物联网的嵌入式技术范文

导语：如何才能写好一篇物联网的嵌入式技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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[关键词]物联网嵌入式技术：区域地质调查：运用

中图分类号：TN919.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）01-0305-01

物联网（Internet of things，IOT）代表了一种互联网扩展到真实世界的设想，物联网使日常用品进入网络，真实的物体不再与虚拟世界相分离，现实世界中的物体都可以作为物理接入点进入互联网。 它是指将各种信息传感设备及系统，如传感器网络、射频标签阅读装置、条码与二维码设备、全球定位系统和其它基于物-物通信模式（M2M）的短距无线自组织网络，通过各种接入网与互联网结合起来而形成的一个巨大智能网络。如果说互联网实现了人与人之间的交流，那么物联网可以实现人与物体的沟通和对话，也可以实现物体与物体互相间的连接和交互。物联网是物流与信息流的结合，在制造业、物流、智能建筑、超市零售业等领域得到了广泛的应用，并对这些行业的发展起到了巨大的推动作用。

由于地质调查工作的特殊性，以及野外地质调查设备的限制，物联网技术在地质调查领域的应用研究工作却鲜有人涉足。地质调查是物流（地质样品等原始地质资料）、信息流（对地质现象的数字化描述）的结合，将物联网引入地质调查，利用物联网的嵌入式技术、传感器技术、网络技术，可以充分实现地质调查的数字化、信息化，势必会促进地质调查工作全程数字化、信息化，提高地质调查工作的质量和效率。传统的地质勘测技术，在数据的收集以及数据的记录方面的工作效率不高，各个工作环节之间的连接不够机密，使得区域地质勘工作的工作量变大，效率降低。然而，网络技术的引进实现了设备之间的互通与联系。将所有设备连成一个庞大的网络系统，从而大大的提高了区域地质勘测的工作效益，保障了数据的准确性，是非常值得推广和应用的计算机技术。

一、物联网嵌入式技术

物联网（Internet of Things）是指将各种信息传感设备，物联网产业链可以细分为标识、感知、处理和信息传送四个环节，每个环节的关键技术分别为RFID、传感器、智能芯片和电信运营商的无线传输网络。发展物联网的关键在于射频标签、传感器、嵌入式系统及传输数据计算等领域。其中，嵌人式系统是以应用为中心.以计算机技术为基础.软硬件可裁剪.适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。因此.嵌入式系统一般指非PC系统.它包括硬件和软件两部分。硬件包括微处理器、存储器及外设器件和I/O端口等。软件部分包括操作系统软件（OS）和应用程序.应用过程控制着系统的运作和行为，而操作系统控制着应用程序与硬件的交互作用。

二、区域地质勘查工作流程

1、室内准备阶段：主要对罔区内已有大（中1比例尺遥感、重力、航磁、化探和地质、矿产资料进行全面系统收集和综合研究

2、野外工作阶段：主要进行地质填图和矿产调查的野外工作，并同步开展遥感影像解译结果的检查与验证，以及物探、化探异常的评价与查证，进一步深化解释推断成果，对重要基础地质问题和矿产问题开展专题性研究。

3、综合整理阶段：这个阶段主要是对地学信息多源化问题的研究。根据综合推断结果编制最终成果图件，编写研究成果报告。解决地质调查工作的全程数字化、信息化.现阶段的主要难点是解决野外地质数据采集的数字化，以及这些设备与计算机、网络的互联、互通。

三、嵌入式系统在野外测试设备中的应用

1、嵌入式系统及其特点

嵌入式系统是一种文时操作系统.它是硬件与软件系统的结合，它的优势是利用很少的软、硬件资源实现自动控制功能。经过几十年的发展已由早期以C8051芯片组为代表的软、硬件资源少、功能单一的系统，发展到当前以ARM 系列芯片为代表的软、硬件资源丰富、功能强大的嵌入式系统。

2、在野外测试设备中的应用

随着计算机技术的不断发展.嵌入式技术作为一种与其相伴相生的新型科学技术，在很多领域巾都得到了广泛的推广。尤其是一些智能设备以及导航设备终端上应用，使其在我们的生活和生产中的发挥了十分重要的作用，也方便了人们的生活。区域地质勘测工作，由于工作的环节较多，流程复杂，若在其具体操作中，运用智能勘测设备，会大大提高勘测效率和准确率。嵌人式系统在各种野外测试设备中的集成，使这些设备具了独立的计算能力，在提高测试速度的同时测试过程也逐渐智能化，通过串口、USB 口等有线方式或WIFI、蓝牙等儿线方式，测试数据能即时传输到计算机中。

四、物联网技术在区域地质调查中的应用

1、物联网

物联网是互联网的扩展 是近年来一个发展迅速、应用广泛的技术。它并不是全新的技术，它是已有的射频识别（RFID）、无线传感器网络（WSNS）、嵌入式技术与互联网技术的集成，互联网将分布在各地的计算机连接起来，实现了计算机问的资源共享与利用，物联网通过集成在各种设备、物体、甚至人体中的嵌入式设备，通过网络将这些设备、物体连接起来，形成M2M、M2P网络，实现这些物体的信息互联与资源共享。

2、物联网与野外测试设备

地质调查工作存在一定的特殊性.并且还会受到多种因素的制约。物联网技术在地质勘查领域中的应用，实现了地质物流和信息流的有效统一。并且利用物联网嵌入式技术，能够实现其工作过程的数字化，信息化。从而提高了勘测工作的准确性，以及时效性。

3、在区域地质调杏中的应用

以智能手机为核心的野外客户端.用于野外地质路线上地质观测点的地质现象数字化采集，以及与各种集成了嵌人式系统的便携式野外测试设备在观察点定量化测试数据的实时交互。集成于智能手机的GPS用于采集地质观测点的坐标、时间信息，并通过麦克风、摄像头、触摸屏以音频、视频、照片、手绘草图的多媒体方式记录观察点的地质现象.同时集成于智能手机的RFID读写器利用EPC电子标签地质样品进行编码，便携式设备在观察点的定量化测试数据也实时传送给智能手机，这样采集的各种地质信息都被赋予时空信息，便于后期的资料整理及专题地图的生成。服务器端包括：IIS、SQL Server、GIS、基础及专业地质数据库、RFID系统等5类服务器。

计算机网络技术，在各个领域中的具体应用，使得很多工作实现信息化的工作模式，这是时展的要求，也是历史的必然趋势，区域地域勘测工作中，物联网嵌入式技术的应用，使得野外勘测设备实现了智能化，信息化的工作模式，各个设备之间的联系高度紧密。使得数据的采集与分析 更加的快速、准确。我国计算机技术工作人员，在面对已有成绩的同时，还要不断的研发新的技术，使嵌入式网路技术在地质勘测领域能够发挥更大的作用。为国家的经济作出更多的贡献。

参考文献：

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【关键词】嵌入式系统 物联网 研究

物联网（The Internetof things，IOT）通过智能感知、识别技术与普适计算，将所有物体融入互联网，实现各设备之间的信息交换。很多行业都应用到物联网，如智能农业、工业4.0、智慧交通、智能家居等等，在这些行业中，物联网发挥了重要的作用，极大促进了各行业的智能化和信息化，提高工作效率。目前，很多设备已经通过物联网连接到网络中，如PC、手机等多种设备。而这些设备不能直接接入到互联网，需要通过物联网网关连接。物联网网关具有很多功能，如协议转换、重新封装数据、防火墙、信息过滤等。嵌入式系统（Embedded system）属于一种专用的计算机系统，能够特定地执行相应的任务。也就是说，该系统主要是依照预先定义的任务进行完全执行。现主要结合个人经验，阐释在嵌入式系统视角下如何应用物联网。

1 嵌入式系统简述

1.1 嵌入式系统的结构

嵌入式系统属于一种完全嵌入受控器件内部的系统，其可分为硬件、软件系统两个部分。嵌入式系统设备由计算机系统、系统执行设备两部分构成。其中计算机系统中包含了系统软件层、应用软件层、硬件层和硬件抽象层四个组成部分。硬件层系统和计算机系统相似，其具有良好的兼容性。但在功能上，硬件层系统储存量小、指令处理速度低。硬件抽象层也叫中间层，其能够将底层硬件和上层软件分开，形成有不同功能的独立的部分。因此，在进行开发时不受到硬件影响，使开发效率极大提高。硬件抽象层还具有初始化底层硬件设备、配置硬件设备的部分基本参数等等。软件层包括文件和操作两大主要系统，形成一个开发环境。应用软件层主要是提供应用接口，使用户可以直接进行编程应用软件，并控制和应用整个系统。

1.2 嵌入式系统与物联网中的关系

在物联网中，嵌入式系统是连接物联网和互联网的物联关键部分。由于在互联网的设计中，并没有将其自然延伸到物联网，两者之间并无直接的关系，为了让互联网和物联网无缝连接，就需要使用嵌入式系统来实现。因此，在物联网中，嵌入式系统的存在具有物控、物感、人-物交互、物-物交互等特性。总的来说，物联网是当前新技术发展下而形成的信息技术而且是其信息技术中重要的构成部分，而嵌入式系统则是物联网中的技术组成部分。嵌入式系统的存在推进了物联网的发展，真正实现了人、机、物之间的无障碍交融。

2 基于嵌入式系统视角下的物联网研究

2.1 嵌入式系统设计方法和操作系统分析

常见的嵌入式系统设计方法有软硬件协同设计、软硬件独立设计两种。通常采用软硬件顺序独立设计的方法，也就是先设计硬件再进行设计软件。其中硬件设计语言常用的有Verilog HDL、VHDL等。软件设计常用的软件语言有C++、C、Java等。常见的嵌入式操作系统有WinCE、Linux、PalmOS等。嵌入式操作系统具有实时性、特定性、时间准确性、可裁剪性、支持网络功能、接口标准化等特点。在开发环境中，嵌入式操作系统发挥了极大的作用，体现其强大的开发功能，并得到人们的青睐和广泛应用。

2.2 物联网网关的特点和设计需求分析

物联网由感知层、网络层和应用层构成其基本的架构，感知层主要作用是对信息的识别和采集；网络层的作用主要是转发、处理网络信息、实现网络管理控制等；应用层的作用是根据需求来实现各种功能，使行业能够根据其特点和需求实现信息化、智能化。由于物联网网关要实现物联网与互联网的无缝连接，进而使各种设备能够无缝接入互联网，真正实现人、机、物之间的无障碍沟通。因此，物联网网关在设计方面有较高的要求，具体有以下几点：

（1）具备广泛感知网络以及无缝接入的能力。由于物联网网关要将互联网和物联网进行无缝连接，这就需要其具备广泛感知网络能力，才能够将两者连接起来。但传感器设备具有一定的局限性，这就需要在设计中考虑到各种传感器的特点。而传感器则属于通信技术中的一种，常见的有蓝牙、Zigbee、Wi-Fi等等。这些通信技术实际上都属于近程通信，而且协议体系都有所不同，并没有设置统一的标准。这就需要物联网感知层能够对这些不同的网络具有广泛的感知和接入的能力。

（3）具备较强的各类型数据转换能力。目前我国互联网采用的协议有TCP/IP、IPv6等。不同的无线接入设备、传感器也采用不同的网络传输协议。可见，我国互联网中的网络传输协议具有多样性的特点。因此，物联网网关必须要具备较强的各类型数据转换能力，才能够在不同的网络传输协议中实现协议的转换，使将数据转换成为同一种格式，并将数据传输到网络中。

（3）具备良好的管理与控制能力。目前我国互联网中的各大网络运营商都设置了专属的管理平台，也就是说其网络传输协议都有所不同。物联网最终要与这些网络平台连接，这就需要物联网自身能够具备良好的管理与控制能力。例如实现对自身登录、故障、状态等方面的管理与控制，对传感器网络的管理与控制的等等。

2.3 物联网网关的设计

在传输网络方面，TCP/IP模型结构主要包括应用层、传输层、互联网层、网络接口层。其中应用层的作用是执行用户的应用程序，在这一过程中，主要通过不同的网络传输协议来实现信息的交换。传输层的作用主要是正确地把数据传递给进程，使端与端之间实现信息交换。传输层中所使用的协议为TCP和UDP。网络接口层的功能主要是面向物理接口使各种设备能够互联，另外其还能够面向模型上层接收数据。互联网层的作用主要是区分不同的网络，分组和转发数据。

在传感层网络方面，采用的通信方式主要有无线和有限两种，无线有Wi-Fi、Zigbee、红外线等等；常见的有线通信方式是USB、RS232等等。传感层网络的构成主要有物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。以无线Wi-Fi为例，物理层的功能主要是开启、关闭无线收发，检测接收端的能量，测量信号强度和质量、自主选择信道频率等等。网络层的功能主要是分析信息、路由管理、网络安全管理等等。应用层的功能是安全管理、反应管理、功能定义、定义设备的网络连接等等。

3 基于嵌入式系统视角下物联网应用设计

嵌入式_发板常用的有A20和树莓派开发板，以A20开发板为例进行设计。在物联网网关设计中，软件部分的设计使用C、PHP、MySQL等语言。硬件设计应用A20开发板、网线、串口、51单片机等。开发环境采用Linux操作系统，并按照Linux的开发环境进行设计。设计具体流程如表1。

按照上述步骤完成工作后，测定数据库是否正常，便完成了物联网基本架构的设计。在此基础上，我们对整个架构再进行具体分析和细化，并进行针对性的设计，就可以完成嵌入式物联网设计。

4 结束语

嵌入式系统作为物联网中的重要技术组成部分，其对于物联网来说是不可缺少的。在当前传输协议类型众多的复杂的互联网环境中，要实现物联网与互联网的无缝连接，实现人、机、物的无障碍信息交互，就需要采用嵌入式系统对物联网网关进行设计，使各种接口都够和物联网连接。在设计中，设计人员需要根据不同软件的需求来进行设计，以满足各行各业对于物联网网关的需求。

参考文献

[1]李津，孙毅，刘琼俐.基于嵌入式系统的物联网智能移动终端的设计[J].中国新通信，2015（24）：120-121.

[2]王绪海，姚晓峰.基于嵌入式系统的物联网网关的设计[J].信息通信，2016（01）：64-66.

[3]邓二伟，黄冰.基于嵌入式系统的物联网研究[J].电脑迷，2016（01）：79-80.

作者简介

张举（1987-），男，山西省人，大学本科学历。研究方向为嵌入式与物联网。

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关键词：物联网时代 嵌入式系统 安全性问题 安全对策

中图分类号：TN915.08 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）12-0217-01

随着我国互联网的发展，物质需求的增加，物联网的概念也渐渐地融入到人类的生活中，而随着物联网时代的逐渐开放，一系列的安全问题也闯入了这个世界，如今的物联网时代，几乎所有本质可靠的嵌入式系统都能够与互联网接通，体系结构从封闭到开放，因此也给了不安全因素进入到嵌入式系统的机会，所以嵌入式系统安全性问题是物联网时代重要的组成部分。

1 什么是物联网

物联网与传统的互联网相比有极大意义上的不同，提到物联网，我想这个概念对如今的人们来说都不再陌生，但是在以前，物联网是人们无法想象的。物联网是一个以互联网为基础的世界，只有有了互联网，物联网才得以生存，两者都是息息相关的，但正是因为互联网的开放式，使原本具备可靠能力的嵌入式系统产生一系列的安全性问题，物联网其实是一个物质的世界，就是把物体组建到网站上的虚幻世界，然后形成一个买家和卖家在网上进行彼此交流最后达到成交的过程，物联网是新一代信息技术发展的重要组成部分，也是互联网发展必须经过的阶段。物联网每时每刻都在采集信息和处理信息，几乎社会的各种领域都要用到物联网，物联网在国际上又称为传感网，这是在计算机、互联网以及移动通信网之后掀起的又一次浪潮。

物联网有三大特点，第一是全面感知力强，物联网连接的是物，需要和物品的结合，赋予物智能化，从而实现对物的感知；第二就是可靠传输性，物联网首先通过前面的感知力接收信息，然后通过可靠的传输网站把信息重新传递出去；第三是智能处理性，通过物联网中的各种传感设备可以实现信息远程获取，对物流信息进行监控，时时刻刻都可以实现各环节信息共享。总之物联网的业务种类极其广泛，从流量特征差异来看，物联网可以分为大流量业务和小流量业务，而大流量业务主要是指数据量较大，精确度较高，比如以军事事业相关的视频监控业务；比如一些比较高端的广告等等；小流量业务又可以详细划分为三类，第一是需要长期保持畅通并频繁发出一些业务量小的工作，实时性较精确，比如电话业务；第二类是需要长期在线而且不经常发出的小范围的流量业务，比如我们经常接触到的水电煤气费用等等业务；第三类是不用长时间保持在线的小流量业务，只有在需要的时候才发起连接，数据量较小，实时性较高，比如自助存取款机等业务[1]。

2 物联网的嵌入式系统安全问题的概念

所谓的嵌入式系统，是指物联网的核心技术，以应用为中心，说白了就是我们日常生活中经常说的装上硬件之后的计算机系统，但是，嵌入式系统是通常只针对某一项特殊任务，它的核心是预先编辑好一个或几个预先编辑好的程序来执行一个或几个任务的微型处理器或者是单片机。但是，如今我们发现物联网给人类带来方便条件的同时，又因为它的开放性，所以就给大家带来了来自外部攻击的风险，嵌入式系统的漏洞无处不在，并且没有任何有效的补丁来进行修复，于是就出现了我们在日常生活中所出现的钓鱼网站等等之类的安全危机。

在分析这个安全问题之前，我想先举一个生活中的实例，就比如我们马上要下班的时候，可以通过办公室电脑控制家里的空调温度，但是这种技术有利也有弊，虽然在某种意义上可能是为大家提供了方便，但是这种接通网络的空调也有可能会遭遇到外部的攻击，入侵者可以通过电脑控制家里的空调，冬天的时候把温度尽量调到最低，使水管冻裂等等；夏天的时候把温度调高，然后使家里的宠物中暑等等，这些都是人们不可预测的。现如今，嵌入式系统已经受到各个领域的青睐，不管是工作还是学习、军事方面都大量使用，但是如果系统设计存在漏洞，就很容易被他人攻击。除此之外，现在的嵌入式系统大多都是用电池供电，如果正在工作的时候发现电量已经用完而没有备用的电池可替换，这时候系统就无法继续正常工作，与此同时也给了入侵者攻击的机会。然而，许多嵌入式系统都是小公司做的，他们出于成本的因素，并不安装太多的安全性硬件，况且使用者追求的也是只要外观看起来便捷，质量好用就行。总之，一个嵌入式系统，只要连接互联网就有可能受到木马病毒的侵扰，从而盗取重要信息。

3 物联网在物流行业的应用

物流行业是如今社会发展的主要潮流，它不仅是我国十大产业重视规划的其中之一，也是信息化和互联网应用的重要领域。在生活中也得到了广泛的应用，比如现在的我们工作忙，就少了逛街的时候，这时候我们就可以通过强大的互联网在网上进行挑选和购买自己想要的东西，在我们提交订单付款之后，卖家就会发货，然后通过快递公司揽收并开始运输，而且在运输的过程中，我们都可以通过电子信息来查看物流，以便买家知道自己买的东西去向，而且如果有的东西买回来时顾客不满意，同时物流公司又为此订单加了运费险的话，买家就可以再通过物流的方式把东西退还给卖家，还有就是如果某公司需要急件的话，我们可以发顺丰，这大概一天就可以到达目的地，这样就省去了人们的时间和精力，物流行业不仅丰富了人们的生活，还通过现实生活与网络虚幻生活的相连接。除此之外，嵌入式系统还可以帮助大家记录信息，但是当计算机系统出现问题的时候，由于资源受限，往往不可能对这些重要数据进行备份，这时候就需要用网络来进行异地备份，避免信息丢失[2]。

4 嵌入式系统安全性问题的对策

研究嵌入式系统安全性问题的对策是目前社会发展的重要阶段，无论是民用还是军用，我们都必须通过大量的实验，来针对这些安全性问题采取有效的措施，比如我们要对系统和重要数据设置保护程序，以免病毒读取和盗用，还有就是在我们日常生活中需要购买软件的时候要尽量选择正版软件，因为盗版的软件会很有可能存在许多漏洞，从而为病毒敞开了大门，对于公司的办公电脑，我们应该定期的备份和更新一些重要的文件。日常生活中，我们应该对计算机定期的做一个体检和杀毒，清理上网和软件的残余垃圾，防止木马病毒侵入，对于联网的计算机必须要遵守网络规定和自身协议的规定，不能随意向外部传输信息和接收信息，对于不明来历的信息，我们要仔细阅读不能随意进行读取。除此之外，只要我们将一些重要的信息锁起来，那么丢失的几率就很小，这就将意味着只要把我们的信息保存在一个可靠的地方一般就不会被盗用的，对于一些有线的系统，如果发现有异常，我们可以通过切断电源的方式来组织黑客侵入，这些方法广泛用于一些比较特殊的工作应用领域，然而这种方法并不适用于那些对安全性要求比较高的信息。如果有较多的安全保护硬件来使数据分散，从而使信息在存储和发送的时候不容易被阻止。当然，我们也可以给我们重要的信息设置一个密码，这样也提高了嵌入式系统的安全性能。

5 结语

物联网是把所有物体通过传感设备和互联网连接起来，实现智能管理和识别，也是未来社会发展的趋势，以后的生活，人们将更加依赖物联网，所以，未来的社会应该多培养一些这样的人才，培养为社会主义现代化事业多做贡献的人，提高对嵌入式系统安全性的意识，只有考虑过多的安全性因素，才能建立出一个相对比较安全的嵌入式系统，拥有掌握过硬的技术，降低物联网时代的嵌入式系统的风险，加强保护措施，把物联网的成本降到最低，效益做到最高，风险降到最低甚至是没有风险，为人们的生活带来更大的益处，才能使整个物联网强大起来，只要我们不断地研究，物联网时代的嵌入式系统安全性能一定会越来越高，我国的各个方面素质也会得到很大程度上的提高。

参考文献

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关键词：串口设备；联网；嵌入式

随着互联网的快速发展，互联网已深入到各行各业、千家万户中了。互联网给人们的生产生活带来了极大的便利，互联网缩短了人们之间的距离，相隔很远的人可以利用互联网实现实时的面对面的交流。随着人类社会的进步，互联网与工业控制技术结合，实现工业控制系统的联网化是工业未来的必然发展趋势。

目前，在工业控制领域中，单片机系统主要是RS-232、RS-485和CAN总线协议通信，它们无法与互联网直接相连。由于这些系统普遍采用的是8位单片机，只有RS-232异步串行通信接口，要想实现与互联网的连接，那么就必须对通信接口进行物理改造、数据格式改造和通信协议的转化。而人们对串行通信接口的联网化要求越来越高，在这种需求形势下，Zworld公司推出了一种串口设备的联网服务器。它将嵌入式技术和互联网技术完美的运用到串口设备中，满足了串口设备联网化的需求。它能够有效实现对设备的远程控制和数据的远程传输，促进了工业控制技术的发展。

1 系统的设计思路

如图1所示为系统的组成结构图。我们可以看出，该系统由：上位机、嵌入式网络化装置和智能仪表所组成。而智能仪表就是串口设备，利用嵌入式网络化装置将以太网与串口设备完美连接起来，而上位机则利用网络对串口设备进行实时的监测。由于该系统中的网络是以太网，于是就可以直接与Internet互联，利用远程主机就可以对系统实现远程控制和远程访问。

2 系统的具体设计

我们可以将该系统的设计分成硬件设计和软件设计。

2.1 硬件设计

ARM处理器是ACORN计算机有限公司面向低预算市场设计出的第一款RISC微处理器。该处理器是32位设计，同时还配备了16位指令集，它体积小、功耗低、成本低、支持32位和16位的双指令集，同时还可以兼容2位和16位的器件。实践证明，ARM处理器是开发硬件的绝佳选择。

在本系统的硬件设计中，嵌入式网络化装置是核心，该装置采用32位的高速处理器S3C4510B，该处理器的芯片选择的是ARM7系列。在存储系统上，采用了一片HY20LV160，它构成了16位的Flash存储系统，容量为2MB，可以存放用户的应用程序、嵌入式操作系统和需要保存的数据等。另外，又选用了2片HY20LV160构成了一个32位的SDRAM存储系统，该系统的存储空间为16MB，它能存储嵌入式系统以及用户的一些数据资料等。

同时，增加了一个232-485的电平转换电路和TL16C554A芯片将S3C4510B芯片的串行通信接口扩充到了4个。

2.2 软件设计

软件设计是与硬件设计相配套的。软件设计既要完成串口设备与以太网的连接，也要完成数据包的处理、任务的调度、硬件的设备驱动等任务。随着嵌入式技术的发展，市场上的嵌入式系统越来越多，如：uC/OS、Linux、uCLinux等。uCLinux嵌入式系统是前几年出现的一种应用于微控制领域的嵌入式系统，在低端网络、工业控制、数据采集等领域都有广泛的应用。本文所采用的嵌入式系统就是uCLinux。通过软件设计，要能够有效读取串口接收到的数据包，然后再根据读取的结果计算出设备的运行状态，并将设备与互联网连接起来，最后就是将网络数据发送到各个控制器的串口上。嵌入式网络装置的软件设计主要是由人机交互界面设计、数据处理设计、数据包转发设计和网络通信设计这几个部分组成。在网络通信程序的软件设计上，我们设计了一个串口中断程序。利用这个中断程序，将通过串口的电力仪表数据放置在一个串口缓冲区中，将PC机通过网络传递过来的数据资料传输给智能仪表。这个串口中断程序的注册为：request_irq（0，uartirq_handler，UART_INTER-RUPT，“uartirq”，NULL）。在这个网络通信程序中，不同的数据传输采用不同的通信协议，可靠性要求高的数据传输采用TCP/IP通信协议，而可靠性要求不高的数据传输采用UDP通信协议。整个通信程序的数据流如图2所示：

在这个网络通信数据流中可以看出，TCP/IP应用程序处于整个程序的最高层，它调用Socker API的接口函数，进行网络的操作。紧接着的UDP、TCP处理模块就是所谓的通信协议模块，不同的数据通过不同的通信协议进行传输。

[参考文献]

[1]邓钦文.基于ARM和Linux的嵌入式Web服务器研究与实现[D].湖南大学：2010年.

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关键词：智慧农业；监控系统；物联网；ZigBee

中图分类号：S24；TP277 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）04-00-02

0 引 言

中国的农业生产一直以来都依靠传统的生产模式，浪费了大量的人力物力，而且对环境造成了污染与破坏，不利于农业的可持续发展。因此，如何顺应新时期和谐社会对农业生产的要求，利用现有技术和平台来设计一个满足要求的新系统，成为迫切需要解决的问题。智慧农业利用物联网、云储存、ZigBee等技术实现农业的精准化监控与管理。

1 系统总体方案

监控系统是基于现有技术特点，由嵌入式网关，RFID，ZigBee及各种传感器模块组成，在遵循物联网三层架构的基础上设计实现的，包含安卓客户端和Web客户端的智慧农业监测系统。通过各传感器来采集相应的数据，然后利用ZigBee无线技术完成数据从传感器到嵌入式网关的传输，再依据TCP协议使数据从嵌入式网关传输到Web服务器，将数据进行分析形成信息在安卓客户端和Web客户端显示，实现将农业大棚里的环境参数在相应客户端与移动端显示的功能。同时依据传感器反馈的信息对大棚里的控制设备进行简单控制，以保证环境参数的稳定。此外，系统还为Web用户和移动用户提供了友好的显示界面，管理和控制界面，给予用户良好的体验。监控系统总体结构如图1所示。

2 现场监控系统

现场监控系统由Android手机客户端、嵌入式网关和ZigBee模块组成。

Android手机客户端主要用以实现人性化的人机交互界面。进入智慧农业监测系统界面后可以一览大棚内多种环境参数，如大棚内的厥度信息、是否存在有毒气体、是否有人闯入大棚，大棚内的光照强度等。

四个ZigBee模块上的传感器会对大棚内的环境参数进行采集，其中温湿度传感器用以实时采集大棚内的温度和湿度信息；广谱气体传感器用以感应室内有害气体（CO、SO2等）是否超标；人体检测主要对大棚内的作物起保护作用，当有人私自闯入大棚时，会感应到并及时报警；传感器将采集到的数据发送到各ZigBee模块，然后通过ZigBee的自组织网络传递给整个网路中的ZigBee协调器，此外，基于CC2530的风扇起到了排气效果，协调器通过RS 232串口将数据传送给嵌入式网关进行相应的处理。

嵌入式网关将接收到的由ZigBee协调器传送过来的数据进行处理并通过局域网传送给手机客户端，对于手机客户端发送过来的数据进行处理并对相应的传感器、生长灯、风扇进行控制。现场监控子系统需要满足实时数据存储分析、数据采集、网络连接等功能。

2.1 短距离ZigBee网络设计

ZigBee技术作为一种低速率、低复杂度、低损耗、低成本的无线网络技术，逐渐成为近距离通信应用的首选。从农业大棚的要求来看，一般大棚所需要传输的数据类型对通信速率要求并不高，所以使用ZigBee方式取代传统的布线方式可行性极大。考虑到一般农业基地均具有控制距离较短，测点多、设备多等特点，采用ZigBee的Mesh组网方式。Mesh网络由路由器、协调节点、多个终端节点组成，属于多跳的网络系统。在网络中节点之间可以直接通信，每次通信都由一条或多条路由节点进行中继，最后传给目的节点。ZigBee终端节点工作流程如图2所示。

2.2 嵌入式操作平台设计

采用ARM-Linux控制器模式，硬件的部分选取ARM Cortex-A9系列作为嵌入式控制器的微处理器，该系列处理器具有性能高、处理能力强、低功耗等特点；软件部分采用Linux操作系统，它具有多任务、多用户、兼容性高、界面操作简单、支持多种平台、安全性好等优点。嵌入式系统结构如图3所示。

2.3 视频监控设计

视频监控采用云台高清网络摄像头，它不仅可以通过手动控制摄像头旋转，还可以通过Web或者手机App来控制，拥有标准的H.264算法，同时能够支持CIF、D1两种分辨率，适合无线网络；支持摄像头360度旋转；可通过WiFi，蓝牙传输数据，适用于不便布线的场合。

摄像头将采集到的视频数据通过内置编码器编码，经无线网络传输到管理中心，同时解码器会将接收到的数据解码后播放视频。

3 远程监控管理中心

远程管理中心主要由介入设备和计算机组成，用以完成大棚内环境参数的采集、传输和显示，还能实现对基地环境参数和视频的远程控制或者联动控制。

远程管理中心采用B/S（浏览器/服务器）模式，用户通过浏览器或者手机App登录管理控制中心，通过实时获取的视频图像，直观地观察各大棚内的植物生长情况，并通过显示的环境参数对生长状况进行分析。根据用户对于系统的要求，设计了如下几个主要功能：

（1）具有设备监控、设备管理、视频监控、系统设置、报警记录功能；

（2）对各基地的空气温湿度、有害气体、土壤温湿度、光照强度等参数实时显示，拥有风扇、灯光、水泵等装置，用户只需点击开关装置便可实现对远程装置的开关操作；

（3）对于植物生长相关参数进行正常范围的设置，实现农业大棚环境参数的联动控制。

智慧农业监控的系统参数如图4所示。

4 结 语

该系统通过各传感器来采集相应的数据，利用ZigBee无线技术将数据从传感器传输到嵌入式网关，再依据TCP协议，完成数据从嵌入式网关到Web服务器的传输，之后将数据分析形成的信息在安卓客户端和Web客户端显示。系统可以实现对农业大棚里环境参数的实时显示（包括相应的移动端显示），同时可以依据传感器反馈的信息对大棚里的控制设备进行简单操作，以保证环境参数的稳定。

参考文献

[1]刘丽君，张伟，陈博.基于AJAX的智慧农业监控系统Web前端设计[J].物联网技术，2016，6（1）：13-14.

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篇6

关键词：物联网；云计算；内河航道；智能航道

上世纪末在信息技术的催生下，物联网的概念逐渐形成，并且成为互联网的一个重要拓展。可以说，物联网是互联网的一个延伸，在物联网中，创新十分重要，而重视用户使用体验则是所有创新的基础。当前物联网还没有一个比较准确的定义按照当前的特点和知识水平，比较普遍的一个定义是在互联网和移动互联网等基础之上，对不同应用领域的需求采取各种信息，将所有的相关因素全部联系在一起，这样就可以十分有效的保证智能分析和可靠传输功能的系统。

一、物联网的关键技术

现如今物联网技术在内河航道信息化建设中所发挥的作用也日益明显。其中所使用到的关键技术有以下几点：

1、智能感知技术

1）RFID无线射频识别技术

这种技术本身是一种非接触式的自动识别技术，其主要是根据射频信号对目标对象的相关数据和相关信息进行全面的识别。RFID技术喜能够实现多个电子标签的同时识别，同时操作的方法也相对简单，这一技术主要是用在产业化领域当中，同时其所涉及的范围也十分广泛。

2）传感器与无线传感器网络技术

传感器自身是一种非常重要的检测装置，同时它还能非常准确的感知到被测量系统当中的信息，其会根据特定的规律将其转变成电信号或者是其他形式的信息，完成内容的输出，这样才能满足信息处理过程中的各项要求，它也成为了自动检测和自动控制过程中非常关键的一个环节。传感器技术在发展的过程主要有两个趋势，一个是无线传感器，一个是智能传感器，在智能传感器当中，最为重要的就是传感器自身的结构设计工作。在结构设计的过程中，我们需要有自行学习、独立诊断以及独立补偿的功能，同时在通信能力方面也要具有非常强的灵活性，同时其也成为了研究中十分热点的一个问题。而当前也出现了很多新的技术，比如节点定位、时钟同步等等。

2、嵌入式技术

嵌入式系统是一个相对比较专业的计算机技术，其是装置和设备当中非常关键的一个部分，一般来说，嵌入式系统是一个完整的控制程序，其存储在了ROM当中的恰如是处理器控制板上。所有带有数字的接口设备都采用了嵌入式系统，但是很多嵌入式系统都采用了单个程序来对整个系统进行全面的控制。嵌入式技术在研究的过程中主要研究的是专用芯片的设计和制造以及嵌入式应用软件的编程技术。当前，信息化技术的发展十分的迅速，嵌入式技术也在不断的发展，这些新型的技术会为社会的发展提供更多的便利条件。

3、海量数据处理与融合技术分析

面对物联网数据海量、多态、动态与关联的特征，物联网数据处理需要重点解决以下几个关键技术，分别是数据格式与标准化、信息融合技术、中间件与应用软件编程技术、海量数据存储与搜索技术、数据挖掘与知识发现算法。物联网的海量数据除了来自传感器节点、RFID节点以及其他各种智能终端设备全天候产生的数据外，各种物理对象在参与物联网事务处理的过程中也会产生大量数据，在进行海量数据存储时需要数据库、数据仓库、网络存储、数据中心和云存储技术的支撑。数据融合中心对来自多个传感器的信息进行融合，也可以将来自多个传感器的信息和人机界面的观测事实进行信息融合（通常是决策级融合）。提取征兆信息，在推理机作用下，将征兆与知识库中的知识匹配，做出故障诊断决策，提供给用户。在基于信息融合的故障诊断系统中可以加入自学习模块，故障决策经自学习模块反馈给知识库，并对相应的置信度因子进行修改，更新知识库。同时，自学习模块能根据知识库中的知识和用户对系统提问的动态应答进行推理，以获得新知识。总结新经验，不断扩充知识库，实现专家系统的自学习功能。

二、物联网关键技术在内河航道信息化建中的应用

1、应用RFID技术可以进行通航船舶流量的统计

内河航道尤其是长江中下游，船舶运量非常繁忙，如何有效地分析统计某时段通过的船舶数量、船型、吨位和实际载货量，成为一个重要课题。运用智能感知技术，在通航船舶上安装RFID电子标签，在航道上安装读卡器，RFID电子标签内记载船舶的基本信息数据，以此建立一个基于RFID射频技术的船舶状态信息采集平台，就可以很好地解决船舶流量统计问题。若将其与电子航道图系统集成，应用效果会更好。

2、应用ZigBee无线传感器网络技术可以开展航道数据的采集，构建“感知航道”

利用航道沿线的固定监控点作为基干，建立一个有线光纤基干网络，供视频数据传输。以基干网络的各监控点为中心，在每个监控点的航道沿岸周边，建立起由ZigBee技术构成的近地、自组织、低功耗的无线自组织网络（即无线传感网）。将各种传感设备（水位、值守传感器等）通过无线传感网络以无线方式进行连接，实现航段的o线覆盖和传感器热插拔。无线传感数据通过无线传感网络由最近的监控点传入有线基干光纤网络汇聚至设在指挥中心的传感前端服务器。这样，通过感知数据的自动采集和传输，就可以在航段构建一个航道感知网络，实现自动航道感知。

3、应用位置服务技术可以实现航道维护船舶的动态监控

将GIS地图显示技术和GPS定位技术结合，利用位置服务技术对船舶当前所在的位置数据进行采集，通过GPRS/CDMA无线通信技术采集的数据发送到航道管理中心服务器，管理中心的航道船舶监控系统实时调用位置数据对航道船舶进行远程监控，在地图上实时了解辖区维护船舶的工作动态，可以达到很好的监管效果。

4、应用云计算技术可以实现航道数据的分析和处理

随着物联网广泛应用于航道方方面面，各种传感器、船舶终端之间不可避免会产生大量动态数据。位于终端的数据处理单元配置相对较低，处理大量数据必然会力不从心，可能会达不到要求的时效性。通过应用云计算技术，让云端处理数据并将结果回传或直接传至航道数据中心，就可以快速准确地解决航道终端数据分析和处理的问题。

三、结束语

总之，在当前的社会发展下，信息化和网络化已经成为主流发展趋势，物联网就是在这种趋势和潮流中产生并得到发展的。物联网的出现为人们更好的了解外界提供了很好的平台，也为物联网产业的发展提供了重要技术支持。在实际的发展中，物联网拥有十分深厚的理论基础，并且主要的技术也已经逐渐成熟，社会对其的需求较为强烈。在内河航道信息化建设中使用物联网技术可以加强各航道之间的联系，为统筹规划和管理内河航道提供了更加先进的管理工具，提高了管理效率。

参考文献：

[1]闵玉峰.Zigbee技术在物联网中的应用[J].科技传播.2012（14）

篇7

关键词：ARM & Linux；嵌入式；实时控制；研究与分析

中图分类号：TP273

网络信息技术、自动控制技术、嵌入式技术是促进嵌入式实时控制系统发展的源动力，所以与传统技术相比，嵌入式控制系统的兼容性非常好，具有许多优质的应用性能。计算机集中控制系统、总线控制系统、分散控制系统催生出了网络控制系统，计算机与网络信息的结合标志着嵌入式实时控制系统将成为网络控制系统发展的重点项目。

1 嵌入式实时控制系统的发展现状分析

目前，世界上最常用的嵌入式控制系统是总线控制系统，其智能设备的信息自动化输送能力非常强，从双向信息传输角度分析，数字式、字符式、数据化的通信网络节点可以帮助网络信息控制系统底层设备。与互联网相同，信息也需要在生产的同时实现交流任务。因此，根据这一系统特性，总线控制系统的网络协议改变了程序结构，去除了ISO/OSI7层，并将数据链路层、应用层以及物理层融合到了一起，这种设计模式提高了分散数据的集成化控制能力，让系统设备的控制功能进一步扩大[1]。

1.1 嵌入式实时控制系统使用特征分析

（1）不支持TCP/IP协议。目前物联网通讯多半依仗ISO模型，这种模型的运行结构复杂，且在日常系统管理中，模型对数据信息的搜集能力并不明显，如果在信息传递过程中，网络协议出现了权限控制，则控制系统将无法获得既定的传输信息[2]。

（2）总线共存。世界上共有40多种现场总线，如英国EAR、法国FIP、德国SPB等，这些现场总线形式大大弱化了网络控制标准对体系建立的规范性。同时在多种总线设置竞争的情况下，总线技术很难达到良好的保密效果，使其难以跨越发展固有形态。

（3）网络信息传输形式。一般来讲，总线信息传输速度不会超过500kb/s，所以新型嵌入式实时控制系统中，网络信息传输速率无法满足现实的传输环境，会给传输介质带来巨大的环境压力[3]。

1.2 嵌入式实时控制系统的作用

基于ARM & Linux的嵌入式实时控制系统中，硬件平台通常会采用高性能的ARM处理器，这种处理器的操作能力很强，所以即使Boa服务器嵌入互联网中，其系统仍能处在稳定的运行状态下，正常工作。同时，采用ARM & Linux开发平台，控制系统的创建成本会大大降低，其主流TCP/IP协议流通效率也大幅度提高了。

2 嵌入式实时控制系统的硬件平台设计与实现

硬件平台对控制系统的性能要求非常高，所以应以S3C2400为微处理器，采用RISC技术，让系统的工作频率大幅度上升，在提高系统程序运行速率的同时，扩展程序的运行空间。同时，硬件系统还应组织创建多功能数据库，用RS-232接口将网络数据与信息管理系统相连接，让系统设备具有良好的信息控制功能。以太网RJ-45为接口的嵌入式设备可以帮助实时控制系统完成数据传输工作，体现系统数据库移动储存的功能[4]。

3 构建嵌入式实时控制系统的操作体系

3.1 服务器移植

在加载程序的引导下，系统后台运行的第一段代码可以直观显示网络服务器的引导任务，所以从嵌入式实时控制操作系统的功能性入手，系统必须利用移植服务器提高加载程序的运行时间，让AMR硬件回复到初始状态，同时还应设置启动参数，让系统内核代码与第一段引导代码相互吻合。由于嵌入式实时控制系统常用的硬件核心为S3C2440，所以在进行服务器移植时，核心文件应按照系统基准代码来修改，并且其修改后的文件应具备一定的翻译功能。

3.2 内核移植

嵌入式系统内核文件的控制任务相对复杂，所以在系统开发的过程中，工程人员应该按照内核配置，将内核数据按照固定编码顺序进行翻译，并下载相应的Linux代码，升级内核控制版本，保存内核数据库中的源码。同时，嵌入式实时控制系统还可以利用交叉编译器的功能性作用进行程序系统开发。不仅要修改内核代码，还应在系统服务器支持的基础上提高内外部代码的共融性，首先在系统根目录中找到Makefile文件，修改文件中的ARM体系结构，让有关代码可以满足处理器修改需求[5]。

3.3 制作根文件系统

根文件对嵌入式实时控制系统操作指令的内容影响很大，如果系统内还未解压的原始代码包没有形成稳定的控制结构，不具备运行Busybox配置的能力，根文件可以在更改系统配置的同时，改变编译标准，让程序按照制定的规范形式运行，同时还能清晰的分别出各种启动控制指令内容，让启动界面呈现一种多元化的控制模块形式。

3.4 程序设计

（1）软件模块。软件模式是嵌入式系统的重要功能模块，其不仅可以在数据采集、传输、处理、程序设计等四方面提高嵌入式实时控制系统的控制能力，同时还具有很强的集成信息处理能力，帮助嵌入式系统利用这些模拟数据改变互联网配置的相关内容，保证其能展现出良好的运行状态[6]。

（2）信息处理流程。嵌入式系统通过远程代码将信息传送给网络服务器，网络服务在用户网页中会显示出有效信息，这些有效信息在访问权限上是严格控制的，所以如果CGI程序并没有接收到用户的正确指令，则控制系统数据库并不会向用户开放编码信息。如果CGI程序接收到了正确的访问指令，则控制系统会进一步利用编码程序完成数据传输。采用温度传感器控制系统数据运营、采集环境，让各嵌入式结构处在联动状态，同时帮助系统微处理器将信息传送给网络服务器，提高用户获取信息速度。

4 结束语

通过上文对基于ARM & Linux的嵌入式网络控制系统的运行状态、设计原理、运行模式进行系统分析可知，采用模拟多机访问嵌入式服务器的方式，经过检测系统完成了前端数据采集和提供远程服务器访问等功能的系统设计方法，可以更好的体现嵌入式网络控制系统的实用价值和功能价值。依靠现场智能设备、网络信息技术、服务器控制功能的嵌入式系统，其系统兼容性会进一步扩大，其系统的制约因素也会随之而增多。

参考文献：

[1]冯明亮.基于ARM & Linux的嵌入式网络控制系统的研究与设计[J].西南科技大学学报（社会科学版），2012（04）：110-123.

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关键词：钻石模型； 嵌入式软件； 产业竞争力

中图分类号：TP31 文献标识码：A文章编号：2095-2163（2013）06-0098-03

0引言

“十一五”期间，国家在《电子信息产业调整和振兴规划》中提出，软件产业是电子信息产业的核心领域之一，强调软件产业应强力支持工业软件等重要应用软件和嵌入式软件的技术研发，同时加强国产软件和行业解决方案的推广及应用，由此嵌入式软件产业即已成为中国IT产业中的一个重要新兴产业和发展增长点。

随着物联网、云计算等新一代信息技术的高速发展，嵌入式软件以其软硬结合的特点，必将在新一代技术的发展中起到重要作用。近几年来，国内嵌入式软件市场需求旺盛，使得嵌入式软件产业收入增长自2008年以来始终保持在15%以上，2011年更是实现近31%的增长速度，具体如图1所示。

目前，江苏省国家级软件产业发展载体的数量在全国是列居榜首，然而这些重要的经济发展载体在苏北区域的扬州市却仅只是寥寥可数。扬州市的传统工业基础雄厚，理应在利用嵌入式技术提升信息化、带动工业化、并改造传统产业的过程中加快其发展和推进的步伐。本文以钻石模型为理论基础，分析扬州市嵌入式软件产业发展的各种因素，并对其发展中面对的问题进行研究，为决策者提供借鉴与参考。

1钻石模型理论

美国哈佛商学院的迈克尔·波特（Michael Poter）于1990年出版了《国家竞争优势》一书，书中提出“国家竞争优势”理论，也就是“波特钻石理论”[1]，作者从企业竞争优势的角度对产业集群现象进行了研究，同时对产业集群竞争力展开了分析，以了解一个国家某种产业为什么会在国际上有较强的竞争力。

波特认为，一国是否具有竞争优势，就是看该国企业、行业是否具有竞争优势。从宏观经济角度来看，决定一国某产业是否具有竞争优势多取决于四个关键因素和两个辅助因素。这四个关键因素：生产要素；需求条件；相关产业和支持产业的表现；企业的战略、结构、竞争对手的表现，共同决定了产业竞争力的发展基础，并且进一步决定了产业是否能够立足和获得成功。两个辅助因素：机会和政府，是外在因素，对产业的竞争力也会产生重要影响。

几个关键要素共同作用，形成了如同钻石一般的图形，因而被命名为波特“钻石模型”。模型[2]构造如图2所示。

2嵌入式软件产业的竞争力因素分析

2.1生产要素

所谓生产要素，是指生产经营活动时所需要的各种社会资源，同时也是维系国民经济运行及市场主体生产经营过程中必须具备的各类基本要素。波特提出，生产要素可分为基本要素和高级要素。初级生产要素包括资金、非技术工人、地理位置、自然环境等，而高级生产要素则包括现代化通讯设施、技术设施、高等人才、熟练技术等。显然，人力资源和技术资源将是衡量嵌入式软件产业竞争力的重要因素[3]。

扬州目前拥有一批高校资源和科研院所，可输送高质量的人力资源。另一方面，由于生活成本相对较低，人力成本也因此相对较低，这就成为该地人力资源的主要优势。但是与一线大都市相比，真正能够适应高端技术的嵌入式软件拔尖人才，在扬州却仍然是屈指可数，且由于在生活环境、医疗、教育、工资水平上，扬州比起周边的上海、南京、无锡等地尚有不小差距，企业吸引高级人才方面往往存在一定困难。

技术资源上的投入和产出决定着某一产业的科研能力及其核心竞争能力，亦将推动企业不断提高自身竞争力，扩大市场份额，同时带动整个产业的进化和发展。对比省内各城市，扬州市信息化建设势头迅猛，同时引进了神州数码、东大高信等多家国内知名软件企业落户扬州，扬州信息服务产业基地也已建成，技术经费支出和专利申请数量一直以来均呈现增长态势，但是必须指出，其总体科技投入仍略显薄弱，嵌入式软件的完善产业链迄今仍未形成。

2.2需求条件

钻石理论特别强调国内需求在刺激和提高竞争优势中的重大作用。客户的需求能够促使企业不断创新、不断加大研发费用的投入，并带来科技的连续进步，而创新则是一个企业发展的不竭动力。

近年来，全国嵌入式软件产业收入的平均增长率也在影响着嵌入式软件产业的市场需求。最近三年，嵌入式软件产业的收入增长率为23.33%。强力发展嵌入式软件产业，将大大提升IT行业的投资和产出效益，并增加软件业产值在整个国民经济生产总值中的相应比重，由此而实现降低单位GDP能耗的设定目标。

扬州市本土各家企业对行业应用软件需求的不断增长，加之移动互联网、移动终端、物联网等技术发展对于嵌入式软件产业的高度促进，这些条件都在直接影响和催生着市场对嵌入式系统及其嵌入式软件产业的旺盛需求。

2.3相关与支持性产业

一个行业能够取得竞争优势的第三个条件是关联及辅行业。改革以来，扬州市制造业的发展极为迅速，特别是光电通信、汽车、精密机械、新型能源、船舶工业、化学工业、智能玩具等行业的发展更是众所瞩目。嵌入式软件技术产品作为制造产业调整升级的技术支撑，对其的需求实现已是迫在眉睫。上下游产业的快速发展能够促进嵌入式软件产业市场幵拓能力的提升，进而提高嵌入式软件产业的整体竞争实力。

同时，科研机构对于嵌入式软件产业链上的人才、科技支撑以及服务机构的支撑亦将辅助配合嵌入式软件产业的发展。依托各高校，扬州市已集中组建了一批嵌入式科研机构、重点实验室等。作者所在学校与万方电子技术有限责任公司即已合作建设了关于嵌入式技术的公共服务平台。这些科研力量的配备对本市的产业发展提供了必要的基础平台和技术支撑。

2.4企业战略、结构与同业竞争

企业战略、结构和同业竞争指的是企业为寻求发展所选择的状态，以及与在某一地区生产相似产品的竞争力情况。

扬州市已有若干家嵌入式软件企业登记在册，逐步形成了一定的产业规模， 但与周边城市相比，其规模仍相对较小，抗风险能力也相对较弱，而产业龙头企业更是寥若晨星。每个嵌入式软件企业仅仅通过各自的信息和产品在市场上参与竞争，但却缺乏与其他企业间的合作和交流，尚未在扬州市内形成信息交流与共享的有效平台，由此使得企业在嵌入式软件产业链上的关联度很小，企业之间竞争远大于合作，从而影响了扬州市嵌入式软件产业整体竞争能力的提升和飞跃。

2.5机会和政府

提高竞争力除以上所述各因素之外，还有两个辅助因素是机会和政府。产业集群的发展态势是产业内各企业依据市场规律发展的综合形态，并不会因为政府的行政命令而改变，但政府可以通过积极的产业扶持政策加以推动和引导。

政府要素中，起主导作用的是政府对嵌入式软件产业的关注度以及对嵌入式软件产业的拨款程度。扬州地区嵌入式产业处于发展初期，目前投资融资渠道匮乏，且资金短缺。政府政策扶持力度和产业发展专项资金规模都还较小。

机会要素中，主要是嵌入式软件产业的可持续发展能力。对扬州来说，发展嵌入式软件产业既是信息时代赋予的机会，也是信息时代提供的战略选择。在国家战略性新兴产业中，包括物联网、云计算在内的新一代信息技术产业。物联网需要嵌入式系统来传输和处理信息，因此嵌入式系统的好坏将直接影响物联网的运作发展。本市嵌入式软件企业需实时关注嵌入式软件市场对产品和技术的需求走向，注重收集产业相关信息以提高企业的可持续发展能力[4]。

3提高嵌入式软件产业竞争力的建议

3.1加大整合力度（基本要素）

（1）生产要素，首要措施，优化并协调生产要素配置。嵌入式软件产业的发展既需要批量人才的智力支撑，同时也是扬州地区嵌入式软件发展的实施基础。主要途径，调动本地高等院校积极性，在新课程设置和科研项目立项过程中，充分考虑嵌入式软件产业的发展趋势，通过和企业建立合作，培养符合企业需求的嵌入式软件高层次人才。同时，依托社会培训机构或通过校企联动方式，协助企业采用短训或订单式培养，形成所需的基层嵌入式软件人才。再次，招纳人才进驻，依据“以人为本”的思想以及扬州“联合国人居奖”的城市优势，通过股权激励、住房、安家费、解决子女入学等方式，吸引和留住高层次嵌入式软件人才。最后，加大研发投资，搭建科技成果数据库，建立成果转化服务体系，将技术转化为产品的转化率提高。嵌入式软件企业可以根据成果转化服务体系中相关技术信息或下游企业的需求信息，提供相应的产品或进行相应的技术合作，促进软件技术的研发实现，并增加软件产品市场份额。

（2）需求条件利用。从需求角度上，本地市场对于嵌入式系统及其软件需求的逐渐扩大，必将敦促嵌入式系统及其软件转换其发展思路，由市场角度出发，以需求作为驱动，即根据市场需求来制定相应的嵌入式软件发展战略，由此提高嵌入式软件持续稳定的竞争力，避免了与市场需求的脱节，进而增加了嵌入式软件产品的市场份额。

（3）重视相关及支持性产业。国家战略目标与产业发展提到，嵌入式系统及其软件是传统制造业转型升级的关键技术，通过嵌入式软件可以提升国家的制造业整体能力，并大幅增强国内的软件自主创新能力。扬州市的机械加工产业发展基础良好，汇聚了一批具有一定规模、保有一定实力的机械加工企业，要高度重视机械制造产业的基础，充分发挥嵌入式软件产业在传统产业转型升级中表现的软硬兼顾的优势作用，大力推动嵌入式软件产业的发展。另一方面，强化企业参与产学研合作的意识，和其它产业不同，嵌入式软件产业的突破发展，仅凭软件企业和市场机制来完成，实现起来较为困难。因此探索产学研合作模式，将科技资源、专家资源以及企业资源结合起来，实行利益共享、风险共担，促进嵌入式软件企业创新体系的搭建和创立。

（4）改善企业竞争，促进产业集群形成。产业集群的形成，集群内部、产业链之间就形成了互助关系，有利于破解竞争，克服产业内在的惯性。扬州地区已汇聚了如曙光光电、万方、宝军、宝科、海菱、怡丰等一批在嵌入式软件领域颇具实力的高新技术企业。本市嵌入式软件产业集群的形成，除了继续完善嵌入式软件产业链上的合作，高等院校、科研院所与企业的合作，同时还需要金融服务机构及中介机构的服务与相应配合作用。

3.2实质性改善（辅助要素）

钻石模型还将政府列作提高企业竞争力时必须关注的重要一环。可以知道，发挥政府在嵌入式软件产业中的服务作用必定效果显著，且行之有效。政府应通过具体地制定与实施一系列的优惠和约束政策，建立激励导向机制，引导和调控嵌入式软件产业的战略发展方向和战略发展重点。比如产业内建设的公共技术平台，政府要给予财政税收方面的专项支持；针对嵌入式软件的幵发项目，有关部门可通过科技幵发项目立项等方式给予必要的资金支持；鼓励国内外嵌入式软件企业以及研发机构落户扬州，或与本地软件企业联合协作，嫁接并购，打造具有核心竞争力的本地龙头企业。与此同时，政府更要发挥积极的监督管理作用，为嵌入式软件产业构造良好的发展环境。

4结束语

综上，依托钻石模型， 从生产要素、需求、相关及支持性企业、企业经营战略、结构和竞争方式以及机遇与政府对扬州市嵌入式软件如何提高竞争力做出了新的阐述。在后金融危机时代，以此作为扬州地区嵌入式软件产业发展的新探索，为扬州市嵌入式软件产业发展进入良性轨道并获取战略发展提供参考。

参考文献：

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[2]杨银厂.基于钻石模型的国际软件产业模式比较及其启示[J].软科学，2010（4）：15-18.

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关键词：嵌入式系统 无线通信 远程控制 智能家居 物联网

中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（a）-0037-02

在物联网和智能家居中，嵌入式系统、ZigBee和红外无线通信技术、远程控制技术是不可或缺的重要组成部分。

本系统通过ZigBee无线传感网络采集室内环境信息，嵌入式系统对其进行处理，以太网和红外通信技术远程、智能控制室内家居，达到调节室内空气质量，改善空气质量的目的。

1 嵌入式系统

一个嵌入式系统装置一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成，嵌入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。执行装置也称为被控对象，它可以接受嵌入式计算机系统发出的控制命令，执行所规定的操作或任务[2]。

系统使用Mini2440作为嵌入式硬件平台，以裁剪后的Linux作为嵌入式软件系统。Mini2440采用Samsung S3C2440为微处理器，主频400MHz，在板64M SDRAM，在板256M Nand Flash，1个100M以太网RJ-45接口（采用DM9000网络芯片），3个串行口，3.5寸LCD[3]。Linux 2.6.32内核可根据系统需求进行裁剪。Mini2440及Linux操作系统可以满足系统的功能需求。

2 ZigBee和红外无线通信技术

ZigBee技术是一种基于802.15.4的近距离、低功耗、低成本的双向无线通讯技术。本系统选用的ZigBee模块是TI的CC2530，其使用的8051 CPU内核是一个单周期的8051兼容内核，具有18个中断源，8KB SRAM，256KB 闪存块，提供一个IEEE 802.15.4兼容无线收发器，用Z-Stack可进行应用程序的开发[5]。

学习型红外遥控模块利用单片机STC89C52对多个红外遥控编码的脉冲宽度进行测量，并原封不动地把发射信号中高、低电平的时间宽度记忆至扩展存储区的指定地址。当要发射红外信号时，从扩展存储区中还原出相应的红外遥控编码，并调制到38KHz的载波信号上，最后，通过三极管放大电路驱动红外发光二极管发射红外信号，达到学习和发射的目的，从而实现一个遥控器控制多种红外遥控设备。

3 远程控制技术

BOA服务器是一个小巧高效的web服务器，是一个运行于unix或linux下的，支持CGI的、适合于嵌入式系统的单任务的http服务器，源代码开放、性能高。制作网页并接入Internet，使用BOA作为web服务器，完成远程数据传输和远程控制[6]。

4 系统架构及工作原理

ZigBee网络中的终端节点通过UART0接收DHT11、MQ2等传感器采集的室内空气质量参数，终端节点将数据无线发送到ZigBee协调器，协调器通过串口将数据传输至Mini2440，同时Mini2440接收以太网传输的远程控制数据和命令，将接收到的所有数据和命令进行处理，根据处理结果得到相应的控制命令，利用ZigBee网络将命令发送到学习型红外遥控模块，红外遥控模块对空调或排风机进行控制，达到调节室内空气质量的目的。

5 结语

本文以室内空气质量问题对居民身体健康的影响为出发点，设计基于嵌入式、ZigBee无线网络、气体传感器检测和无线红外通信技术的室内空气质量的监测与控制系统，来改善室内空气质量。研究成果可以应用到物流公司仓库的环境监测和智能控制、医药公司的药物存储室等。

随着无线传感网络技术、嵌入式技术、射频技术和红外无线通信技术的不断发展，以及物联网技术的不断成熟，现有室内空气质量的监测与控制系统可以进一步完善。具体可以从以下几个方面继续研究。

（1）监测系统提供了添加新的功能传感器模块接口。目前设计的室内空气质量的监测与控制系统能够检测空气内的二氧化碳、甲醛、烟雾、温度和湿度值。随着新型传感器技术的发展以及根据特定的气体检测要求，可以设计添加新的功能传感器模块。

（2）将射频技术应用到ARM9上。随着物联网概念的提出和与之配套的产品技术的不断发展，路由器终端必将成为家庭设备与外界通信的核心媒介，所以可以将本设计中的ARM9终端与路由器功能相结合，使ARM9的功能更加强大，成为家庭物联设备控制枢纽。

（3）设计多接口的无线网关设备。目前监测系统内使用的无线网关是将接收到的ZigBee无线信号通过串口直接传输到ARM9。可以在无线网关设备上添加以太网等接口电路，将接收到的ZigBee信号直接转换为工业以太网数据格式后，传送到企业管理网络中，实现多个网关同时在一个企业网络中工作。用户通过调用管理网络服务器内收集的空气质量数据，来实现大规模监测或远程监测控制。

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【关键词】嵌入式 视频监控 系统

近年来，视频监控系统已经遍布人们生活的各个角落，广泛应用于交通、电力、银行、商场等场所，在维护社会秩序方面起到了一定作用。然而，随着科学技术的发展，一种基于嵌入式技术的视频监控系统逐渐取代传统的视频监控系统。嵌入式系统开发的目的是强化其应用性，适用范围更广，通过对视频流进行编码、压缩，可经过互联网在获得授权的数字终端上观看视频。

1 嵌入式视频监控系统的框架

为达到实时监控的目的，设计人员将用于录像的摄像头放置于被监控点附近，通过视频线缆将图象传送至监控室。因此，嵌入式视频监控系统包括服务器端与客户端两大部分，服务器端的组成有硬件开发平台、嵌入式计算机操作系统（以Linux为主）、应用层软件、视频采集卡、无线传输模块，客户端则由计算机、操作系统、应用软件组成，嵌入式系统的框架如图1所示。

服务器端是嵌入式视频监控系统的核心，其硬件核心是嵌入式微处理器，结合多种外设（摄像头、无线网卡等），为客户端提供图像资源。客户端则是将服务器端编码、压缩处理后的视频进行解码，并通过显示器播放视频图像。基于无线传输与互联网技术的嵌入式视频监控系统实现了视频的远距离传输、控制，这解决了嵌入式视频监控系统在大面积假设过程中的布线问题。

2 嵌入式视频监控系统应用软件的设计

根据嵌入式视频监控系统的组成，在设计相关应用软件时，需要分别考虑服务端软件与客户端软件的不同，通过软件设计流程图对比，不同组成部分的软件设计思想存在明显差异。

由此可以看出，服务器端应用软件与客户端应用软件之间是相互关联的，服务器端所采集到的视频数据需要在客户端应用软件发出请求后进行传输。基于视频处理方式的不同，服务器端应用软件主要实现的视频信号的压缩、编码，而客户端应用软件则是对受到的视频信号进行解压、解码，并在显示器上进行播放。

2.1 服务器端应用软件的设计思想

根据视频监控系统的实际需要，服务器端需具备多线程任务处理能力，其中有3个线程需要占用一定的系统资源，分别为主线程、视频信号采集线程、视频信号发送线程。其中，主线程的任务是对系统外设进行初始化，保证参数设置的正确性。视频信号采集线程则负责将摄像头录制的视频信号采集至视频信号缓存区，同时经过视频采集卡完成视频的压缩、编码过程。视频信号发送线程则将位于缓存区的视频信号通过制定接口对外发送，这一过程的结束则意味着服务器端的主要任务完成。

2.2 客户端应用软件的设计

与服务器端相类似，嵌入式视频监控系统的客户端软件依然需要同时运行多个线程，其中主要包括主线程、视频信号接收线程和视频信号解码显示线程。在客户端通电之后，客户端程序开始运行，完成相关配置的初始化过程，主线程保证客户端软件的正常工作，避免大数据流下导致的软件崩溃，当主线程向服务器端发送视频信号请求线程后，视频信号接受线程开始工作，将接收到的视频信号交由视频信号解码显示线程，最终将视频信号投放在显示器上。在此过程中，客户端应用软件需要调用recvform（）不断接受服务器端发送来的UDP数据包，此类数据包被存放于客户端计算机的缓存区，并按照一定的顺序进行排列，以便于下一步的MJPEG解码过程，解码后的视频通过调用SDL进行播放。

3 嵌入式视频监控系统测试

为保证系统测试的准确性，关于嵌入式视频监控系统的测试一般选择有线传输和无线传输两种模式，从使用的角度看，基于无线传输技术的嵌入式视频监控系统将成为未来发展的主流，所以，这里以无线传输模式下的嵌入式视频监控系统为例。

首先，在对嵌入式视频监控系统进行测试之前，需要记录服务器端与客户端的IP地址；其次，检测检查客户端应用软件对摄像头的控制命令；再次，在视频监控系统客户端的控制矩阵上对显示画面进行选择性切换，检查切换画面是否正确；最后，将已经保存的录像进行拷贝，检查该录像能否通过解码在其它客户端上播放。

检查视频录像保存结果的主要原因在于无线网络传输环境的不稳定性所带来的数据包丢失问题，视频传输过程中的数据包丢失较为普遍，然而，如果出现连续性的数据包丢失，则会导致视频播放错误。以在无线传输环境下的视频监控系统数据传输测试为例，具体如表1所示。

由此可见，无线传输环境下的嵌入式视频监控系统的信号传输依然保持了较高的稳定性，丢包率维持在较低水平，四次测试的丢包率分别为0.0932%、0%、0.15%和0.181%，平均丢包率为0.1065%。

在画质方面，由于无线传输模式通过互联网进行数据的传输，相比较有线传输模式，无线传输模式下的嵌入式视频监控系统画质较好。导致这种情况的主要原因是有线传输模式存在能量的衰减，在无信号放大器的情况下，随着服务器端与客户端的距离增加，图像质量将不断下降。

总的来说，嵌入式视频监控系统的稳定性较以往有所提高，无线传输技术的使用，在降低嵌入式视频监控系统设计成本的同时，也实现了对嵌入式技术的有效利用，推动了嵌入式视频监控系统在社会各领域的广泛应用。

4 总结

嵌入式技术的广泛使用，现了视频监控系统的小型化、节能化和低成本化，这对于视频监控系统的推广应用有着积极意义。通过不断完善嵌入式视频系统的硬件设计，开发具有多种功能的应用软件，使嵌入式视频监控系统同时具有便携性与灵活性的特点，结合无线传输技术，使视频监控系统真正摆脱远距离传输信号质量差、成本高等一系列问题。

参考文献

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[4]李豫东，金龙旭，任建岳.高分辨率嵌入式视频监控设备的设计[J].微计算机信息，2009（08）.

作者简介

张帆（1990-），男，山西省忻州市五台县沟南村人。大学本科学历。研究方向为物联网与嵌入式。