的来说，[n]一个完善的物联网包含嵌入式技术、计算机网络技术、感知技术、通信技术、智能数据处理技术、智能控制技术、计算机网络技术、位置服务技术、以及信息安全技术。其实物联网作为一个新时代技术的产物，它的定义并没有一个统一的说法。而如今世界科技创新如雨后春笋般不断冒出，于是形成了人工智能、大数据、区块链、虚拟现实等新兴技术相互叠加的科技爆炸时代，计算机技术自出现后就在不断的发展着，从未停下它的脚步，同时，5G的出现让硬核移动网络成为了可能，这些都将推动物联网的发展，并为其注入新的活力。不久将来，物联网定走近千家万户，与AI智能结合在一起，为人类打造新的生存环境。

三、
物联网与嵌入式系统

物联网是多种技术相结合后的产物,[3]而嵌入式系统是一种具有监视、制、计算机、设备运行的一种辅助装置，但是有部分人认为物联网是包含嵌入式系统的，我并不同意这一观点，在我看来，物联网和嵌入式系统是两种不完全相同的技术，并不能笼统的说，谁是包含谁的，在很多方面，比如小孩子的玩具方面，物联网并没有涉及到，而嵌入式却无处不在，一个有规律的闪着灯的小玩具里也许就藏着一个简易的嵌入式系统。不过，物联网却离不开嵌入式系统，上文也有提及，物联网是由嵌入式系统和其他各个技术构成，但是其嵌入式系统所包含的领域过于宽广，我个人认为，应该说物联网必须有嵌入式系统的支持而不是物联网包含嵌入式系统。物联网，如何联网？课堂中所提及，一个WiFi模块就可以搞定，只要电路匹配，再有一个WiFi模块作为基础，再加上相应的专有系统就可以将其它电子产品联网控制，现如今这种技术已经被应用在很多家庭，应用比较出色的就要数小米公司了。小米旗下有很多产品，不仅仅是手机和电脑，还有各种各样的家用电器，甚至最近卖起了文具和载具。小米手机都会默认安装一个叫米家的APP，是的，人们可以通过米家来控制家中所有可以联网的电子产品，小到一个电饭煲，大到一个42寸液晶大彩电。而其他的家电品牌因其技术不够完善，或专注单方面产品，便做不到用一部手机控制家中几乎所有的联网用电器。其实物联网简单的来说就是给电子产品加上WiFi模块，让其联网，然后加上相应的嵌入式系统然后就可以做到与手机或平板电脑连接达到远程控制的目的。

传感器物通过嵌入式系统联网上的应用也十分广泛，传感器能很好地实现模拟信号向数字信号的转变，从而实现数据收集，使物品与物品之间的联系更加紧密、更加符合实际进行信息传递功能，而且随着传感器的更新换代功能增强，也使物联网变得更有效更方便。而智能传感器技术与嵌入式系统息息相关，有关于处理收集信息的系统几乎全要靠嵌入式系统才能让其更好的实现人与物、物与物之间的无误交流。而目前传感器种类从简单的测温测压变得多种多样，可见光传感器、红外线传感器等。[4]但是器件的能力越强大从某种角度来说，它的威胁也可能会随之增大，可能会有人寻找出系统中的bug，通过破译、拦截、篡改手段，给用户造成了相当程度的损失。其主要手段是通过投放病毒、网站等感染系统，进行病毒传播。所以各个领域也要不断地加强和更新计算机和系统的防护系统。例如下载漏洞补丁等，防止人们在使用联网器件时受到恶意攻击。[5]嵌入式物联网也可以通过传感器摄像头等对图像进行采集和探测，阻止一些非法入侵、煤气泄漏、火灾等多种异常状况的发生，然后将接收的信号反馈到主机系统中，再通过网络反馈到用户手中从而有效减少人员伤亡和经济财产损失。

四、
结语

嵌入式系统应用在物联网中并非是被其包含的关系，两者之间的关系在不同的方向有不同的联系，但两者相辅相成共同促进了电子技术的发展与应用，给我们的生活带来了太多的便利，实现了信息化技术与实践的结合，是当代技术领域中较为领先的系统，但是我们也得注意对系统的保护与更新，防止不法分子的侵入，造成不必要的损失，尤其是在将来科技更为发达，每一个器件都连上网的时候，可能一个病毒就可以让一个房子里所有的家电全都瘫痪。在未来的物联网发展中，嵌入式也必将成为物联网发展的先驱，为其铺通道路，让其更好更快的发展。

[1]嵌入式系统在物联网领域中的应用[J]. 宋俊飞,卢鹏羽,贺茂恩.电子技术与软件工程.
2018(02)

[2]OFweek 物联网• 2019年11月09日

[3]嵌入式系统在物联网领域中的应用. 赵文明. 2019

[4]嵌入式系统传感器的设计与应用.许国强.南方机农.2019.12.15

[5] 孟勇涛 . 基于嵌入式系统的物联网网关研究与发现 [J]. 北京邮电大学 ,2012(01).

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