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時(shí)間：2023-11-27 10:11:42
序論：速發(fā)表網(wǎng)結(jié)合其深厚的文秘經(jīng)驗(yàn)，特別為您篩選了11篇物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式技術(shù)范文。如果您需要更多原創(chuàng)資料，歡迎隨時(shí)與我們的客服老師聯(lián)系，希望您能從中汲取靈感和知識(shí)！
前言：所謂的物聯(lián)網(wǎng)就是將所有信息通過(guò)信息傳感器等設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理的一種概念。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，各學(xué)校中的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)有了更廣闊的發(fā)展空間，同時(shí)各界也對(duì)此提出了更高的要求。
一、物聯(lián)網(wǎng)概念及與嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的關(guān)系
（一）物聯(lián)網(wǎng)概念
物聯(lián)網(wǎng)是基于互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)電信網(wǎng)之上的信息承載體。我國(guó)在上世紀(jì)末開始了物聯(lián)網(wǎng)的研究與開發(fā)，屬于世界前列的研究國(guó)家。物聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)，為傳統(tǒng)思維開辟了一條新道路，傳統(tǒng)的思維是將物理基礎(chǔ)設(shè)施和IT基礎(chǔ)設(shè)施分開，而在物聯(lián)網(wǎng)中，會(huì)將物理基礎(chǔ)設(shè)施與計(jì)算機(jī)設(shè)備技術(shù)整合連接。物聯(lián)網(wǎng)也是一種網(wǎng)絡(luò)概念，是與互聯(lián)網(wǎng)相互依存的一種網(wǎng)絡(luò)事物，沒(méi)有互聯(lián)網(wǎng)的依托，物聯(lián)網(wǎng)無(wú)從談起。
（二）物聯(lián)網(wǎng)與嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的關(guān)系
學(xué)校開設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)課程，是為滿足社會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的需要。計(jì)算機(jī)專業(yè)的嵌入式系統(tǒng)是一門重要的專業(yè)課程，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)融入了物聯(lián)網(wǎng)中，并且成為了物聯(lián)網(wǎng)用中可實(shí)現(xiàn)感知和控制所不可缺少的平臺(tái)。
二、物聯(lián)網(wǎng)對(duì)嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)的影響
現(xiàn)在高校中的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)并不是一個(gè)基礎(chǔ)教學(xué)，而是需要建立在數(shù)字電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)組成原理、微機(jī)接口等其他課程基礎(chǔ)之上的一門學(xué)科。目前我國(guó)大部分院校中嵌入式系統(tǒng)教學(xué)大體分為兩大類：硬件類與軟件類。隨著嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，軟硬件程序也相對(duì)復(fù)雜化。由于高校中設(shè)計(jì)的課程是根據(jù)學(xué)生的專業(yè)方向來(lái)考慮，因此，計(jì)算機(jī)專業(yè)中的嵌入式系統(tǒng)課程受到了課時(shí)的限制，然而嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)知識(shí)更新迅速，與各種高科技都有相同性，需要緊跟產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不斷的更新教學(xué)內(nèi)容，提升學(xué)生的技術(shù)。但由于受到了課時(shí)的限制，嵌入式系統(tǒng)教學(xué)并沒(méi)有及時(shí)根據(jù)應(yīng)用發(fā)展來(lái)改變教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)思路。嵌入式系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)等技術(shù)相結(jié)合的一個(gè)綜合系統(tǒng)，特點(diǎn)是其體積小、集成功能強(qiáng)、外接口多，在工業(yè)、通信、電子、便攜設(shè)備等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。高校中的嵌入式系統(tǒng)課程主要是培養(yǎng)學(xué)生嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)的初級(jí)能力，隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入到了嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)中，讓學(xué)生從“單機(jī)”轉(zhuǎn)變成“互聯(lián)”，從“個(gè)體智能”轉(zhuǎn)變到“群體智能”。因此，嵌入式系統(tǒng)專業(yè)的學(xué)生或設(shè)計(jì)人員，基礎(chǔ)知識(shí)非常重要，但同樣重要的是，必須通過(guò)基礎(chǔ)知識(shí)不斷的學(xué)習(xí)新技術(shù)、新挑戰(zhàn)、新要求，這便需要物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，對(duì)于高校來(lái)說(shuō)，面向物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)是種發(fā)展趨勢(shì)，需要對(duì)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容和方式及時(shí)做出適當(dāng)調(diào)整，提高課堂效率，提升學(xué)生技術(shù)水平，使課程應(yīng)用性更強(qiáng)。
三、嵌入式系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革
隨著嵌入式計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，硬件成本逐漸降低，軟件成本逐漸提高，而軟件的應(yīng)用作用與地位也非常重要。
（一）理論性教學(xué)意義
高校中的嵌入式系統(tǒng)理論教學(xué)的目標(biāo)是對(duì)嵌入式微處理器、嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用、方法，加入到嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)開發(fā)技術(shù)。一般課程布置在15課時(shí)左右。嵌入式教學(xué)的主要課程內(nèi)容有：嵌入式系統(tǒng)理論概述、ARM內(nèi)核嵌入微處理器、嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。
（二）面向物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)
1.層次化實(shí)驗(yàn)
嵌入式教學(xué)明確了教學(xué)方向，通過(guò)理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，進(jìn)一步提升動(dòng)手實(shí)踐能力。一般的嵌入式實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)都包括以太網(wǎng)接口、GPS算逑定位系統(tǒng)接口、CAN總線接口等。通過(guò)這幾個(gè)接口和物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用背景，可以設(shè)計(jì)出三種不同層次的設(shè)計(jì)。這三種實(shí)驗(yàn)層次由淺入深，分別應(yīng)對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其組織形式也不同。如表1所示。
2.項(xiàng)目實(shí)踐環(huán)節(jié)
項(xiàng)目實(shí)踐環(huán)節(jié)能夠提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力，通過(guò)課堂分組教學(xué)，將物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)置成不同題目，分別交給各個(gè)小組進(jìn)行模擬實(shí)踐開發(fā)。比如“GPS數(shù)據(jù)采集與處理”的實(shí)踐，需要通過(guò)將nC/OS操作系統(tǒng)移植，將多重任務(wù)從GPS接口中讀取數(shù)據(jù)，并制成UDP數(shù)據(jù)包，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送。這期間，學(xué)生分別負(fù)責(zé)各部分，不僅在實(shí)踐中學(xué)習(xí)技術(shù)，還能夠提升學(xué)生的合作性。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)硬件如圖2所示。
學(xué)生通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的實(shí)踐模擬活動(dòng)，開闊了學(xué)習(xí)的視野、擴(kuò)展了學(xué)習(xí)內(nèi)容，在學(xué)習(xí)與實(shí)踐中，能夠更好的運(yùn)用，并且提升了學(xué)生的興趣愛(ài)好及團(tuán)隊(duì)合作精神。在學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)或結(jié)課設(shè)計(jì)中也布置相關(guān)實(shí)踐內(nèi)容，讓學(xué)生能夠自主學(xué)習(xí)、自主探索，為日后的就業(yè)打好基礎(chǔ)。
結(jié)論：物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與嵌入式教學(xué)的相結(jié)合，將嵌入式教學(xué)的內(nèi)容更加完善、實(shí)驗(yàn)更加具體，擴(kuò)展了學(xué)生的知識(shí)面，教師在理論授課中加入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)知識(shí)，讓學(xué)生充分了解物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式系統(tǒng)知識(shí)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行層次化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)課程需要循序漸進(jìn)，由淺入深，先擴(kuò)充基礎(chǔ)，在激發(fā)興趣，最后實(shí)現(xiàn)高層次的實(shí)踐技術(shù)，為學(xué)生的學(xué)習(xí)與就業(yè)作出相應(yīng)貢獻(xiàn)。
科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，信息技術(shù)也隨之崛起。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是本世紀(jì)最有發(fā)展前途的信息技術(shù)之一。網(wǎng)絡(luò)通過(guò)各種方式將越來(lái)越多的“物”接入其中，加大了信息之間的交流、互換、利用以及傳輸功能。隨著各種“物”加入，網(wǎng)絡(luò)逐漸壯大，在壯大的同時(shí)，越來(lái)越多的復(fù)雜問(wèn)題也隨之產(chǎn)生。網(wǎng)絡(luò)的壯大對(duì)我們的新信息技術(shù)構(gòu)架以及信息理論提出了更高的要求。
物聯(lián)網(wǎng)是信息技術(shù)的產(chǎn)物，剛崛起不久，所以國(guó)內(nèi)和國(guó)外對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究與開發(fā)都還在起步階段。近幾年來(lái)，我國(guó)研究人員不斷對(duì)物聯(lián)網(wǎng)各方面的信息技術(shù)進(jìn)行研究和探索，取得了很大的成就。
1.嵌入式系統(tǒng)
近年來(lái)，信息技術(shù)發(fā)展迅速，人們對(duì)信息技術(shù)的要求越來(lái)越高，對(duì)信息技術(shù)的產(chǎn)品也越來(lái)越關(guān)注，通常消費(fèi)者都把產(chǎn)品應(yīng)用的系統(tǒng)當(dāng)做選擇產(chǎn)品的指標(biāo)，在我們的生活，隨處都是嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品，比如微波爐、電腦、手機(jī)等產(chǎn)品。隨著嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)逐漸廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。可是人們對(duì)嵌入式系統(tǒng)的了解甚少，嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)成，離不開計(jì)算機(jī)和嵌入性以及專用性這三大基本要素。
嵌入式系統(tǒng)是硬件和軟件的結(jié)合，用來(lái)控制、監(jiān)視，幫助裝置、設(shè)備以及機(jī)器運(yùn)行的一種裝置，也可以說(shuō)是包含了所有機(jī)械的附屬裝置。
嵌入式系統(tǒng)是一種在對(duì)象體系里嵌入，對(duì)技術(shù)、功耗以及體積和可靠性都有很嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)是一種在應(yīng)用系統(tǒng)里進(jìn)行嵌入的技術(shù)。嵌入式系統(tǒng)把計(jì)算機(jī)當(dāng)做處理信息的部件，將實(shí)際工程中的應(yīng)用內(nèi)容作為中心，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)作為基礎(chǔ)技術(shù)，然后根據(jù)應(yīng)用對(duì)象的特點(diǎn)，對(duì)軟硬件進(jìn)行裁剪，從而使軟硬件滿足應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)軟硬件功能的要求。嵌入式系統(tǒng)技術(shù)可以對(duì)物體的信息進(jìn)行感知和處理以及傳輸，使得物體智能化，擁有一些感知、計(jì)算、執(zhí)行能力，使物體與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)物物和人物對(duì)話。物聯(lián)網(wǎng)急需嵌入式技術(shù)系統(tǒng)的支持。
2.物聯(lián)網(wǎng)
隨著互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)不斷迅速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)獲得了廣大的發(fā)展空間。在我們?nèi)粘Ｉ钪?，很多行為活?dòng)的實(shí)現(xiàn)都離不開物聯(lián)網(wǎng)。
物聯(lián)網(wǎng)是利用專門的技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)物物連接、信息通信。物聯(lián)網(wǎng)是對(duì)物品進(jìn)行智能化管理和操作的網(wǎng)絡(luò)。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)融合多種已有技術(shù)而成，最主要的融合技術(shù)有EPC以及RFID技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)一共包含了三層，分別是感知層和網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層。最底層屬于感知層，感知層主要用到的技術(shù)是二維碼和RFID以及傳感器等技術(shù)，主要任務(wù)是將與物有關(guān)的信息采集起來(lái)，這些信息主要指的是用與傳感器和攝像頭等有關(guān)設(shè)備所采集的相關(guān)信息，然后將采集到的信息用無(wú)線或者有線傳輸技術(shù)傳到網(wǎng)關(guān)設(shè)備當(dāng)中。中間層屬于網(wǎng)絡(luò)層，網(wǎng)絡(luò)層需要用到的技術(shù)主要有無(wú)線傳感器和移動(dòng)通信以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)層主要是將和物有關(guān)系的信息進(jìn)行可靠、安全的傳輸和處理，一般由一些專用網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)充當(dāng)。最高層屬于應(yīng)用層，應(yīng)用層主要作用是提供感知信息服務(wù)給手機(jī)和電腦還有某些終端設(shè)備。
3.嵌入式系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)系與區(qū)別
嵌入式系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)之間既有區(qū)別，又有聯(lián)系，從功能的角度來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)有傳輸、處理和交互的功能，將通用系統(tǒng)和多種專用系統(tǒng)集于一體。嵌入式系統(tǒng)指的是嵌入對(duì)象體系的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。二者相比較而言，嵌入式系統(tǒng)的的功能更具有針對(duì)性，主要是實(shí)現(xiàn)具有單一特性的功能。嵌入式系統(tǒng)的功能包含于物聯(lián)網(wǎng)的功能中，隨著嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的功能越來(lái)越復(fù)雜，已發(fā)展成可以直接將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入其中。
在技術(shù)上，嵌入式系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)所融合的技術(shù)很相像，而且嵌入式系統(tǒng)包含于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，很多方面的技術(shù)都必須有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，但不一定含有嵌入式系統(tǒng)。
所有可以加入智能處理信息技術(shù)以及提升系統(tǒng)通信能力的設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)都可以應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中，嵌入式系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)的相似度非常的大，只有標(biāo)簽識(shí)別模塊是嵌入式系統(tǒng)所不具備的。
4.嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)
從技術(shù)的角度看，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展發(fā)揮了很大的推動(dòng)作用。兩個(gè)互相連接的事物，必須存在智能這一特點(diǎn)，才能達(dá)到物物連接的目的，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)有效的將計(jì)算機(jī)與物進(jìn)行連接、融合，使得物擁有了將信息進(jìn)行交換的能力。從專業(yè)的角度來(lái)看，物與物的連接實(shí)際上是嵌入式系統(tǒng)的終端將效果發(fā)揮出來(lái)的結(jié)果，實(shí)際上，物聯(lián)網(wǎng)是由智能終端形成的網(wǎng)絡(luò)化形式。
主要有傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)、智能技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)四種技術(shù)將嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)中體現(xiàn)出來(lái)。
4.1 嵌入式智能傳感器技術(shù)的應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng)需要利用傳感器技術(shù)才能將物物連接的功能實(shí)現(xiàn)，智能化傳感器技術(shù)輕松的將物物連接功能實(shí)現(xiàn)。智能傳感器技術(shù)是近幾年發(fā)展起來(lái)的新型技術(shù)，由于嵌入式技術(shù)的支持，智能傳感器技術(shù)發(fā)展迅速，逐漸被廣泛應(yīng)用。智能傳感器有計(jì)算、通信和判斷等功能，它的通信功能不僅可以與互聯(lián)網(wǎng)相連，還可以與2G或者3G網(wǎng)絡(luò)通信，對(duì)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的通信功能起著非常重要的作用。
4.2 嵌入式RFID技術(shù)的應(yīng)用
感知節(jié)點(diǎn)是物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)關(guān)鍵位置，這一關(guān)鍵位置融合了傳感器和嵌入式等技術(shù)，尤其是對(duì)RFID技術(shù)的融合。
可將RFID系統(tǒng)分成兩大部分，分別是閱讀器和標(biāo)簽，每個(gè)標(biāo)簽都有一個(gè)唯一標(biāo)識(shí)碼，然后把標(biāo)簽安裝于物體上，閱讀器的作用是發(fā)射專門的無(wú)線信號(hào)將電路上的標(biāo)簽觸發(fā)出來(lái)，然后讀取標(biāo)簽上的標(biāo)識(shí)碼。電子標(biāo)簽不需要額外電量，大大降低了制造成本的同時(shí)還減小了標(biāo)簽體積，大大方便了物體運(yùn)輸。RFID系統(tǒng)可以很好對(duì)物體進(jìn)行跟蹤和檢測(cè)，所以物流、醫(yī)療還有交通等行業(yè)都會(huì)廣泛應(yīng)用這一系統(tǒng)。
借助嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的RFID系統(tǒng)，有低耗能化、物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)和微型化的特點(diǎn)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的功能實(shí)現(xiàn)起著非常重要的作用。
4.3 嵌入式智能技術(shù)的應(yīng)用
嵌入式智能技術(shù)可以隨著外界環(huán)境因素的變化而使物體產(chǎn)生相應(yīng)的變化，嵌入式智能技術(shù)的這一特點(diǎn)在智能家居安防系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。
家居安防系統(tǒng)由四個(gè)主要部分組成，分別是通信、智能主機(jī)和探測(cè)器、控制器。探測(cè)器可分人體探測(cè)和手動(dòng)遙控、圖像采集等。主要用于對(duì)室內(nèi)的異常情況進(jìn)行探測(cè)，然后將探測(cè)出的信息輸入智能主機(jī)，智能主機(jī)按照原定的處理規(guī)則對(duì)信息進(jìn)行判斷和處理，將處理出來(lái)的信息發(fā)送給相關(guān)人員，讓相關(guān)人員及時(shí)對(duì)異常情況進(jìn)行處理。
5.結(jié)束語(yǔ)
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)嵌入式系統(tǒng)的依賴越來(lái)越大，為了能推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，離不開嵌入式系統(tǒng)的支撐，嵌入式系統(tǒng)融合入物聯(lián)網(wǎng)中，為我們的生活和工作帶來(lái)了更多新產(chǎn)品和更優(yōu)質(zhì)服務(wù)。
參考文獻(xiàn)
[1]何立民.從嵌入式系統(tǒng)視角看物聯(lián)網(wǎng)[J].業(yè)界論壇， 2012.
答：回顧計(jì)算與應(yīng)用的三次發(fā)展浪潮，第一次浪潮始于大型機(jī)時(shí)代，產(chǎn)生于上世紀(jì)80年代。第二階段以PC機(jī)為主，始于上世紀(jì)90年代初，由于PC互聯(lián)，誕生了互聯(lián)網(wǎng)。第三個(gè)階段是無(wú)處不在的泛在計(jì)算，產(chǎn)生了物聯(lián)網(wǎng)。
但物聯(lián)網(wǎng)的成熟還要有個(gè)過(guò)程，估計(jì)需要一二十年才會(huì)有相應(yīng)的應(yīng)用模式。首先，90年代末，我們談?wù)撉度胧较到y(tǒng)（后PC），2009年提出了智慧地球、物聯(lián)網(wǎng)。預(yù)計(jì)應(yīng)該再過(guò)七八年才會(huì)出現(xiàn)今天互聯(lián)網(wǎng)一樣的成功商業(yè)模式。
我們可以回顧第二次浪潮是怎么走過(guò)來(lái)的：PC機(jī)出現(xiàn)十年后才有了互聯(lián)網(wǎng)；Yahoo開創(chuàng)了互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的成功商業(yè)模式，后來(lái)Google和阿里巴巴等成功運(yùn)行了這種商業(yè)模式，前后歷時(shí)十左右。因此要誕生一種成功的商業(yè)模式需要時(shí)間。在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中，首先要發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的雅虎，找到成功的商業(yè)模式。
問(wèn)：物聯(lián)網(wǎng)為嵌入式系統(tǒng)帶來(lái)哪些機(jī)會(huì)？
答：物聯(lián)網(wǎng)包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。實(shí)際上，最下面的感知層在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈里只占8%，感知層包括RFID、傳感器等物理設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)層，即系統(tǒng)集成的費(fèi)用、價(jià)值只占20%～30%。因此，物聯(lián)網(wǎng)里硬設(shè)備/看得到的東西在產(chǎn)業(yè)鏈里只占30%～40%，真正的產(chǎn)業(yè)效應(yīng)是在應(yīng)用和服務(wù)，即軟件產(chǎn)業(yè)上?？梢?，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)不是生產(chǎn)型的產(chǎn)業(yè)，而是信息服務(wù)的產(chǎn)業(yè)，這是物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)。例如，提出智慧地球的公司不是芯片公司，而是做信息服務(wù)的IBM公司。
問(wèn)：物聯(lián)網(wǎng)有哪些關(guān)鍵技術(shù)？
答：物聯(lián)網(wǎng)是信息和物理的融合。美國(guó)把CPS（信息融合物理系統(tǒng)， Cyber-Physical Systems）作為計(jì)算機(jī)的一個(gè)顛覆性的革命而提出來(lái)。因?yàn)楝F(xiàn)在有了計(jì)算機(jī)，它的處理對(duì)象是數(shù)字的。而物聯(lián)網(wǎng)/CPS要處理的對(duì)象是連續(xù)的，跟時(shí)間有關(guān)，原有的計(jì)算體系實(shí)際上已不適合物聯(lián)網(wǎng)/ CPS。
問(wèn)：CPS有何特征？
答：CPS融合了3C：計(jì)算、通信和控制。尤其控制很重要，因?yàn)樗械脑O(shè)備都要控制，因此需要嵌入式系統(tǒng)。
但是難點(diǎn)有幾個(gè)：⒈對(duì)象現(xiàn)在不是靜態(tài)的，而是動(dòng)態(tài)的。⒉嵌入式設(shè)備要連起來(lái)，這不是一件簡(jiǎn)單的事情。很多人一定還記得，比爾蓋茨在90年代末曾提出了維納斯計(jì)劃，要實(shí)現(xiàn)智能家庭/智能冰箱/智能洗衣機(jī)等聯(lián)網(wǎng)，最后以失敗告終。這其中有兩個(gè)原因，第一是不合時(shí)機(jī)；第二，一些設(shè)備本身不具備聯(lián)網(wǎng)、瀏覽器等功能。這怎么辦？人們?cè)诳偨Y(jié)了這些功能之后，就提出了信息平臺(tái)的中間件OSGi（Open Service Gateway Initiative）架構(gòu)，由眾多公司和機(jī)構(gòu)組成了開源組織——OSGi聯(lián)盟，針對(duì)汽車電子、家庭網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)設(shè)備和工業(yè)環(huán)境等特定領(lǐng)域的與互聯(lián)網(wǎng)連接的中間件。
問(wèn)：成功的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該是什么樣？
答：必定有一朵“云計(jì)算”；否則將會(huì)是一堆廢銅爛鐵。同時(shí)，云計(jì)算要有地上具體應(yīng)用的對(duì)象；否則將是一朵浮云。
目前云計(jì)算已在日本落地。汽車已成信息終端：通過(guò)云計(jì)算平臺(tái)GAE（Google App Engine） 實(shí)現(xiàn)汽車遠(yuǎn)程信息服務(wù)；還有新型急救醫(yī)療系統(tǒng)、電力銀行和電影院的實(shí)況轉(zhuǎn)播等。如果物聯(lián)網(wǎng)沒(méi)有后面的云計(jì)算，也就沒(méi)有后面的60%、70%的真正的應(yīng)用，同樣道理，如果云計(jì)算不落地，永遠(yuǎn)只是一個(gè)流云。日本自認(rèn)為有三朵云落地—車聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)、混合云。所以物聯(lián)網(wǎng)和云是分不開的。
嵌入式系統(tǒng)新理念——Smart System
問(wèn)：有的公司的戰(zhàn)略叫Smart System，有的叫Intelligent System，它們有區(qū)別嗎？
答：都是一樣的。2011年4月，Intel、微軟、通用汽車、高通、飛思卡爾、ARM、TI和三星等公司在舊金山聯(lián)合成立了“Smart技術(shù)世界”。Smart system（智能系統(tǒng)或智慧系統(tǒng)）的特點(diǎn)是：⒈處理器不是我們以前用的最簡(jiǎn)單的8位處理器了，而是32位處理器或SoC。⒉內(nèi)含高層次的嵌入式操作系統(tǒng)。⒊有聯(lián)網(wǎng)功能，徹底解決原先嵌入式系統(tǒng)的孤島現(xiàn)象。
新理念帶來(lái)新技術(shù)
問(wèn)：這會(huì)對(duì)嵌入式系統(tǒng)帶來(lái)哪些新的技術(shù)革命？
答：嵌入式設(shè)計(jì)要從面相對(duì)象到面相角色轉(zhuǎn)變，物聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算是跟時(shí)間有關(guān)的。第二，需要軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)。第三，需要嵌入式軟件建模、自動(dòng)分析和驗(yàn)證技術(shù)。
問(wèn)：難點(diǎn)是哪些？
答：嵌入式系統(tǒng)是面向特定應(yīng)用的專用系統(tǒng)。因此，可用軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)把該特定應(yīng)用的多余的軟硬件裁減掉，其中也包括OS。
中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）24-0101-02
隨著現(xiàn)代電子制造水平和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為汽車電子、家電控制和消費(fèi)類電子等產(chǎn)品的重要組成部分，由于其硬件部分體積小、價(jià)格便宜、集成度高，并且軟硬件都可以進(jìn)行“按需定制”可裁剪，嵌入式系統(tǒng)有著十分廣闊的發(fā)展前景。
同時(shí)嵌入式系統(tǒng)中的無(wú)線通信技術(shù)、傳感器技術(shù)和自動(dòng)化系統(tǒng)控制技術(shù)的日益成熟，把傳感器得到的各種數(shù)據(jù)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的手段傳輸出去，使得世界的聯(lián)系從人與人的聯(lián)系，逐步轉(zhuǎn)變成物與人的聯(lián)系，物與物的聯(lián)系；使得現(xiàn)實(shí)世界與信息網(wǎng)絡(luò)更加的緊密結(jié)合。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的開發(fā)，更好的促進(jìn)嵌入式系統(tǒng)作為物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的載體的教學(xué)和改革工作。
1嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的現(xiàn)狀
關(guān)于嵌入式系統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中的課程定位、相關(guān)先導(dǎo)課程與基礎(chǔ)知識(shí)的準(zhǔn)備、教學(xué)內(nèi)容（包括硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)）的選擇、實(shí)踐教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)組織等問(wèn)題，在目前，仍然存在爭(zhēng)論和探索。本環(huán)節(jié)就以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：
1）嵌入式系統(tǒng)的課程定位
由于各個(gè)院校對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的課程定位的不同，不同的院校對(duì)于本課程的應(yīng)用方向也不同。有的院校更加側(cè)重于底層硬件和系統(tǒng)文件的裁剪，偏向于基于單片機(jī)的應(yīng)用；有的院校更加側(cè)重于嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用，偏向于軟件開發(fā)與調(diào)試。
2）嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的先導(dǎo)課程
基于上述不同院校之間課程定位的不同，嵌入式系統(tǒng)課程的先導(dǎo)課程也有所不同，針對(duì)偏硬件設(shè)計(jì)方向的，硬件電路設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)。針對(duì)偏軟件設(shè)計(jì)方向的，則是把程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言作為重點(diǎn)。
3）嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的學(xué)時(shí)分配
不同院校的不同專業(yè)對(duì)于嵌入式系統(tǒng)課程的要求不同，有的專業(yè)是作為專業(yè)核心類課程，有的專業(yè)是作為專業(yè)通識(shí)類課程，有的專業(yè)是作為專業(yè)選修類課程。因此，對(duì)于嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的學(xué)時(shí)，有著很大的不同。
4）嵌入式系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的選擇
嵌入式系統(tǒng)課程由于對(duì)前期課程的要求較高，同時(shí)現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容中，理論偏多，各種概念和模型較難理解，學(xué)生動(dòng)手去實(shí)踐相對(duì)較少，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)非常抽象和枯燥，無(wú)法形成自己的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，缺乏直觀性，因此學(xué)生學(xué)習(xí)積極性會(huì)隨著課程的深入，逐步降低。
同時(shí)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)需結(jié)合教學(xué)平臺(tái)設(shè)備來(lái)進(jìn)行開展。在現(xiàn)有市場(chǎng)上，嵌入式系統(tǒng)教學(xué)平臺(tái)種類繁多，并且配套的軟件操作系統(tǒng)也有所不同，不同院校都根據(jù)自身的實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)選擇。
2嵌入式系統(tǒng)教學(xué)組織
根據(jù)本學(xué)院“5-3-3”課程體系構(gòu)建的思想，再結(jié)合江蘇省蘇州市吳江區(qū)地方經(jīng)濟(jì)具體特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，以近年來(lái)國(guó)際工程教育改革CDIO工程教育模式為思路，將構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作貫穿在整個(gè)課程體系之中，以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，在不同的行業(yè)、企業(yè)及應(yīng)用背景下，將物聯(lián)網(wǎng)的項(xiàng)目案例，和嵌入式系統(tǒng)的課程體系融會(huì)貫通，強(qiáng)調(diào)職業(yè)教育教學(xué)行動(dòng)的過(guò)程屬性，將典型物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)案例引入到教學(xué)中并進(jìn)行重構(gòu)，編排模塊化課程教學(xué)內(nèi)容，組織教學(xué)過(guò)程。使得學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，不僅能了解嵌入式系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計(jì)方法，同時(shí)能對(duì)嵌入式系統(tǒng)中的ARM體系結(jié)構(gòu)、ARM指令系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，選擇嵌入式Linux操作系統(tǒng)根據(jù)不同的需求進(jìn)行相應(yīng)的裁剪、交叉編譯開發(fā)和移植應(yīng)用，同時(shí)根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行應(yīng)用程序和驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)，服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)。
3傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問(wèn)題
傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中通常以教師講授為主，以教材對(duì)應(yīng)章節(jié)和知識(shí)點(diǎn)作為講授單元，理論基礎(chǔ)和實(shí)踐環(huán)節(jié)分離，無(wú)法做到“理實(shí)一體化”。在有限的課程授課時(shí)間內(nèi)，設(shè)置與教學(xué)內(nèi)容配套的實(shí)踐環(huán)節(jié)，通過(guò)課后實(shí)踐來(lái)強(qiáng)化教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性的能力比較有限。
嵌入式操作系統(tǒng)選擇非常多，在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用中常用的軟件中間件，比如網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧、嵌入式平臺(tái)下的根文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、媒體壓縮與解壓縮庫(kù)、各種加密算法與協(xié)議等，更是令人眼花繚亂。
同時(shí)，作為授課對(duì)象的學(xué)生，由于來(lái)自不同的專業(yè)方向，前導(dǎo)課程的基礎(chǔ)知識(shí)參差不齊。具體表現(xiàn)為：電子類專業(yè)方向的學(xué)生，軟件基礎(chǔ)較為薄弱，計(jì)算機(jī)類專業(yè)方向的學(xué)生，電路與硬件基礎(chǔ)弱。
4基于物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)
以職業(yè)崗位能力為主線的高職教育體系需要構(gòu)建項(xiàng)目化教學(xué)課程體系，同時(shí)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展的大背景下，嵌入式系統(tǒng)的課程體系確實(shí)應(yīng)當(dāng)有所調(diào)整，以適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)的需求。
項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)的理念認(rèn)為：學(xué)生知識(shí)的積累和構(gòu)建，是在一定的條件下自主構(gòu)建而成的；學(xué)習(xí)是知識(shí)、技能與行為、態(tài)度與價(jià)值觀等方面的長(zhǎng)進(jìn)。
同時(shí)，以企業(yè)中真實(shí)的生產(chǎn)、研發(fā)和具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的案例作為教學(xué)內(nèi)容的選擇，要求學(xué)生能夠通過(guò)自身的特點(diǎn)，獲取相關(guān)的資訊，指定真實(shí)的計(jì)劃，通過(guò)自身的決策和實(shí)施，并且進(jìn)行檢查和互查來(lái)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)價(jià)。
1）項(xiàng)目的具體構(gòu)建
將嵌入式系統(tǒng)教學(xué)課程知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行碎片化和重組，以本院的校企合作單位物聯(lián)網(wǎng)智能家居企業(yè)真實(shí)案例為基礎(chǔ)，將整個(gè)教學(xué)過(guò)程以項(xiàng)目的形式開展教學(xué)，再將物聯(lián)網(wǎng)智能家居項(xiàng)目中分成相應(yīng)子項(xiàng)目，對(duì)相應(yīng)子項(xiàng)目再進(jìn)行具體的任務(wù)分解。在整個(gè)過(guò)程中，要求學(xué)生能夠以教學(xué)主體的身份參與進(jìn)來(lái)，對(duì)真實(shí)案例從總體上進(jìn)行把握，明確學(xué)習(xí)和構(gòu)建的內(nèi)容。
2）項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)組織形式
本院該課程在采用小班化教學(xué)的基礎(chǔ)上，對(duì)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目分組，將4～5名學(xué)生分配到一個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)。在不同的項(xiàng)目中扮演企業(yè)開發(fā)過(guò)程中的不同角色，同時(shí)在不同的子項(xiàng)目中，學(xué)生的角色進(jìn)行輪轉(zhuǎn)或互換，使得學(xué)生在完成本課程的學(xué)習(xí)之后，能對(duì)項(xiàng)目開發(fā)的整個(gè)過(guò)程相對(duì)熟悉。
學(xué)生在不同的子項(xiàng)目中，可以對(duì)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的不同角色進(jìn)行體驗(yàn)，根據(jù)自身的實(shí)際情況，為更好的走上工作崗位，融入企業(yè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)做準(zhǔn)備。
3）具體項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)施
在每一個(gè)具體項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)施過(guò)程中，以本院的2014級(jí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)為例，該專業(yè)有40人，將學(xué)生以5個(gè)學(xué)生為項(xiàng)目小組進(jìn)行分組，共8個(gè)小組，根據(jù)學(xué)生的學(xué)情和實(shí)際情況進(jìn)行項(xiàng)目任務(wù)書下發(fā)，將CDIO中的構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）融入進(jìn)來(lái)。
以物聯(lián)網(wǎng)智能家居企業(yè)真實(shí)案例中的智能窗簾子項(xiàng)目為例，通過(guò)任務(wù)分解，如下圖所示，可以分為嵌入式Linux系統(tǒng)裁剪、直流電機(jī)控制、交叉編譯、驅(qū)動(dòng)文件加載和嵌入式平臺(tái)下移植應(yīng)用等五個(gè)子任務(wù)，同時(shí)針對(duì)模塊化教學(xué)，進(jìn)行相應(yīng)學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)和教學(xué)方案設(shè)計(jì)，整合現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容，使得老師的教和學(xué)生的學(xué)都體現(xiàn)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式下理實(shí)一體化的緊密結(jié)合。
首先要求每個(gè)項(xiàng)目小組的學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目分析，將構(gòu)思（Conceive）采用行動(dòng)導(dǎo)向中資訊的形式展現(xiàn)出來(lái)，給出工作任務(wù)，提出任務(wù)要求，要求學(xué)生應(yīng)當(dāng)把前導(dǎo)課程以及已做過(guò)的項(xiàng)目中已掌握的知識(shí)點(diǎn)和即將開展的項(xiàng)目中需要的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行融合，使得學(xué)生溫故知新，同時(shí)也學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用新舊知識(shí)的技能；其次要通過(guò)實(shí)踐的方式，項(xiàng)目和任務(wù)必須能夠通過(guò)實(shí)踐來(lái)完成及驗(yàn)證。
對(duì)于設(shè)計(jì)（Design）則要求學(xué)生在項(xiàng)目小組中指定相應(yīng)計(jì)劃，安排時(shí)間進(jìn)度。
而實(shí)現(xiàn)（Implement），要求各小組通過(guò)決策和實(shí)施的方式，分別提出完成該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案說(shuō)明書，每個(gè)小組推選1名同學(xué)上臺(tái)進(jìn)行本組實(shí)施方案的具體表述，授課教師與項(xiàng)目小組成員共同討論，進(jìn)行分析和優(yōu)化，最終確定相對(duì)合理、科學(xué)的最佳方案，并進(jìn)行下一步的實(shí)施。
運(yùn)作（Operate），則是在之前所做工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合項(xiàng)目方案說(shuō)明書，對(duì)于項(xiàng)目?jī)?nèi)容對(duì)照完成。在項(xiàng)目完成之后，對(duì)照最初提出的工作任務(wù)要求，逐項(xiàng)檢查項(xiàng)目完成情況。如存在不符的情況，進(jìn)行分析和修改，直至滿足相應(yīng)要求。同時(shí)要求項(xiàng)目小組內(nèi)的同學(xué)和不同小組的同學(xué)進(jìn)行自評(píng)和互評(píng)，進(jìn)行相應(yīng)總結(jié)和考核。
5總結(jié)
基于物聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的技術(shù)和應(yīng)用背景，如何精簡(jiǎn)嵌入式系統(tǒng)課程的理論教學(xué)內(nèi)容，并擴(kuò)寬學(xué)生的知識(shí)面，讓學(xué)生掌握設(shè)計(jì)與思考的方法，重點(diǎn)把與真實(shí)項(xiàng)目案例密切相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)與設(shè)計(jì)，同時(shí)進(jìn)行層次化的實(shí)踐設(shè)計(jì)，在實(shí)踐環(huán)節(jié)中，讓學(xué)生真正參與到前沿發(fā)展的企業(yè)課題和項(xiàng)目中去，這是在嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)改革中要研究和具體實(shí)踐的方向。
基于物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)改革實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)于企業(yè)項(xiàng)目開發(fā)的整個(gè)過(guò)程更加熟悉，學(xué)生參與項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開發(fā)的積極性和主動(dòng)性得到提高，同時(shí)，通過(guò)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)方法，學(xué)生也認(rèn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)合作的重要性。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)改革的實(shí)施，使學(xué)生學(xué)習(xí)的方式發(fā)生了很大的變化，學(xué)生能夠主動(dòng)地去學(xué)習(xí)，更加善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和思考問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力也得到了很大提高，學(xué)生的專業(yè)技能能力得到系統(tǒng)的鍛煉。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)改革，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)的養(yǎng)成和從學(xué)校到畢業(yè)頂崗實(shí)習(xí)、就業(yè)更好的“無(wú)縫”對(duì)接提供了保障。
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中圖分類號(hào)：G434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)文章編號(hào)：1672-7800（2013）012-0176-03
作者簡(jiǎn)介：張莉莉（1967-） 女，碩士，三峽大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院講師，研究方向?yàn)椴僮飨到y(tǒng)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
0引言
物聯(lián)網(wǎng)是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFID、無(wú)線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，構(gòu)造一個(gè)覆蓋世界上萬(wàn)事萬(wàn)物的“Internet of Things”。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，物品能夠彼此進(jìn)行“交流”，而無(wú)需人的干預(yù)。物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)的革命性發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。在國(guó)家大力推動(dòng)工業(yè)化與信息化兩化融合的大背景下，物聯(lián)網(wǎng)會(huì)是工業(yè)乃至更多行業(yè)信息化過(guò)程中一個(gè)比較現(xiàn)實(shí)的突破口，是一個(gè)未來(lái)新興產(chǎn)業(yè)。應(yīng)這種社會(huì)需求，2010年初教育部下達(dá)了高校設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)申報(bào)通知，眾多高校爭(zhēng)相申報(bào)。三峽大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)工程方向，以培養(yǎng)能夠系統(tǒng)地掌握物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)理論、方法和技能，具備通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)等信息領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)的高級(jí)工程技術(shù)人才。但是作為一個(gè)新興的課程體系，教學(xué)內(nèi)容選擇、實(shí)踐環(huán)節(jié)組織等問(wèn)題依然處于探索階段。三峽大學(xué)將《嵌入式操作系統(tǒng)》[1]作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課程被列入該專業(yè)方向必修課程，和傳統(tǒng)操作系統(tǒng)課程相比，嵌入式操作系統(tǒng)有自己的特點(diǎn)，尤其是實(shí)踐環(huán)節(jié)，本文就《嵌入式操作系統(tǒng)》課程實(shí)踐教學(xué)部分進(jìn)行研究。
1《嵌入式操作系統(tǒng)》教學(xué)存在的問(wèn)題
首先，《嵌入式操作系統(tǒng)》是近年才出現(xiàn)的課程，可參考和借鑒的資料不多，各個(gè)學(xué)校都在探索一種適合該課程的教學(xué)模式。
其次，嵌入式系統(tǒng)是個(gè)綜合性很強(qiáng)的系統(tǒng)，它涵蓋計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)、RFID等各方面的技術(shù)，那么，作為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)和執(zhí)行平臺(tái)的操作系統(tǒng)也要體現(xiàn)這方面的特征，而如何體現(xiàn)尚有待進(jìn)一步探索。
再次，需要更多的經(jīng)費(fèi)投入，實(shí)驗(yàn)的開設(shè)往往不是一臺(tái)PC機(jī)器就可以解決的。
2《嵌入式操作系統(tǒng)》實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的選定
《嵌入式操作系統(tǒng)》同一般操作系統(tǒng)課程相比有很多獨(dú)特之處。一般操作系統(tǒng)都以PC機(jī)操作系統(tǒng)為平臺(tái)，內(nèi)容包括進(jìn)程管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理以及文件系統(tǒng)等內(nèi)容。嵌入式操作系統(tǒng)作為嵌入式軟件開發(fā)平臺(tái)，最終要和應(yīng)用軟件一起固化在某種設(shè)備里，因此，嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)該是易于裁剪和配置[2]的。如果這種設(shè)備要聯(lián)網(wǎng)使用，還需具備網(wǎng)絡(luò)功能，有的還需要特殊的文件系統(tǒng)，而且在進(jìn)程和內(nèi)存管理方面也不能過(guò)于復(fù)雜，在開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程時(shí)要考慮這些因素。鑒于以上分析，實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容可從4個(gè)方面考慮：
（1）模擬類實(shí)驗(yàn)。主要是通過(guò)編寫程序模擬嵌入式操作系統(tǒng)的一些算法。嵌入式操作系統(tǒng)和PC操作系統(tǒng)相比有很多不同之處：嵌入式操作系統(tǒng)要適應(yīng)多種處理器、可裁剪、輕量型、實(shí)時(shí)可靠、可固化。因此，嵌入式操作系統(tǒng)在進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)、設(shè)備管理等方面有獨(dú)特算法，可以開設(shè)實(shí)驗(yàn)編寫程序模擬這類算法。此類實(shí)驗(yàn)通常作為課內(nèi)實(shí)驗(yàn)與理論課同步進(jìn)行，用于驗(yàn)證理論，屬于驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)。
（2）分析裁剪類實(shí)驗(yàn)。主要利用免費(fèi)操作系統(tǒng)，如linux、minix、ucos/Ⅱ等。先分析這些系統(tǒng)內(nèi)核，再做適當(dāng)裁剪或增加或替換。由于這類實(shí)驗(yàn)需要編譯內(nèi)核，所需時(shí)間比較長(zhǎng)，可以作為課外選修的實(shí)驗(yàn)。
（3）應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)。通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用來(lái)完成一些應(yīng)用，這類實(shí)驗(yàn)可以是驗(yàn)證性的，也可以是設(shè)計(jì)類的。可以根據(jù)具體的應(yīng)用，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)題目，讓學(xué)生在理論和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展。
（4）設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。主要是設(shè)計(jì)一個(gè)小型的操作系統(tǒng)，這類實(shí)驗(yàn)難度較高，可以作為課程設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)。
三峽大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)方向的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)[1]主要是配合理論課內(nèi)容而開設(shè)，總共8個(gè)實(shí)驗(yàn)，一個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，7個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如表1所示。
在課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，再配以課外實(shí)驗(yàn)[1]，可以提高學(xué)生的綜合開發(fā)能力，課外實(shí)驗(yàn)可以采用項(xiàng)目方式進(jìn)行。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)在虛擬機(jī)上完成，課外實(shí)驗(yàn)可以在基于ARM芯片的實(shí)時(shí)系統(tǒng)上開發(fā)；課內(nèi)實(shí)驗(yàn)要求獨(dú)立完成，課外實(shí)驗(yàn)可以以小組為單位完成。課外實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如表2所示。
3教學(xué)環(huán)境與教學(xué)方式
3.1教學(xué)環(huán)境
首先，操作系統(tǒng)的選擇。嵌入式操作系統(tǒng)種類比較多，要根據(jù)先行課程和學(xué)生的層次選擇不同的操作系統(tǒng)。對(duì)于有操作系統(tǒng)背景知識(shí)的學(xué)生，可以采用較為復(fù)雜的系統(tǒng)，如linux；
而對(duì)于沒(méi)有操作系統(tǒng)背景的學(xué)生，可以選擇簡(jiǎn)單的操作系統(tǒng)，例如UCOS/Ⅱ。
其次，開發(fā)工具的選擇。嵌入式軟件開發(fā)需要交叉編譯和交叉鏈接。交叉編譯器的主要功能是將主機(jī)上編寫的源程序編譯成可以在目標(biāo)機(jī)上運(yùn)行的代碼。教學(xué)環(huán)境可以是仿真環(huán)境[2]或者是真實(shí)環(huán)境。仿真環(huán)境有嵌入式軟件集成開發(fā)環(huán)境，例如lambdaTOOL，這個(gè)集成開發(fā)工具可以支持多種嵌入式操作系統(tǒng)，如linux或者ucos等操作系統(tǒng)，也支持32位的嵌入式處理器。該工具有面向教學(xué)的免費(fèi)版本，利用這種工具進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)的好處就是有一臺(tái)PC機(jī)器即可，在實(shí)踐教學(xué)經(jīng)費(fèi)缺乏的情況下是一種比較好的選擇，對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)也是一款很方便的工具。
真實(shí)環(huán)境除了PC機(jī)器之外還需要開發(fā)板，在PC機(jī)器上編譯、開發(fā)板上執(zhí)行，這種環(huán)境可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力。真實(shí)環(huán)境開發(fā)工具和開發(fā)板有關(guān)聯(lián)，這類開發(fā)工具一般有與相關(guān)開發(fā)板芯片配套的開發(fā)環(huán)境，可以針對(duì)這種開發(fā)環(huán)境設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
3.2教學(xué)方法
過(guò)去常用的教學(xué)方式是配合理論教學(xué)開設(shè)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，這類實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限，每個(gè)實(shí)驗(yàn)偏重某個(gè)知識(shí)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容事先設(shè)定好，學(xué)生在開發(fā)板上一個(gè)一個(gè)地驗(yàn)證。這類實(shí)驗(yàn)缺乏系統(tǒng)性，做完后，學(xué)生缺乏完整概念，而且，這種按照指導(dǎo)書按部就班完成實(shí)驗(yàn)的方式，也缺乏創(chuàng)造性。對(duì)于《嵌入式操作系統(tǒng)》這門課程，單一地采用這種方式并不合適。
《嵌入式操作系統(tǒng)》實(shí)踐教學(xué)可以采用多種方式，如課內(nèi)課外實(shí)驗(yàn)相結(jié)合、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合等。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)開設(shè)應(yīng)用型且學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)容易接受的實(shí)驗(yàn)，這類實(shí)驗(yàn)用于訓(xùn)練學(xué)生的基本技能。課外實(shí)驗(yàn)通過(guò)課程設(shè)計(jì)、大型作業(yè)等方式，要求學(xué)生開發(fā)一個(gè)小型的系統(tǒng)或?qū)σ延邢到y(tǒng)進(jìn)行裁剪或修改。課外實(shí)驗(yàn)在時(shí)間上沒(méi)有課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的限制，可以開設(shè)綜合性的實(shí)驗(yàn)。
此外，還可以采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，如果有這個(gè)條件，可以讓學(xué)生參與一些項(xiàng)目的開發(fā)，將科研與教學(xué)結(jié)合起來(lái)。
教學(xué)手段可以采用多媒體教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)相結(jié)合的方式，多媒體教學(xué)用于面授，網(wǎng)絡(luò)用于課外自學(xué)。《嵌入式操作系統(tǒng)》課程需要較強(qiáng)的理論知識(shí)，更需要在實(shí)踐環(huán)節(jié)加強(qiáng)訓(xùn)練。多媒體教學(xué)可以作為實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的準(zhǔn)備，形象、生動(dòng)地將一些抽象的概念具體化，讓學(xué)生有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，模擬一些在使用操作系統(tǒng)時(shí)看不見的過(guò)程，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。
網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段能夠彌補(bǔ)課程教學(xué)的不足?？梢猿浞掷矛F(xiàn)有的校園網(wǎng)資源開發(fā)一個(gè)網(wǎng)上答疑系統(tǒng)，學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與教師之間可以隨時(shí)“交談”，改變以教師為主的教學(xué)方式，轉(zhuǎn)向以學(xué)生為主的教學(xué)方式。也可以嘗試大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)開放課程（Massive Open Online Courses），這是一種依托互聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)模式，與傳統(tǒng)的教學(xué)模式有很大差別，它在線提供課程教學(xué)的全過(guò)程，包括微證書的管理，是一種新型的適合高校教育的模式。在這種模式下，教室成為學(xué)習(xí)會(huì)所，教師在“云”端授課，可以不拘泥于場(chǎng)所、時(shí)間等因素，甚至可以讓學(xué)生自行選取學(xué)習(xí)的內(nèi)容。這個(gè)正好與《嵌入式操作系統(tǒng)》課程內(nèi)容相吻合，因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)所涉及的領(lǐng)域十分廣泛，在做教學(xué)計(jì)劃時(shí)，將方向定在什么領(lǐng)域也十分困難，可以讓學(xué)生自行根據(jù)愛(ài)好和市場(chǎng)需求制定學(xué)習(xí)模塊，利用開放課堂進(jìn)行學(xué)習(xí)。目前，全球比較成規(guī)模的MOOCs三大平臺(tái)是Coursera、Udacity、edX，可以依托這些平臺(tái)，建設(shè)《嵌入式操作系統(tǒng)》課程資源。
4教材
目前，《嵌入式操作系統(tǒng)》實(shí)踐系列的教材還不多見，筆者推薦《嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)及應(yīng)用開發(fā)》配套的實(shí)驗(yàn)方案[2]。該方案有兩套，一套是利用仿真系統(tǒng)開發(fā)實(shí)驗(yàn)，工具是利用免費(fèi)的開發(fā)環(huán)境Lambdatool，另一套是利用某種嵌入式微處理器開發(fā)的嵌入式軟件交叉開發(fā)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，也可以自行編寫。
5考核方式
《嵌入式操作系統(tǒng)》課程教學(xué)考核方式應(yīng)該多樣化。傳統(tǒng)的考核方式一般是學(xué)生按照事先設(shè)定的內(nèi)容完成實(shí)驗(yàn)，然后提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師依據(jù)報(bào)告的內(nèi)容給予成績(jī)?cè)u(píng)定。《嵌入式操作系統(tǒng)》是一門綜合性和實(shí)踐性比較強(qiáng)的課程，用通常的機(jī)考、筆試等方式，要求在限定的短時(shí)間內(nèi)完成考核存在一定的難度，因此考核方式應(yīng)該多樣化。將考核與教學(xué)方法相結(jié)合，對(duì)于課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，要求在固定時(shí)間內(nèi)完成命題，這類命題一般為設(shè)計(jì)驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)和難度偏低的內(nèi)容；對(duì)于課外實(shí)驗(yàn)，考核命題可以由教師指定范圍，學(xué)生自己擬定題目的方式。對(duì)于參與項(xiàng)目的學(xué)生，可以由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人給予成績(jī)?cè)u(píng)定?？己诉^(guò)程采用答辯和文字描述相結(jié)合的方式，學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告或者設(shè)計(jì)報(bào)告，教師通過(guò)提問(wèn)的方式來(lái)考核學(xué)生完成報(bào)告的程度?？己说淖罱K成績(jī)可以由以上3個(gè)方面來(lái)進(jìn)行綜合評(píng)定。
6結(jié)語(yǔ)
高校教育必須面向市場(chǎng)，不斷地進(jìn)行教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量。計(jì)算機(jī)專業(yè)更是一個(gè)較前沿的專業(yè)，新的概念和技術(shù)不斷出現(xiàn)，《嵌入式操作系統(tǒng)》就是在物聯(lián)網(wǎng)的新形式下開設(shè)的一門課程。鑒于嵌入式設(shè)計(jì)將操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件一體化的特點(diǎn)，《嵌入式操作系統(tǒng)》實(shí)踐教學(xué)更要加快研究步伐，不斷探索，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通常每學(xué)年做一些修訂，三年左右做一次較大修訂。只有不斷地改革《嵌入式操作系統(tǒng)》課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，才能更好地培養(yǎng)動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生，以適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的人才需求。
參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)：
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lP授權(quán)，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域追趕國(guó)際先進(jìn)水平的捷徑，因此，如何充分利用lP授權(quán)對(duì)嵌入式系統(tǒng)企業(yè)顯得尤為重要，本次論壇的主題也圍繞此展開。首先，ARM高級(jí)戰(zhàn)略業(yè)務(wù)經(jīng)理馮成先生帶來(lái)的演講以“未來(lái)在你手中－ARM，數(shù)字世界架構(gòu)提供商”為主題，詳細(xì)介紹了ARM處理器核的最新發(fā)展趨勢(shì)。另一家處理器lP和架構(gòu)授權(quán)廠商MIPS公司中國(guó)區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)費(fèi)浙平先生則從“走進(jìn)MIPS”談起。深入分析了MlPS這個(gè)優(yōu)雅的處理器架構(gòu)能夠給客戶帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。那么如何將這些lP核應(yīng)用到實(shí)際嵌入式產(chǎn)品中并加以應(yīng)用呢?飛思卡爾半導(dǎo)體產(chǎn)品經(jīng)理劉素艷女士通過(guò)介紹最新基于ARM Cortex－M4 Kinetis微控制器的特點(diǎn)，深度分析了如何將lP授權(quán)和自身開發(fā)與服務(wù)有機(jī)結(jié)合，創(chuàng)造出基于通用IP的具有個(gè)性化功能的差異性產(chǎn)品。
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，嵌入式系統(tǒng)是半導(dǎo)體應(yīng)用中擴(kuò)展最快的一個(gè)，Embedded iseverywhere正在成為可能。物聯(lián)網(wǎng)是國(guó)家正在大力倡導(dǎo)的“十二五”戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中有著極為光明的發(fā)展前景。本次論壇特別邀請(qǐng)陳章龍教授就“嵌入式系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)”與現(xiàn)場(chǎng)觀眾進(jìn)行深入交流，分析了物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)目前最熱門技術(shù)的現(xiàn)狀和未來(lái)，以及賦予嵌入式系統(tǒng)的機(jī)遇。特別是在信息融合物理系統(tǒng)(CPS)以及物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的融合等方面，嵌入式系統(tǒng)將發(fā)揮極為重要的作用。
會(huì)議的另一個(gè)部分是《電子產(chǎn)品世界》“2010年度嵌入式系統(tǒng)編輯推薦獎(jiǎng)”頒獎(jiǎng)典禮。作為本次評(píng)獎(jiǎng)的指導(dǎo)單位，中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)嵌入式系統(tǒng)專業(yè)委員會(huì)主任、北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院張興院長(zhǎng)在致辭中談到，嵌入式系統(tǒng)作為一個(gè)重要的學(xué)科，在我國(guó)電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展中有著極為重要的戰(zhàn)略意義，《電子產(chǎn)品世界》的“嵌入式系統(tǒng)編輯推薦獎(jiǎng)”多年來(lái)一直致力于推廣嵌入式系統(tǒng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的普及，這也正是中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)嵌入式系統(tǒng)專業(yè)委員會(huì)所希望媒體做到的。張興院長(zhǎng)、陳章龍教授以及《電子產(chǎn)品世界》陳秋娜社長(zhǎng)和王瑩主編作為頒獎(jiǎng)嘉賓，現(xiàn)場(chǎng)頒發(fā)了“2010年度嵌入式系統(tǒng)編輯推薦獎(jiǎng)”獎(jiǎng)牌，并與20家獲獎(jiǎng)企業(yè)代表合影留念。
每年一度的IDF大會(huì)被看作是英特爾和行業(yè)的風(fēng)向標(biāo)。此次IDF的一個(gè)關(guān)鍵主題詞是“嵌入式”,在持續(xù)兩天的會(huì)上,英特爾的高管們雄心勃勃地向人們描述了嵌入式市場(chǎng)的美好前景。
英特爾在嵌入式領(lǐng)域已經(jīng)深耕細(xì)作了30多年,此次高調(diào)重提這個(gè)在IT行業(yè)中早已沒(méi)有新鮮感的詞匯,無(wú)法不引起人們的好奇和關(guān)注:英特爾準(zhǔn)備向這個(gè)經(jīng)過(guò)深思熟慮后選擇的“舊瓶子”里裝什么“新酒”?
大勢(shì)所趨
“互聯(lián)網(wǎng)正在經(jīng)歷其發(fā)展的第四個(gè)階段――嵌入式智能互聯(lián),這實(shí)際上正是物聯(lián)網(wǎng)概念所真正追求的,是把物物之間、人機(jī)之間賦予智能化的計(jì)算和互通能力,而并非只是簡(jiǎn)單傳感芯片上承載的有限信息?！庇⑻貭柤軜?gòu)事業(yè)部副總裁、嵌入式與通訊事業(yè)部總經(jīng)理道格拉斯?戴維斯在峰會(huì)上表示。
這位英特爾的高層管理人員在接受采訪時(shí)指出,未來(lái)IT技術(shù)的發(fā)展方向必然是與其他行業(yè)進(jìn)行融合,軟硬件與服務(wù)結(jié)合的嵌入式解決方案,將幫助汽車、冰箱、洗衣機(jī)、電視機(jī)甚至鞋帽衣物獲得智能互通的能力。
此前,英特爾曾經(jīng)預(yù)測(cè),到2015年全球?qū)⒂?50億個(gè)嵌入式計(jì)算設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接。全球嵌入式市場(chǎng)超過(guò)3000億美元,其中手持設(shè)備有1600多億美元,新興的3D電視、汽車電子、智能家電、物聯(lián)網(wǎng)和智能交通基礎(chǔ)設(shè)施都會(huì)出現(xiàn)快速增長(zhǎng)。
在這個(gè)進(jìn)程中,中國(guó)尤其突出。據(jù)了解,全球嵌入式市場(chǎng)的年平均增長(zhǎng)速度是31%,中國(guó)則達(dá)到49%。中國(guó)政府正在大力發(fā)展高科技,是全球首個(gè)推出物聯(lián)網(wǎng)和三網(wǎng)合一國(guó)家政策的政府。
這對(duì)英特爾來(lái)說(shuō)是絕佳的機(jī)遇。戴維斯透露,2010年英特爾在中國(guó)市場(chǎng)將布局四大領(lǐng)域:一是持續(xù)關(guān)注地方基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及產(chǎn)業(yè)優(yōu)化改造;二是內(nèi)需市場(chǎng)中的汽車消費(fèi)、零售業(yè)等重點(diǎn)領(lǐng)域;三是更加積極地參與3G移動(dòng)通訊市場(chǎng);四是抓住上海世博會(huì)和廣州亞運(yùn)會(huì)的高科技商機(jī)。
高歌猛進(jìn)
從英特爾歷史上第一款處理器誕生以來(lái),它與嵌入式已經(jīng)結(jié)緣了30多年,在30多個(gè)細(xì)分市場(chǎng)擁有3500家客戶。可以說(shuō),目前幾乎所有PC形態(tài)的嵌入式產(chǎn)品,都被它主導(dǎo)的X86處理器架構(gòu)統(tǒng)治著。
然而,在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)迅猛發(fā)展的形勢(shì)下,PC已不再是應(yīng)用的主角。“搭載嵌入式解決方案的眾多隨身設(shè)備才是未來(lái)個(gè)性化互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的主流載體?！贝骶S斯說(shuō)。顯然,英特爾未來(lái)的嵌入式戰(zhàn)略也不再單純基于PC。
巧合的是,就在2010IDF召開的同時(shí),英特爾公布了其2010財(cái)年第一季度財(cái)報(bào)。財(cái)報(bào)顯示,英特爾第一季度凈利潤(rùn)為24億美元,比去年同期增長(zhǎng)288%。
這是一份超乎分析師預(yù)期的報(bào)表。英特爾在其財(cái)報(bào)中分析稱,此次業(yè)績(jī)提升的原因在于手機(jī)芯片業(yè)務(wù)的營(yíng)收表現(xiàn)強(qiáng)勁。
把這份報(bào)表和“到2015年互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算用戶的數(shù)量將會(huì)再增加10億”的預(yù)測(cè)放在一起考慮,不難理解英特爾重視移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的原因。
被視為英特爾目前三號(hào)人物、公司執(zhí)行副總裁兼全球架構(gòu)事業(yè)部總經(jīng)理浦大地描繪了英特爾在嵌入式市場(chǎng)的未來(lái):在“酷睿”、“凌動(dòng)”架構(gòu)下,覆蓋所有應(yīng)用領(lǐng)域,其中,“至強(qiáng)”系列處理器將集中于服務(wù)器領(lǐng)域,而“凌動(dòng)”則將全面滲透上網(wǎng)本、智能本、智能手機(jī)、車載信息系統(tǒng)、醫(yī)療系統(tǒng)等領(lǐng)域。
作為“嵌入式”系統(tǒng)的硬件平臺(tái)?！傲鑴?dòng)”在上網(wǎng)本市場(chǎng)已取得巨大成功,出貨已達(dá)4500萬(wàn)片。不過(guò),在英特爾的戰(zhàn)略中,“凌動(dòng)”平臺(tái)的戰(zhàn)略意義遠(yuǎn)非開啟上網(wǎng)本市場(chǎng)那么簡(jiǎn)單。
英特爾全球副總裁、軟件與服務(wù)事業(yè)部總經(jīng)理詹睿妮透露,“凌動(dòng)”將進(jìn)入更多設(shè)備,除上網(wǎng)本、智能手機(jī)外,也正在進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)電視市場(chǎng)。據(jù)悉,基于“凌動(dòng)”的全新消費(fèi)電子產(chǎn)品將在今年第四季度正式推出。
這意味著,英特爾正在“全面嵌入化”。
為了展現(xiàn)英特爾嵌入式戰(zhàn)略的與眾不同,戴維斯在其主題演講中,干脆將一輛華泰元田B11轎車開上了舞臺(tái)。這是中國(guó)第一輛在汽車生產(chǎn)制造流程中采用基于英特爾“凌動(dòng)”處理器的車載信息系統(tǒng)的轎車。
戴維斯強(qiáng)調(diào):“盡管芯片依然是個(gè)性化互聯(lián)網(wǎng)的重要技術(shù)驅(qū)動(dòng),但英特爾要做的不僅僅是把芯片放到上網(wǎng)本或手機(jī)里,而是要像蘋果那樣販賣服務(wù),互聯(lián)網(wǎng)世界里英特爾的新定位是橫向整合產(chǎn)業(yè)鏈的平臺(tái)服務(wù)商。”
同時(shí),戴維斯還透露,英特爾正在攜手諾基亞推動(dòng)基于Linux的MeeGo操作系統(tǒng),該系統(tǒng)專為上網(wǎng)本和智能手機(jī)等便攜設(shè)備設(shè)計(jì),還可用于車輛和電視上網(wǎng)等非桌面平臺(tái)?！拔覀?yōu)榇诉€推出了嵌入式設(shè)計(jì)中心網(wǎng)站和IOH合作伙伴計(jì)劃,著力打造一個(gè)開放的產(chǎn)業(yè)鏈交流與合作平臺(tái)?！?/p>
苦澀與甘甜
事實(shí)上,在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng),除了現(xiàn)有的筆記本和上網(wǎng)本,英特爾在手機(jī)、消費(fèi)電子、機(jī)頂盒、車載娛樂(lè)系統(tǒng)甚至MID等領(lǐng)域,都不是目前的領(lǐng)導(dǎo)者。2006年,英特爾還無(wú)奈地將虧損多年的手機(jī)應(yīng)用處理器xscale賣掉。
英特爾的難題在于:第一,PC處理器架構(gòu)的功耗、成本較高,用在上網(wǎng)本及手機(jī)上,兩三個(gè)小時(shí)就沒(méi)電;其二,市場(chǎng)上操作系統(tǒng)過(guò)多,在轉(zhuǎn)向移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的過(guò)程中需要重新選擇合作陣營(yíng)。
對(duì)于一直被詬病的功耗問(wèn)題,目前英特爾“凌動(dòng)”架構(gòu)已經(jīng)改善很多,過(guò)去ARM有一定優(yōu)勢(shì),但現(xiàn)在英特爾與ARM旗鼓相當(dāng)。
在合作伙伴的選擇上,過(guò)去英特爾與微軟稱兄道弟,被認(rèn)為是“Wintel”聯(lián)盟。不過(guò)近幾年,英特爾一直布局開源Linux,正在弱化對(duì)微軟的依賴。詹睿妮表示,拓展嵌入式市場(chǎng),必須走開源之路,適應(yīng)多種開發(fā)環(huán)境。
這正是英特爾2月份牽手諾基亞推出所謂Meego戰(zhàn)略的理由。兩大巨頭都在暗中開發(fā)開源操作系統(tǒng),同時(shí)都在朝更多類型的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)終端領(lǐng)域拓展,于是走到一起,成立了Meego聯(lián)盟。如今,該聯(lián)盟已拉進(jìn)眾多獨(dú)立軟件開發(fā)商、消費(fèi)電子企業(yè),其中包括東軟、中標(biāo)等中國(guó)軟件企業(yè)。
目前，全球都十分關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及其所帶來(lái)的價(jià)值，掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)無(wú)疑占據(jù)了主動(dòng)的地位，因此不能忽視其廣泛的市場(chǎng)前景。
1 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)概述
目前，物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)有三種分類：感知層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層。
1.1 感知層
同人體的感知一樣，物聯(lián)網(wǎng)也有感知層。該結(jié)構(gòu)主要是借助傳感器去感知，同人們一樣去識(shí)別相關(guān)信息，這賦予了物聯(lián)網(wǎng)以智能感知的功能。
1.2 網(wǎng)絡(luò)層
網(wǎng)絡(luò)層的功能就像是人體神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行處理一樣，與感知層相比，其功能更加強(qiáng)大，也更加復(fù)雜。
1.3 應(yīng)用層
應(yīng)用層是第三層結(jié)構(gòu)，也是物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的頂層，能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和其他技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的多領(lǐng)域、多行業(yè)應(yīng)用。并且，這三種結(jié)構(gòu)缺一不可。
感知層能夠起到感知信息的作用，其主要是借助傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如果沒(méi)有太多的傳感器，還可以借助網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備的連接實(shí)現(xiàn)傳感器的功能，但這樣會(huì)造成資源浪費(fèi)。為了節(jié)省資源，順利實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送，最好能夠?qū)⑺械脑O(shè)備與網(wǎng)絡(luò)層相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一傳送。為了避免傳感器設(shè)備不足造成的資源浪費(fèi)問(wèn)題，最好能夠在感知層和網(wǎng)絡(luò)層之間設(shè)置一個(gè)匯聚層，通過(guò)該匯聚層銜接這兩個(gè)結(jié)構(gòu)，就不會(huì)出現(xiàn)資源浪費(fèi)的問(wèn)題，并且能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送。
1.1 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的分析
物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)需要高度重視，其功能先進(jìn)，全面，不僅可以感知，還能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，并且可以接入不同的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的感知功能主要是以網(wǎng)絡(luò)形式來(lái)體現(xiàn)的，并且配合多功能傳感器獲取不同的信息進(jìn)行感知。這些傳感器的接入形式不同，從目前來(lái)看，主要可分為有線和無(wú)線兩種接入模式。有線接入的速度較慢，不具備無(wú)線接入的某些功能，因此，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來(lái)越頻繁。目前，常見的移動(dòng)設(shè)備都具備無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的接入功能，并能夠?qū)崿F(xiàn)快速傳送，這樣就可以大大提高無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的使用范圍。隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，其必定會(huì)成為主要的接入方式。
不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互通所采用的傳感器不同，對(duì)信息的感知也會(huì)不同，為了實(shí)現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)互通，需要設(shè)置一個(gè)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)?，協(xié)議網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)互通，如果]有協(xié)議網(wǎng)絡(luò)的支持，數(shù)據(jù)的交流就會(huì)變得十分困難。目前常見的協(xié)議網(wǎng)絡(luò)主為Mod bus，在許多領(lǐng)域都有其身影。
在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，檢測(cè)控制管理是一個(gè)重要的功能，其主要目的是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)科學(xué)的管理。首先，在網(wǎng)關(guān)中有許多不同的功能，對(duì)這些功能進(jìn)行合理控制，就能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的突破，為人們的生產(chǎn)和生活帶來(lái)方便。其次，對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行集中管理，也是檢測(cè)控制管理的常見功能。檢測(cè)控制管理主要是對(duì)系統(tǒng)和外界的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行內(nèi)外監(jiān)控與管理，其功能更加全面。
1.2 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)策略
物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)之所以很重要，主要是由于人們對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的要求越來(lái)越高，因此，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的形式設(shè)計(jì)就受到了人們的高度重視。目前，物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行平臺(tái)主要有PC機(jī)和嵌入式。由于嵌入式系統(tǒng)內(nèi)核小、專用性強(qiáng)，在許多領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。因此，嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)更大，其應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)有許多方式，借助嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)是可行的，并且大大推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的發(fā)展。
2 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)硬件的設(shè)計(jì)
進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)硬件設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須要考慮到網(wǎng)關(guān)所運(yùn)行的環(huán)境，以及網(wǎng)關(guān)自身對(duì)硬件的要求?？傮w來(lái)看，網(wǎng)關(guān)硬件設(shè)計(jì)需要遵循成本低、降低能源消耗、實(shí)現(xiàn)高效率處理的原則，因此，常見的硬件設(shè)計(jì)就是采用AT9LSAM9260。該平臺(tái)具有極好的兼容性，存儲(chǔ)空間大，能夠高效處理信息，在苛刻的環(huán)境下也不影響網(wǎng)關(guān)的正常運(yùn)行。
對(duì)于接入方式的選擇，主要以無(wú)線接入為主。物聯(lián)網(wǎng)的硬件是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)中非常重要的一部分，以其內(nèi)部的主控制器電路為例，其關(guān)系到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和網(wǎng)關(guān)功能的實(shí)現(xiàn)，因此要注意其嚴(yán)謹(jǐn)性。目前，網(wǎng)絡(luò)接口電路主要有MII和RMII兩種模式，這兩種模式可以通過(guò)對(duì)應(yīng)硬件引腳配置來(lái)達(dá)到所需目的。
對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)中串行接口電路設(shè)計(jì)，一般會(huì)選擇RS232和RS485。在進(jìn)行串口設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)用這兩種方式，一方面可以起到節(jié)能降耗的效果，另一方面能夠優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互通。進(jìn)行串口設(shè)計(jì)之后，還要增加一些模塊，這樣才能真正實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)硬件的功能。
3 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)軟件的設(shè)計(jì)
在進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)軟件的設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要對(duì)通信接口的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，因此要對(duì)整個(gè)框架進(jìn)行分層。分層之后，對(duì)不同的層要進(jìn)行處理，底層要搜集數(shù)據(jù)，中間層要處理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送，并設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)控模塊進(jìn)行監(jiān)控。為了確保物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的靈活性，一方面要保證不同模塊之間的有機(jī)聯(lián)系，另一方面要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體功能和諧統(tǒng)一。
在本次研究中，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的平臺(tái)主要是嵌入式系統(tǒng)，而不是傳統(tǒng)的PC平臺(tái)。但是，由于要優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)軟件設(shè)計(jì)，還需要借助PC平臺(tái)進(jìn)行代碼的開發(fā)與調(diào)試。
4 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的開發(fā)與設(shè)計(jì)主要采取嵌入式系統(tǒng)，能夠滿足人們生產(chǎn)和生活的需要。隨著社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)水平的不斷提升，相信在不久的將來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)會(huì)更加完善。
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作者簡(jiǎn)介
0 引言
目前，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展在許多國(guó)家已經(jīng)上升為國(guó)家戰(zhàn)略，故在各行各業(yè)、社會(huì)管理和民生方面都將發(fā)揮重要作用。物流是物聯(lián)網(wǎng)較早落地的行業(yè)之一，現(xiàn)代物流的發(fā)展需要數(shù)據(jù)的采集和傳播具備高效性、準(zhǔn)確性以及安全性，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)恰恰具備這些功能，因此，將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在物流領(lǐng)域具有很高的現(xiàn)實(shí)意義。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用從根本上提高了對(duì)物品生產(chǎn)、配送、倉(cāng)儲(chǔ)、銷售等環(huán)節(jié)的監(jiān)控水平，改變了供應(yīng)鏈流程和管理手段，對(duì)于物流成本的降低和物流效率的提高具有重要意義。在應(yīng)用智能終端的新型物流業(yè)務(wù)中，結(jié)合實(shí)際需要，配備無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和條形碼技術(shù)，可以隨時(shí)掌握物流鏈的任意節(jié)點(diǎn)上貨物的情況，大大減少錯(cuò)誤的發(fā)生，提高了工作效率，規(guī)范了企業(yè)的管理，在物流領(lǐng)域中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
1 物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介
物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）是一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)、廣域網(wǎng)或局域網(wǎng)等信息承載體，讓一些相對(duì)零散的普通物理對(duì)象能夠通過(guò)某種連接來(lái)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。它具有普通對(duì)象設(shè)備化、自治終端互聯(lián)化和普適服務(wù)智能化3個(gè)重要特征。
簡(jiǎn)而言之，物聯(lián)網(wǎng)就是把所有物品通過(guò)信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換，即物物相息，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理。物聯(lián)網(wǎng)將與媒體互聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)一道，構(gòu)成未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)。
物聯(lián)網(wǎng)有許多廣泛的用途，用途涵蓋：政府工作、公共的安全、智能家居、消防安全、工業(yè)監(jiān)測(cè)、交通運(yùn)輸、環(huán)保領(lǐng)域、健康管理、花卉栽培、水質(zhì)管理、食品安全、老人護(hù)理、國(guó)防安全和防控管理等多個(gè)領(lǐng)域，本文主要探討其在現(xiàn)代物流領(lǐng)域中的應(yīng)用及其使用到的關(guān)鍵技術(shù)。
2 物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代物流領(lǐng)域的應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代物流領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
2.1 運(yùn)輸過(guò)程的智能管理
目前，物聯(lián)網(wǎng)的GPS/GIS衛(wèi)星定位技術(shù)、RFID技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能物流中已展開應(yīng)用，以便實(shí)時(shí)了解關(guān)注對(duì)象的位置與狀態(tài)，建立可視化的智能系統(tǒng)。在物流活動(dòng)過(guò)程中實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛定位、運(yùn)輸物品監(jiān)控、在線調(diào)度與配送的可視化管理。目前，有些技術(shù)比較先進(jìn)的物流公司或企業(yè)大都建立與配備了GPS智能物流管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛定位與溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控等，初步實(shí)現(xiàn)物流作業(yè)的透明化、可視化管理。通過(guò)在運(yùn)輸路線上布置一些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)裝有相應(yīng)標(biāo)簽或傳感器等設(shè)備的貨車經(jīng)過(guò)時(shí)，便可獲知其運(yùn)輸?shù)穆肪€、時(shí)間、貨物等相關(guān)信息，使后臺(tái)管理者實(shí)現(xiàn)可視化管理。也可以通過(guò)定位技術(shù)定時(shí)取得位置信息，監(jiān)管貨物動(dòng)態(tài)。
2.2 產(chǎn)品的可追溯性管理
應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)建立可追溯的智能系統(tǒng)，主要是為了實(shí)現(xiàn)在物流過(guò)程中的質(zhì)量管理和責(zé)任追究的功能?；赗FID等技術(shù)建立的產(chǎn)品可追溯網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的技術(shù)與政策等條件都已經(jīng)成熟，應(yīng)當(dāng)加快全面推進(jìn)。目前，這些智能產(chǎn)品的可追溯系統(tǒng)在醫(yī)藥、農(nóng)產(chǎn)品、食品、煙草等行業(yè)和領(lǐng)域已有很多成功應(yīng)用，比如，將物聯(lián)網(wǎng)中的視頻技術(shù)鑲嵌在生產(chǎn)系統(tǒng)中，不僅能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控產(chǎn)品的制造過(guò)程，而且可以事后進(jìn)行查詢。物聯(lián)網(wǎng)在貨物追蹤、識(shí)別、查詢、信息采集與管理等方面發(fā)揮了巨大作用，為保障食品安全、藥品安全提供了堅(jiān)實(shí)的物流保障。
2.3 智能自動(dòng)的物流配送管理
運(yùn)用基于傳感、RFID、聲、光、電、機(jī)、移動(dòng)計(jì)算等各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，在物流配送中心實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化管理，建立配送中心智能控制、自動(dòng)化操作網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)物流、商流、信息流、資金流的全面管理。配送中心可以利用物聯(lián)網(wǎng)中的RFID等技術(shù)，根據(jù)需要將電子標(biāo)簽貼在貨物、托盤或者周轉(zhuǎn)箱上面，通過(guò)物品信息的實(shí)時(shí)記錄、處理，再結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的智能處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)貨物出入庫(kù)、盤點(diǎn)、配送的一體化管理。目前，很多的配送中心在貨物裝載和卸車上采用智能機(jī)器人、激光或磁性無(wú)人搬運(yùn)車來(lái)進(jìn)行作業(yè)和物品的搬運(yùn)，采用自動(dòng)化的分揀來(lái)作業(yè)，包括出入庫(kù)也是自動(dòng)化的機(jī)械來(lái)操作，使得物流配送作業(yè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化智能化。
2.4 企業(yè)的智慧供應(yīng)鏈
全球化背景下的企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)將是供應(yīng)鏈與供應(yīng)鏈之間的競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)企業(yè)的物流系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)、采購(gòu)系統(tǒng)與銷售系統(tǒng)提出較高要求。面對(duì)大量的個(gè)性化需求與訂單，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)客戶需求等問(wèn)題是企業(yè)經(jīng)常遇到的，這就需要智慧物流和智慧供應(yīng)鏈的后勤保障網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支持。物聯(lián)網(wǎng)在物流業(yè)中的應(yīng)用將產(chǎn)生智慧生產(chǎn)與智慧供應(yīng)鏈的融合，各個(gè)物流供應(yīng)鏈的參與者可以按照預(yù)定的權(quán)限和流程各行其事，企業(yè)物流完全智慧地融入企業(yè)經(jīng)營(yíng)之中，信息流無(wú)縫鏈接，既可分工協(xié)作，又相對(duì)獨(dú)立。
3 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)主要涉及傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)和嵌入式技術(shù)。
3.1 傳感器技術(shù)
這是計(jì)算機(jī)的一種關(guān)鍵技術(shù)。絕大部分的計(jì)算機(jī)現(xiàn)在能夠處理的都是數(shù)字信號(hào)。計(jì)算機(jī)都是需要用傳感器來(lái)把模擬信號(hào)
換成數(shù)字信號(hào)的，這樣計(jì)算機(jī)才能處理。傳感器作為信息獲取的重要手段，與通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)共同構(gòu)成信息技術(shù)的三大支柱。
3.2 RFID技術(shù)
RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)，又稱無(wú)線射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，可通過(guò)無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。也是一種傳感器技術(shù)該技術(shù)是融合了無(wú)線射頻技術(shù)和嵌入式技術(shù)為一體的綜合技術(shù)，目前RFID技術(shù)應(yīng)用很廣，如：圖書館，門禁系統(tǒng)，食品安全溯源等。RFID在自動(dòng)識(shí)別、物品物流管理中同樣有著廣闊的應(yīng)用前景。
3.3 嵌入式技術(shù)
嵌入式技術(shù)執(zhí)行專用功能并被內(nèi)部計(jì)算機(jī)控制的設(shè)備或者系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)不能使用通用型計(jì)算機(jī)，而且運(yùn)行的是固化的軟件，用術(shù)語(yǔ)表示就是固件（firmware），終端用戶很難或者不可能改變固件。這是綜合了計(jì)算機(jī)軟硬件、傳感器技術(shù)、集成電路技術(shù)、電子應(yīng)用技術(shù)為一體的復(fù)雜技術(shù)。嵌入式是一種專用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，作為裝置或設(shè)備的一部分。通常，嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)嵌入式處理器控制板，有控制程序存儲(chǔ)在ROM中。事實(shí)上，帶有數(shù)字接口的設(shè)備有很多都是這樣的，比如錄像機(jī)、汽車、手表、微波爐等，都使用嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)有一些還包含操作系統(tǒng)，不過(guò)大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都是是由單個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)整個(gè)控制邏輯。近年來(lái)嵌入式技術(shù)得到了快速的發(fā)展，嵌入式產(chǎn)業(yè)涉及的領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛，彼此之間的特點(diǎn)也是很明顯的。如很多行業(yè)：軍工產(chǎn)業(yè)、手機(jī)廠家、平板及車載導(dǎo)航、數(shù)字電視、多媒體終端、網(wǎng)關(guān)等。嵌入式系統(tǒng)正在逐漸的改變?nèi)藗兊纳?，推?dòng)著生產(chǎn)以及國(guó)防的發(fā)展。傳感器、嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中有著非常關(guān)鍵的地位與作用。
4 結(jié)論
物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的步伐越來(lái)越快，很快就會(huì)進(jìn)入規(guī)模發(fā)展階段，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將對(duì)提升很多產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)附加值，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方式進(jìn)行轉(zhuǎn)變，對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整也具有非常重要的意義。物聯(lián)網(wǎng)在物流領(lǐng)域的發(fā)展也將越來(lái)越廣泛，它正推動(dòng)著物流行業(yè)的變革，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)理念的引入，隨著我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系的完善，越來(lái)越多的研發(fā)基地的建立，更多的行業(yè)應(yīng)用等多項(xiàng)工作的推進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)將對(duì)物流業(yè)產(chǎn)生更強(qiáng)大的影響，這勢(shì)必會(huì)帶來(lái)智能化的物流配送鏈條、更敏捷的供應(yīng)鏈、物流鏈條中商品的透明化與實(shí)時(shí)化管理，實(shí)現(xiàn)物流的可追蹤管理。我們相信，在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展帶動(dòng)下，一個(gè)更加智慧、便捷、高效的美好物流前景將很快實(shí)現(xiàn)。
【參考文獻(xiàn)】
1012的大市場(chǎng)
在1999年物聯(lián)網(wǎng)概念就開始提出，實(shí)際上就是互聯(lián)網(wǎng)向物聯(lián)網(wǎng)的轉(zhuǎn)移，要上物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備是1012數(shù)量級(jí)，非常巨大。但我們現(xiàn)在的Internet網(wǎng)的利用率該產(chǎn)品還很低，只有2％-5％。目前嵌入式設(shè)備需要聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，但嵌入式設(shè)備一般無(wú)瀏覽器，需要建立信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)低端和高端的連接。
與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的熱調(diào)
感知中國(guó)、物聯(lián)網(wǎng)、智慧地球、CPS(Cyber-Physical System，信息融合物理系統(tǒng))等與傳感網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的詞匯最近很熱……
物聯(lián)網(wǎng)的概念最早是從RFID(射頻識(shí)別)技術(shù)這個(gè)領(lǐng)域來(lái)的，1999年專門做RFID的EPC global前身――麻省理工Auto-ID中心提出。它當(dāng)時(shí)指每一個(gè)物品上都貼一個(gè)電子標(biāo)簽，這樣通過(guò)后臺(tái)信息系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)借助于Internet、所有物品都能互相聯(lián)系起來(lái)的一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)。但是這個(gè)概念當(dāng)年并沒(méi)有太多人關(guān)注，真正受到關(guān)注是從2005年ITU(國(guó)際電信聯(lián)盟)重新定義了物聯(lián)網(wǎng)的概念。它主要是從信息和通信的角度去考慮，集中在三個(gè)“Any”(anytime、anyplace、anyone)去獲取信息。從此概念能看出，RFID技術(shù)、傳感器技術(shù)以及嵌入式智能技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)部分，即底層技術(shù)。
物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展主要是2008年IBM從商業(yè)角度提出所謂的“智慧地球”。物聯(lián)網(wǎng)有三大層，底層是感知層，中間是網(wǎng)絡(luò)層，上層是應(yīng)用層。基于此，智慧地球的核心技術(shù)有三個(gè)i：instrument，傳感技術(shù)(物聯(lián)化)；interconnected(互聯(lián)化)；intelligent(智能化)。
目前，學(xué)術(shù)界流行一個(gè)詞CPS。我們?nèi)祟惿鐣?huì)生活在兩個(gè)世界上，一個(gè)是信息世界，一個(gè)是物理世界。信息世界跟物理世界的融合，就稱為CPS。中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)微機(jī)專業(yè)委員會(huì)嵌入式學(xué)組組長(zhǎng)、復(fù)旦大學(xué)的陳章龍教授一年前開始研究CPS，但是他和IBM和Intel等公司去探討時(shí)，這些商用公司說(shuō)他們知道CPS，但現(xiàn)在不會(huì)去做CPS、因?yàn)樽鯟PS風(fēng)險(xiǎn)很大。CPS實(shí)際上就是信息和物理系統(tǒng)的融合，即三個(gè)c：1，把物理設(shè)備Computer化；2，通過(guò)通訊(communication)和后臺(tái)連起來(lái)；3，Control。這不是把CPS單獨(dú)拆離開來(lái)一個(gè)一個(gè)的系統(tǒng)，從控制層面來(lái)看，是整個(gè)的一個(gè)大系統(tǒng)。這樣一來(lái)，我們的計(jì)算機(jī)就要有一個(gè)變更性的革命，因?yàn)槲覀冇?jì)算機(jī)處理的是數(shù)字的、離散的、跟時(shí)間無(wú)關(guān)的對(duì)象，而現(xiàn)在如果是CPS，處理的對(duì)象則是模擬的、連續(xù)的、跟時(shí)間相關(guān)的，那么所有的理論、語(yǔ)言都要配套重來(lái)。所以美國(guó)也是首先在自然資金里面展開這個(gè)方面的探索工作。
總理2009年8月到無(wú)錫考察時(shí)，提出重視發(fā)展“感知中國(guó)”。目前要做的工作是三個(gè)方面：把傳感系統(tǒng)和3G中的TD技術(shù)結(jié)合起來(lái)：在國(guó)家重大科技專項(xiàng)中，加快推進(jìn)傳感網(wǎng)的發(fā)展：盡快建立中國(guó)的傳感信息中心。
不僅感，還要知、行
陳章龍教授認(rèn)為，“感知中國(guó)”的感知耐人尋味，“感”是傳感器通過(guò)RFID對(duì)信息的采集和傳輸：關(guān)鍵是“知”，就是要通過(guò)處理計(jì)算，并返回去，才會(huì)產(chǎn)生真正的價(jià)值。
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)炒了十年，現(xiàn)在重新拿出來(lái)，我們一定要認(rèn)真考慮以前的十年炒無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)為什么沒(méi)有“量變成質(zhì)變”?因?yàn)槲覀冎话l(fā)展了“感”，還沒(méi)有去“知”。
中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化所的關(guān)強(qiáng)博士提出要重視“知”和“行”。物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)包括幾層：基礎(chǔ)層、傳輸層，還有執(zhí)行，即所謂感知的“知”和行動(dòng)的“行”，控制、中間件、公共信息服務(wù)，最后結(jié)合到具體的應(yīng)用去。
嵌入式的機(jī)遇
無(wú)論是物聯(lián)網(wǎng)三要素(感知行)，還是智慧地球3i，CPS的3C，實(shí)際上都是在講一件事：人、機(jī)、物的和諧發(fā)展。這對(duì)嵌入式系統(tǒng)的要求是什么?陳童龍教授認(rèn)為第一要多功能化、低功耗、微型化，這些已經(jīng)都在做了，比如無(wú)線傳感器的結(jié)點(diǎn)的智能匯集，傳感器的設(shè)計(jì)趨向一體化。由于嵌入式系統(tǒng)無(wú)處不在，有的可做得很小，例如智能灰塵，它里面的一些軟件，即嵌入式軟件也需要很小。
第二，嵌入式系統(tǒng)要網(wǎng)絡(luò)化。假如現(xiàn)在就把互聯(lián)網(wǎng)復(fù)制到物聯(lián)網(wǎng)，這在技術(shù)上是行不通的，因?yàn)槲覀兠嫦驅(qū)ο笫菙?shù)據(jù)，是連續(xù)的、動(dòng)態(tài)的、是非結(jié)構(gòu)化的。所以瀏覽就不能簡(jiǎn)單地設(shè)為嵌入式瀏覽器，因此需要在低端和高端之間建立信息中間件，OSGi(Open Service Gateway initiative)應(yīng)運(yùn)而生(圖2)，是開放性的機(jī)構(gòu)，專門針對(duì)汽車電子、家庭網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)設(shè)備和工業(yè)環(huán)境等特定領(lǐng)域的互聯(lián)網(wǎng)中間件的應(yīng)用。例如，OSGi聯(lián)盟專門成立了一個(gè)名為汽車專家組(Vehicle Expert Group)的特別機(jī)構(gòu)，為OSGi在汽車電子領(lǐng)域的應(yīng)用制定規(guī)范。
關(guān)強(qiáng)博士從RFID應(yīng)用角度介紹了嵌入式的發(fā)展機(jī)會(huì)。他說(shuō)，很多案例是通過(guò)一定的技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)從終端到終端，一般來(lái)說(shuō)是閉環(huán)應(yīng)用。閉環(huán)只在一個(gè)特定的范圍或是應(yīng)用領(lǐng)域之內(nèi)，還達(dá)不到開環(huán)，譬如公共領(lǐng)域的信息服務(wù)。因?yàn)閷?shí)際上物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展受制于應(yīng)用模式，如果要做到開環(huán)，會(huì)面臨復(fù)雜的問(wèn)題：要找怎樣的一種商業(yè)模式、基礎(chǔ)設(shè)施由誰(shuí)掏錢。
歐洲一家專門研究物聯(lián)網(wǎng)、智能系統(tǒng)集成的協(xié)會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的預(yù)測(cè)是四個(gè)階段：
?2010年之前從RFID技術(shù)角度去討論；
?2010到2015年電子標(biāo)簽、傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)更深層次的信息交互；
?2015到2020年實(shí)現(xiàn)互聯(lián)物品智能化；
?2020年實(shí)現(xiàn)全面的智能化。
技術(shù)層包括以下幾類(圖3)：RFID標(biāo)簽、讀寫器等基礎(chǔ)設(shè)備。還有傳感器、傳感器網(wǎng)絡(luò)、傳感設(shè)備。傳輸層(這也是ITU重新定義物聯(lián)網(wǎng)的原因)主要是在網(wǎng)絡(luò)層考慮，從網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)去考慮。我國(guó)提出利用3G去傳輸物聯(lián)網(wǎng)，但這里還是涉及許多問(wèn)題，比如信息終端，還有現(xiàn)在的操作系統(tǒng)，像中國(guó)移動(dòng)推出的OMS操作系統(tǒng)，如果真正涉及到基礎(chǔ)設(shè)施，還有工業(yè)以太網(wǎng)、交通、離散控制領(lǐng)域等特殊的網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)然基礎(chǔ)設(shè)施上還有一些軟件的工作，比如中間件、中間件的功能、實(shí)時(shí)信息處理、海量的數(shù)據(jù)怎么處理。如果實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，一定要正開環(huán)，因?yàn)殚_環(huán)要為公 共服務(wù)，涉及到更多的問(wèn)題。
目前，物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還很多，但總體上。與理想的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)還差得很遠(yuǎn)。
那么RFID與嵌入式系統(tǒng)之間的關(guān)系如何?關(guān)強(qiáng)認(rèn)為，首先是射頻前端的特殊設(shè)計(jì)；再一個(gè)就是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，主要是把RFID作為一個(gè)組成部分。RFID產(chǎn)品的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)看起來(lái)難度不大，因?yàn)橹灰猂FID讀寫設(shè)備是固定式設(shè)備，基本上基于嵌入式Linux平臺(tái)，主流產(chǎn)品目前是國(guó)外廠商實(shí)力較強(qiáng)，本土產(chǎn)品的操作系統(tǒng)還待完善。
應(yīng)形成本土戰(zhàn)略
到此看來(lái)本文就該結(jié)束，但本國(guó)家863計(jì)劃信息技術(shù)領(lǐng)域?qū)＜医M組長(zhǎng)、北京航空航天大學(xué)校長(zhǎng)懷進(jìn)鵬院士提出不要成為國(guó)外理念的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)，應(yīng)該探索自己特色之路。他指出，物聯(lián)網(wǎng)和智慧地球是美國(guó)人提出的，是否這次我們?cè)贋槊绹?guó)做注解。注解其發(fā)展的合理性，和中國(guó)成為其一個(gè)巨大的應(yīng)用示范、產(chǎn)業(yè)化開動(dòng)前期的一個(gè)試點(diǎn)?
通常來(lái)說(shuō)，如果你自己提出了一個(gè)新概念。想堅(jiān)持下來(lái)也許比較難，但是他們有了我們說(shuō)我們也曾經(jīng)想過(guò)了，這樣再拿來(lái)更容易得到支持，尤其在特定的應(yīng)用服務(wù)范圍內(nèi)。所以當(dāng)時(shí)863小組在規(guī)劃時(shí)認(rèn)為，要借鑒國(guó)外的發(fā)展模式，再結(jié)合我們自己的重大的問(wèn)題、重大的任務(wù)來(lái)進(jìn)行謀劃。我們需要思考三件事：第一，一種發(fā)展的暢想，能否在重大技術(shù)、產(chǎn)生重大突破的機(jī)會(huì)沒(méi)有到來(lái)之前，我國(guó)有可能引領(lǐng)并堅(jiān)持一些方向，也許最后還能形成國(guó)際社會(huì)的趨勢(shì)；第二，在信息技術(shù)未來(lái)發(fā)展當(dāng)中，建立以純技術(shù)驅(qū)動(dòng)為主的，結(jié)合以應(yīng)用為創(chuàng)新模式的這種互動(dòng)方式，也許在最近五年甚至十年當(dāng)中，重大應(yīng)用的突破對(duì)孕育和推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)機(jī)會(huì)，具體體現(xiàn)就是在網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)上。最后，需要走從參與到主導(dǎo)的模式。
五年十年后面臨互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用大突破
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