网站如何注册,网站流量平台,做有后台的网站,小程序制作用华网天下首选目录 一、嵌入式系统的概念 二、通用计算机系统与嵌入式系统的比较 用途 硬件 软件 性能与功耗 开发与维护 三、嵌入式系统与物联网的关系 四、物联网的三层架构 1. 感知层#xff08;Perception Layer#xff09; 2. 网络层#xff08;Network Layer#xff09; …目录 一、嵌入式系统的概念 二、通用计算机系统与嵌入式系统的比较 用途 硬件 软件 性能与功耗 开发与维护 三、嵌入式系统与物联网的关系 四、物联网的三层架构 1. 感知层Perception Layer 2. 网络层Network Layer 3. 应用层Application Layer 三层架构的协作流程 一、嵌入式系统的概念 嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及应用程序等4部分组成并且分为4个层次硬件层、中间层、软件层和应用层。 嵌入式系统是一种专用的计算机系统通常嵌入在更大的设备或系统中用于执行特定的任务。它通常由硬件和软件组成硬件包括处理器、存储器、输入/输出接口等软件则包括操作系统通常是实时操作系统RTOS和应用程序。嵌入式系统的设计目标是高效、可靠、实时响应并且通常具有低功耗、小体积和低成本的特点。 二、通用计算机系统与嵌入式系统的比较 用途 通用计算机系统用于多种用途如办公、娱乐、编程等具有较强的通用性和灵活性。 嵌入式系统用于特定任务如家电控制、汽车电子、工业自动化等具有专用性和针对性。 硬件 通用计算机系统通常使用高性能的通用处理器如Intel、AMD具有较大的存储容量和丰富的外设接口。 嵌入式系统通常使用低功耗、专用的处理器如ARM、MIPS存储容量较小外设接口根据具体需求定制。 软件 通用计算机系统运行通用操作系统如Windows、Linux支持多任务、多用户操作软件生态丰富。 嵌入式系统通常运行实时操作系统RTOS或无操作系统软件针对特定任务优化资源占用少。 性能与功耗 通用计算机系统追求高性能功耗较高。 嵌入式系统追求低功耗和高效率性能满足特定需求即可。 开发与维护 通用计算机系统开发工具和环境成熟维护相对简单。 嵌入式系统开发工具和环境可能较为复杂维护需要考虑硬件和软件的紧密结合。 通用计算机系统嵌入式系统硬件主机(CPU、主板、内存条、显卡等)MCU/MPU(将CPU、存储器、I/O集成在一个芯片上形成芯片级计算机)硬件显示器屏幕尺寸大分辨率高显示屏LCD/OLED尺寸小软件相对独立用户可安装、卸载集成/固化在芯片中用户不能更改操作系统Windows、Mac OS不开源内核不可裁剪μC/OS-II、Linux、WinCE、Tiny OS、Android等内核可裁剪 三、嵌入式系统与物联网的关系 物联网IoT是指通过互联网将各种设备、传感器、系统等连接起来实现数据交换和智能控制。嵌入式系统在物联网中扮演着核心角色具体体现在以下几个方面 终端设备物联网中的终端设备如智能家居设备、工业传感器、可穿戴设备通常都是嵌入式系统负责数据采集、处理和传输。 实时性与可靠性嵌入式系统的实时性和可靠性是物联网应用的重要保障特别是在工业自动化和智能交通等领域。 低功耗与小型化物联网设备通常需要长时间运行且体积小巧嵌入式系统的低功耗和小型化特点非常适合这些需求。 通信与协议嵌入式系统通常集成了各种通信模块如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等支持物联网中的多种通信协议实现设备间的互联互通。 数据处理与边缘计算随着物联网的发展嵌入式系统不仅负责数据采集还承担了部分数据处理和边缘计算的任务减少云端负担提高响应速度。 四、物联网的三层架构 物联网IoT的三层架构是物联网系统的基本框架通常分为感知层、网络层和应用层。每一层都有其特定的功能和组成部分共同协作实现物联网的数据采集、传输和处理。以下是三层架构的详细说明 1. 感知层Perception Layer 感知层是物联网的最底层主要负责数据采集和物理世界的感知。它是物联网与物理世界直接交互的部分。 功能 采集物理世界的数据如温度、湿度、光照、位置等。 控制执行器如开关、电机等以执行特定操作。 将采集的数据转换为数字信号供上层处理。 主要设备 传感器用于采集环境数据如温度传感器、湿度传感器、加速度传感器等。 执行器用于执行操作如电机、继电器、LED灯等。 嵌入式设备如单片机MCU、嵌入式处理器等负责控制传感器和执行器。 RFID标签用于物体识别和跟踪。 摄像头用于图像或视频采集。 特点 低功耗、小型化、低成本。 通常部署在物理环境中可能面临恶劣条件如高温、高湿、震动等。 2. 网络层Network Layer 网络层是物联网的中间层主要负责数据传输和通信。它将感知层采集的数据传输到应用层同时实现设备之间的互联互通。 功能 提供可靠的数据传输通道。 支持多种通信协议和网络技术。 实现设备与云端、设备与设备之间的通信。 主要技术 有线通信如以太网、RS-485等。 无线通信 短距离通信蓝牙Bluetooth、Zigbee、Wi-Fi、Z-Wave等。 长距离通信LoRa、NB-IoT、4G/5G等。 网络协议 互联网协议TCP/IP、HTTP、MQTT、CoAP等。 物联网专用协议如MQTT-SN、AMQP等。 特点 高可靠性、低延迟、广覆盖。 支持海量设备接入和数据传输。 3. 应用层Application Layer 应用层是物联网的最上层主要负责数据处理、分析和应用。它将网络层传输的数据转化为有价值的信息并提供具体的物联网服务。 功能 数据存储、处理和分析。 提供用户界面和交互功能。 实现具体的物联网应用如智能家居、智慧城市、工业自动化等。 主要技术 云计算用于大规模数据存储和计算。 大数据分析用于从海量数据中提取有价值的信息。 人工智能AI用于数据预测、模式识别和智能决策。 用户界面如移动应用、Web应用、仪表盘等。 典型应用场景 智能家居远程控制家电、安防监控。 智慧城市智能交通、环境监测。 工业物联网IIoT设备监控、预测性维护。 智慧医疗远程医疗、健康监测。 特点 高度定制化根据不同需求提供特定服务。 强调数据的安全性和隐私保护。 三层架构的协作流程 感知层采集物理世界的数据如温度、湿度等。 网络层将采集的数据通过有线或无线方式传输到云端或本地服务器。 应用层对数据进行分析和处理提供具体的服务如报警、控制、决策支持等。