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物聯(lián)當(dāng)?shù)?嵌入式系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)新價值

2018-10-11 10:04 digitimes

導(dǎo)讀:物聯(lián)網(wǎng)是嵌入式系統(tǒng)最為廣泛與頻繁的應(yīng)用領(lǐng)域。在物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)中,最常見的硬件組件為控制器、傳感器等。

當(dāng)今什么技術(shù)最有發(fā)展前途?嵌入式系統(tǒng)毫無疑問正是這個問題的答案。事實上,嵌入式系統(tǒng)一直都是熱門的應(yīng)用領(lǐng)域,原因就在于嵌入式系統(tǒng)隨處可見,特別是在一些特定的專用設(shè)備上,這些設(shè)備的特點是在于硬件資源十分有限,并且對成本非常敏感,此外,對于實時響應(yīng)也有很高的要求。而今天,隨著家電與消費性電子產(chǎn)品的智能化,使得嵌入式系統(tǒng)更顯出其重要性。

在日常生活中,嵌入式系統(tǒng)常見于移動電話、視訊電話、VCD/DVD/MP3、數(shù)字相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z影機(jī)、USB-Disk、數(shù)字機(jī)頂盒、高畫質(zhì)電視、游戲機(jī)、電子字典、智能玩具、路由器、交換機(jī)、汽車電子、數(shù)字控制設(shè)備或儀表、家電控制系統(tǒng)、醫(yī)療儀器,甚至航空與太空設(shè)備等,都廣泛采用了嵌入式系統(tǒng)??梢哉f,嵌入式系統(tǒng)就在你我的生活當(dāng)中。

嵌入式系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)根據(jù)英國電機(jī)工程師協(xié)會的定義,其為控制、監(jiān)視或輔助設(shè)備、機(jī)器或甚至工廠運作的裝置。一般來說,嵌入式系統(tǒng)將具備如下的特性:

可用于執(zhí)行特定功能。這與一般PC或伺服系統(tǒng)執(zhí)行多樣化功能有很大區(qū)別。

核心為計算機(jī)與周邊所構(gòu)成。其規(guī)模小至一個MCU,大到先進(jìn)的x86芯片系統(tǒng)。

對于時序與穩(wěn)定度要求嚴(yán)格。在機(jī)器控制上,若稍有不慎可能導(dǎo)致失控與釀災(zāi),因此對于穩(wěn)定度要求高。

需可全自動操作且循環(huán)。既使斷電后也可自動進(jìn)行緊急處置,并在復(fù)電后回復(fù)原有的執(zhí)行狀態(tài)。

一般來說,嵌入式系統(tǒng)都是借助軟件與硬件的整合,來提供設(shè)備各種所需之功能。嵌入式系統(tǒng)的硬件端設(shè)計完成之后,各種功能的實現(xiàn)就要交由軟件端來達(dá)成。嵌入式系統(tǒng)的功能優(yōu)劣,很大程度是決定于嵌入式軟件,這也成為是否能為嵌入式系統(tǒng)提升附加價值的關(guān)鍵。且目前各種智慧化設(shè)備盛行,智能化系統(tǒng)的高復(fù)雜度,也必須要依賴軟件來賦予其運作的能力。因此,在硬件端技術(shù)普遍成熟的狀況之下,軟件將決定嵌入式系統(tǒng)的差異化。

物聯(lián)網(wǎng)嵌入式應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)是嵌入式系統(tǒng)最為廣泛與頻繁的應(yīng)用領(lǐng)域。在物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)中,最常見的硬件組件為控制器、傳感器等。在物聯(lián)網(wǎng)時代,為了實現(xiàn)所有物品都能連結(jié)上網(wǎng),最不可或缺的組件,就是檢測狀態(tài)時所必要的傳感器,以及讓大家共享傳感器所獲得數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)。隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能城市等應(yīng)用市場的快速發(fā)展,對傳感器產(chǎn)品在低功耗、低成本、可靠性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確度、小型化、微型化、復(fù)合型、標(biāo)準(zhǔn)化等技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上,都出現(xiàn)了更高的要求。而這些市場的迫切需求,也使得傳感器開發(fā)商更積極展開技術(shù)與產(chǎn)品的研發(fā),以滿足市場所需。

事實上,物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市等,將成為傳感器最主要的應(yīng)用市場之一,其應(yīng)用也將滲透到未來生活中的各個不同層面。而近年來隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能手機(jī)、汽車電子與醫(yī)療電子等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,對陀螺儀、加速度傳感器、MEMS麥克風(fēng)等感測組件的需求正不斷增加,也帶動傳感器產(chǎn)業(yè)邁入快速發(fā)展階段。

萬物互聯(lián)新挑戰(zhàn)

物聯(lián)網(wǎng)的概念,最早是由研究RFID的英國科學(xué)家Kevin Ashton所提出。在他的構(gòu)想中,物聯(lián)網(wǎng)是透過一個無所不在的傳感器系統(tǒng),將真實世界與互聯(lián)網(wǎng)相互連結(jié)。到了今天,物聯(lián)網(wǎng)已可將嵌入了電子系統(tǒng)、傳感器、應(yīng)用軟件、或傳動器的實體設(shè)備鏈接到云端,甚至可讓裝置之間透過不同的協(xié)議來彼此互連。物聯(lián)網(wǎng)是透過網(wǎng)絡(luò)鏈接不同裝置并傳送數(shù)據(jù)數(shù)據(jù),因此對于傳感器與隨時聯(lián)網(wǎng)有很高的需求。只是有些物聯(lián)網(wǎng)裝置可以容忍間斷聯(lián)機(jī),并降低所需要的網(wǎng)絡(luò)帶寬。

當(dāng)然,由于傳送了大量的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù),因此所有物聯(lián)網(wǎng)的通訊都必須采用預(yù)防性的安全機(jī)制來加以保護(hù),例如裝置的身分管理、加密和訪問控制,以及設(shè)備稽核和監(jiān)控等。盡管物聯(lián)網(wǎng)的連結(jié)并不像是看起來這么容易,尚需要考慮到各種安全性的問題,然而在這些挑戰(zhàn)的背后,是物聯(lián)網(wǎng)所帶來的應(yīng)用價值,可真正縮小這些真實世界與數(shù)字世界之間的距離與差異,智慧城市與智能家居的愿景也將會更接近。

數(shù)據(jù)應(yīng)用是重要環(huán)節(jié)

物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵之一,就在于數(shù)據(jù)。透過物聯(lián)網(wǎng),讓過去看似一無是處的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)可以變得很有用處。透過物聯(lián)網(wǎng)裝置,可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集、分析并建立數(shù)據(jù)庫,如此便可實現(xiàn)智能化的機(jī)器學(xué)習(xí)。而這些經(jīng)過的分析數(shù)據(jù)也可透過物聯(lián)網(wǎng)在裝置上執(zhí)行,提供智能化的分析結(jié)果,以便在事件發(fā)生時可以立即反應(yīng)。

例如街道上的場景偵測分析,透過監(jiān)視攝影機(jī)的預(yù)測模型,便可在鏡頭發(fā)覺可疑活動時實時傳送提醒。物聯(lián)網(wǎng)可廣泛應(yīng)用于生活中的各種應(yīng)用情景,包括智能城市中的連網(wǎng)家居、聯(lián)網(wǎng)車輛、醫(yī)療保健、工業(yè)生產(chǎn)、與智慧零售等。透過物聯(lián)網(wǎng)不只更安全、更有效率,也更為節(jié)能。

物聯(lián)網(wǎng)的主要目的,就是將真實世界連接到互聯(lián)網(wǎng),讓用戶都可以透過裝置的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)來提高生產(chǎn)力和工作效率。然而,是否萬物都可以真的連結(jié)到互聯(lián)網(wǎng)呢?事實上,現(xiàn)階段隨著更多不同的可用聯(lián)機(jī)選項,以及聯(lián)機(jī)成本正逐步下降,使得萬物連接到互聯(lián)網(wǎng)不只已經(jīng)成為一種可能,也正在發(fā)生著,并且越來越多的裝置都正在透過網(wǎng)絡(luò)擷取數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)。

物聯(lián)網(wǎng)透過嵌入式系統(tǒng)的硬件組件與軟件應(yīng)用程序,來控制各式各樣的事物,可能是冰箱、監(jiān)控攝影機(jī)、或者有線機(jī)頂盒等家電產(chǎn)品;可能是產(chǎn)線輸送帶和制造設(shè)備等工業(yè)環(huán)境設(shè)備系統(tǒng);或者交通號志、智能型電表等智能城市中的一切商用裝置??梢哉f,只要是能透過云端啟動的任何裝置,都可能成為物聯(lián)網(wǎng)整體應(yīng)用上的一個重要環(huán)節(jié)。

結(jié)語

對于消費者來說,他們希望食衣住行的各種層面裝置都具備物聯(lián)網(wǎng)功能,例如智能全自動電冰箱安全地在云端往來并傳送數(shù)據(jù)。而制造商希望能透過云端數(shù)據(jù)來更清楚了解客戶的使用情況和零件狀態(tài),以提升產(chǎn)品和客戶體驗。至于工業(yè)客戶則希望能透過物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)應(yīng)用程序,讓工業(yè)設(shè)備和產(chǎn)線程序更加聰明并提升安全。例如可以有效減少技術(shù)人員花在維護(hù)抽水馬達(dá)和電表這類裝置的時間,或者可以透過數(shù)據(jù)的優(yōu)化,將現(xiàn)場技術(shù)人員的生產(chǎn)力提高更多。

無論如何,嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中,已經(jīng)扮演著越來越重要的角色。而嵌入式系統(tǒng)也成為萬物互聯(lián)之下,能否為相關(guān)應(yīng)用賦予更多智能化能力的關(guān)鍵組件。無所不在的嵌入式系統(tǒng),與萬物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu),在未來肯定還將激出更多火花。