从嵌入式系统视角看物联网

2011-03-17 14:15:47来源: 单片机与嵌入式系统应用

摘要: 物联网是微处理器基础上,通用计算机与嵌入式系统发展到高级阶段相融合的产物。物联网有3个源头,即智慧源头、网络源头、物联源头。物联网的物联源头是嵌入式应用系统的4个通道接口。物联网中有众多的物联系统,物联网事件是物联系统中的行为过程。从众多的物联网事件中,可以归纳出物联网的6个行为元素,即物储、物感、物控、物信、物管、物互。物联网与云计算的关系是基础与上层建筑的关系:物联网是智慧地球,云计算是智慧服务。

关键词: 物联网;物联系统;物联网事件;物联网行为元素

中图分类号: TP39文献标识码: A

Embedded System for Internet of Things
He Limin
(Beihang University, Beijing 100191, China)
Abstract: The Internet of Things is the fusion product of generalpurpose computer and embedded system in advanced stage based on microcontroller. The Internet of Things stems from three sources: intelligence, network, and connection of things which is the interface of four channels of embedded application system. There are many systems of things in the Internet of Things. An event is a behavioral process in the system of things. Six behavioral elements are generalized from numerous events, i.e., storage, sensor, controller, information, management and interaction. The relationship between the Internet of Things and cloud computing is that the Internet of Things implies Smart Earth and cloud computing implies smart service.

Key words: Internet of Things; system of things; event; behavioral elements

    物联网与云计算不是概念炒作,是互联网与嵌入式系统发展到高级阶段的融合。物联网涵盖了众多的学科领域,需要从众多学科视角来科学地诠释物联网。作为物联网重要技术组成的嵌入式系统,具有20多年的物联史,嵌入式系统视角有助于深刻地、全面地理解物联网的本质。

1从嵌入式系统看物联网

   
    图1物联网的源头

    物联网是在微处理器基础上,通用计算机与嵌入式系统发展到高级阶段相互融合的产物。物联网囊括了多个学科、具有无限多的应用领域。物联网有3个源头:智慧源头、网络源头、物联源头。智慧源头是微处理器,网络源头是互联网,物联源头是嵌入式系统。科学地定义物联时,必须充分了解这3个源头。图1表示了物联网3个源头的发展史,以及它们之间的相互关系。

    无论是通用计算机还是嵌入式系统,都可以溯源到半导体集成电路。微处理器的诞生,为人类工具提供了一个归一化的智力内核。在微处理器基础上的通用微处理器与嵌入式处理器,形成了现代计算机知识革命的两大分支,即通用计算机与嵌入式系统的独立发展时代。通用计算机经历了从智慧平台到互联网的独立发展道路;嵌入式系统则经历了智慧物联到局域智慧物联的独立发展道路。物联网是通用计算机的互联网与嵌入式系统单机或局域物联在高级阶段融合后的产物。物联网中,微处理器的无限弥散,以“智慧细胞”形式,赋予物联网“智慧地球”的智力特征。因此,必须从3个源头和多学科视角,来科学地定义与诠释物联网。

    与嵌入式系统一样,与物联网相关的学科有微电子学科、计算机学科、电子技术学科,以及无限多的对象应用学科。任何一个学科在诠释物联网时都会出现片面性。在诠释物联网时要有“瞎子摸象”的精神,综合不同的视角,才能逼近事物的真相。

    目前,在寻找物联网的定义时,又会想起那个说不清“嵌入式”含义,基于描述式的嵌入式系统定义。如今物联网定义又面临无法说清“物联”本质的尴尬境地。其根本原因是现代计算机知识革命进入通用计算机与嵌入式系统的独立发展时代后,嵌入式系统没有独立的形态,人们看到的只是通用计算机,看不到嵌入式系统,也不了解嵌入式系统的物联史。

2物联网的物联源头

    物联网的物联源头是嵌入式系统。嵌入式系统诞生于嵌入式处理器,距今已有30多年历史。早期经历过电子技术领域独立发展的单片机时代,进入21世纪,才进入多学科支持下的嵌入式系统时代。从诞生之日起,嵌入式系统就以“物联”为己任,具体表现为:嵌入到物理对象中,实现物理对象的智能化。20年前,笔者在《MCS51系列单片机应用系统设计》[1]一书中提出过单片机应用系统的4个通道接口的概念,它适用于一切嵌入式应用系统,是物联网的物联基础。图2描述了嵌入式系统的物联源头。

    
    图2嵌入式应用系统的物联基础

    在嵌入式处理器或微控制器基础上的嵌入式应用系统,嵌入到物理对象中,给物理对象完整的物联界面。与物理参数相联的是前向通道的传感器接口;与物理对象相联的是后向通道的控制接口;实现人-物交互的是人机交互接口;实现物-物交互的是通信接口。

    从图2可以看出,嵌入式应用系统可以提供多种物联方式。以传感器网为例,传感器不具有网络接入功能,只有通过嵌入式处理器,或嵌入式应用系统,将传统的传感器转化成智能传感器,才有可能通过相互通道的通信接口互联,或接入互联网,形成局域传感器网或广域传感器网。

嵌入式应用系统历经20多年的发展,目前大多具备了局域互联或与互联网的联网功能。嵌入

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关键字:物联网  物联系统  物联网事件  物联网行为元素

编辑:冀凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qrs/2011/0317/article_4826.html
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