2022年单片机嵌入式系统与物联网V-hlm.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单片机、嵌入式系统与物联网,北京航空航天大学,单片机与嵌入式系统应用杂志社,嵌入式系统联谊会,何立民,1,MCU、嵌入式系统、物联网、云计算的基本概念,嵌入式系统是嵌入到对象体系中的,智能化电子系统,；,嵌入式系统的,智力内核,是半导体,微处理器,；,嵌入式系统与PC机诞生于同一时代，经历了单片微型计算机、微制器阶段，在上世纪末进入嵌入式系统阶段，因此，,SMP,、,MCU,、,SoC是不同发展阶段上的嵌入式系统,；,通用计算机与嵌入式系统是现代计算机的两大分支，,嵌入式系统与互联网相融合将互联网推进到物联网时代,。,云计算是物联网基础上全方位,、,无限时空的软件服务,，是,MCU技术创新与嵌入式应用的高级阶段,2,实时性要求：,物联网的网络特性：,5 物联网交互（物互）,人机交互：物联系统中主观介入（监视、管理、指挥、调度）,物理信息感知：电子标签（RFID）感受对象的物理信息。,1 物联网存储（物储）,定义：物联网是一种通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。,单片机与嵌入式系统应用，2004（1）,实时性要求：,智能家居物联系统：家居电子系统被物联，组成家居体系的安全监测、最优化管理、远程控制的物联系统。,2009年月日，奥巴马就任美国总统后，与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”。,物联网应用中的三个概念：,不了解单片机与嵌入式系统的物联发展史。,互联网、嵌入式系统物联、局域物联网在高级阶段的融合。,物联网中，有无限多的物联系统与物联子系统，例如：,单,片机、嵌入式系统与物联网,嵌入式系统是,物联网的重要组成部分,。,嵌入式系统要有,自己的视角与话语权,。,嵌入式系统30年的发展史就是,物联,与,局域物联网,的发展史。,嵌入式系统普遍网络接入,，,将互联网演变成物联网,。,物联网的,物联源头,是嵌入式系统，,智慧源头,是微处理器，,服务体系,是云计算。因此，在物联网领域中，嵌入式系统应有自己的视角与话语权。,3,单片机、嵌入式系统与物联网,1.物联网的有关,概念,2.寻找物联网的,源头,3.物联网与,物联网事件,4.物联网事件的,行为元素,5.物联网与,云计算,4,1.物联网的有关概念,物联网与智慧地球,不是概念炒作,，是互联网与嵌入式系统在,高级阶段的融合,。,目前对物联网的,定义还不太成熟,（只有通信视角的定义）。物联网相关的概念有传感网、智慧地球。,5,1.物联网的有关概念,1.1 传感网,1999年，中科院启动了,传感网,的研究和开发。为我国在物联网领域争得了话语权。,1.2 物联网,2005年，国际电信联盟（ITU）发布了ITU互联网报告2005：物联网。报告指出，无所不在的“,物联网,”,通信时代,即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交互。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。,6,1.物联网的有关概念,1.4 物联网定义,定义：,物联网是一种通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网就是“物物相连的互联网”。第一，,物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展,；第二，,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯,。,8,2.寻找物联网的源头,物联网有,三个源头,：,即,智慧源头,、,网络源头,、,物联源头,2.1 物联网的,智慧源头,2.2 物联网的,网络源头,2.3 物联网的,物联源头,10,2.寻找物联网的源头,2.1 物联网的,智慧源头,智慧源头是,微处理器,：,2006年统计：通用微处理器,8亿,，嵌入式处理器,5000亿,有,两种智慧方式,：,通用微处理器,智慧平台,：通用计算机桌面系统与互联网,嵌入式系统的,智慧嵌入,：单片机与嵌入式应用系统。,智能芯片、智能化工具与智能化设备,智慧地球,构建方式：,智慧平台,的,智慧互联,与,智慧嵌入,的,智慧物联,。,11,2.寻找物联网的源头,2.2 物联网的,网络源头,物联网的两个,网络源头,：,通用计算机的,互联网,（无限时空、全球网罗）,嵌入式系统的,局域物联网,（物理参数、物理对象被网罗）,物联网的,网络特性,：,无限时空,、,智慧网络,、,全球网罗,、,网罗及物,物联网网络,发展进程：,互联网、,嵌入式系统,物联,、,局域物联网,在高级阶段的融合。,（请看下图）,12,2.寻找物联网的源头,20世纪70年代末,，微处理器基础上现代计算机的,两大分支,两大分支的,互联网,与,物联、物联局域网,的独立发展时代,两大分支在高级阶段相互融合的,物联网,与,云计算,时代,13,2.寻找物联网的源头,2.3 物联网的,物联源头,物联源头是,嵌入式系统,对象,物联、,信息,物联。,嵌入式系统有,四个物联界面,感知,物联、,物控,物联、,人-物,互联、,物物,互联,14,2.寻找物联网的源头,感知,物联,物理信息,感知：电子标签（RFID）感受对象的物理信息。,物理参数,感知：传感器感受对象的静态参数、动态参数信息。,时空信息,感知：GPS给予物理对象进行时空标定。,物控,物联,物理对象,管控：物理对象的,行为控制,人-物,互联,人机交互,：物联系统中主观介入（监视、管理、指挥、调度）,物-物,互联,物理对象交互,：物联系统中物理对象上、下，左、右的交互,15,3.物联网与物联网事件,物联网应用中的三个概念：,物联,系统,、物联网,事件,、物联网事件,行为进程,。,3.1 物联网中的,物联系统,3.2 物联系统中的,物联网事件,3.3 物联网事件的,行为进程,3.4 物联网事件的,实时性要求,16,3.物联网与物联网事件,交通管理,物联系统：,由人、车、域市交管系统组成的交通事故处理、道路运行管理、行车安全监测等物联系统。,医疗救助,物联系统：,个人监护系统、医院医护系统、医疗设备、医生等，共同组成一个远程医疗救助体系。,还可以举出许多物联系统、物联子系统。,物联网是,智慧地球,，人有,智慧大脑,大脑能想象出来的东西,，,智慧地球都能做到。,18,3.物联网与物联网事件,3.2 物联系统中的,物联网事件,物联网事件是,物联系统中的某个特定行为事件,。,例如：,交通管理,物联系统中的物联网事件,：,某个交通违章事件、某交通事故、某个交通管理措施、某个公路车辆调度措施。,智能家居,物联系统中的物联网事件,：,某个远程控制家用电器的事件、某个报警事件、某个远程查表、,收费事件等。,19,3.物联网与物联网事件,3.3 物联网事件的,行为进程,物联网事件的三个行为进程：,事件,激励,、信息,处理,、,响应,输出,事件激励,：,物联网事件激发因素。有,主动激励,、,被动激励,。,信息处理,：,各个处理器（通用计算机与嵌入式系统）环节上,的信息处理过程。,响应输出,：,对激励要求的的最终反应。,有,实时响应,、,准实时响应,。,20,3.物联网与物联网事件,以智能家居为例：,*,事件,激励,：,主动,激励,远程家电控制,被动,激励,家居失火,*,信息处理,：,界面,信息处理,物联系统,进入许可,，,许可认证,综合,信息处理参数与信息的数字处理,*,响应输出,：,实时,响应,火災、入室盗窃,报警,准实时,响应,空调、微波炉,定时启动,21,3.物联网与物联网事件,3.4 物联网事件的,实时性,实时性要求：,物联网事件中，,激励对响应的时间要求,。,实时性是物联网的重要品质指标,实时响应,：物联网事件的即时响应要求,准实时响应,：物联网事件的指定时间响应要求,物联网事件中的,主要耗时环节,网络,带宽,（信号的传输耗时与,排队耗时,）,软件运行,时间（,指令周期,的时间耗费,）,22,4.物联网事件的行为元素,行为元素,是物联网事件中的典型行为过程,物联网行为元素有：,物储,、,物感,、,物控,、,物管,、,物互,。,4,.1 物联网,存储,（物储）,4.2 物联网,传感,（物感）,4.3 物联网,控制,（物控）,4.4 物联网,管理,（物管）,4.5 物联网,交互,（物互）,23,4.物联网事件的行为元素,4.1 物联网存储,（,物储,）,源头,：真实世界物质的数字化的网络存储,方式,：“0、1”数字符号的量子化存储，与具体物质无关,电子化,信息存储,：个人信息，财、物信息存储。,数字化,虚拟存储,：真实世界的虚拟电子存储，,如，网上银行、购物系统、交管系统、认证系统等。,虚实,交互存储,：物理认证基础上的数字化虚拟存储。,如，集成电路、IP核、系统电路交易中的的数字化虚拟存储、传递与FPGA的物理认证,数字,文件存储,：图片、音视频资料存储，有效证件存储,24,4.物联网事件的行为元素,4.2 物联网传感,（,物感,）,源头：,嵌入式系统,传感器接口的感知能力,方式：,智能传感器、智能化工具的物感或网络物感。,4.3 物联网控制,（,物控,）,源头：,嵌入式系统,控制接口的控制能力,方式：,远程对象控制、嵌入式系统软件远程升级、局域网的远,程控制、远程机器人操作等。,25,4.物联网事件的行为元素,4.4 物联网,管理,（物管）,源头,：,互联网,的数据库、信息流、数据流管理平台。,方式,：,数据流管理、数据库互联、数据信息认证、信息流通,许可等,安全性管理,与,经营性管理,。,4.5 物联网,交互,（物互）,源头,：,嵌入式系统,的四个物联界面：人机界面、传感界面、,控制界面、通信界面。,方式,：,人、物、网（广域、局域）的,多种交互行为,。,26,5.物联网与云计算,物联网与云计算是,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,物联网是,物联体系,，云计算是,软件服务,云计算是,物联网时代,全方位、无限时空的,全球服务体系,27,结束语,1.互联网、物联网、云计算都是,概念创新,，其重要性远在技术创新、方法创新之上。概念创新起着科技发展的,统帅作用,。,2.物联网、云计算都是,多学科的综合领域,。不同学科视角不同。应综合不同领域的专家视角。,切忌一家之言,。,3.集成电路、微处理器、现代计算机（通用计算机与嵌入式系统）是现代科技之本。应加强对集成电路、微处理器、现代计算机的,深层原理,与,发展史,研究。,4.,嵌入式系统是物联网,、,云计算的重要技术基础,。应该认真研究物联网、云计算的嵌入式系统源头，以及物联网、云计算中嵌入式系统的软硬件技术。,28,参考文献,1何立民，,从资本经济到知识经济,，,北航空航天大学出版社，2010（8）,2何立民，“,从嵌入式系统视角看物联网,”，,单片机与嵌入式系统应用，2010（10）,3何立民，“,嵌入式系统的定义与发展历史,”，,单片机与嵌入式系统应用，2004（1）,4何立民，“,从嵌入式系统看现代计算机产业革命,”，,单片机与嵌入式系统应用，2008（1）,5何立民，“,嵌入式系统支柱学科的交叉与融合,”，,单片机与嵌入式系统应用，2008（5）,6何立民，“,微处理器智力内核使一切成为可能为,”，,电子产品世界，2009（1）,29,谢谢大家,30,