01_01物联网概述

嵌入式系统与物联网技术2嵌入式系统基本概念物联网的概念与发展物联网的核心技术物联网嵌入式实验室方案物联网双核心平台设计介绍（UP-CUPIOT-6410/A8-II）嵌入式Linux系统开发环境搭建及其开发工具介绍嵌入式系统基本概念4嵌入式系统基本概念嵌入式系统是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。（U.K.InstitutionofElectricalEngineer）只针对一项特殊的任务，设计人员能够对它进行优化，减小尺寸降低成本。嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的。5嵌入式系统特点系统内核小。Enea公司的OSE，内核只有5K，而Windows的内核？专用性强。针对不同的任务，往往需要对系统进行较大更改，程序的编译下载要和系统相结合系统精简。没有系统软件和应用软件的明显区分，利于控制系统成本，同时也利于实现系统安全。高实时性的系统软件(OS)是嵌入式软件的基本要求。而且软件要求固态存储，以提高速度；软件代码要求高质量和高可靠性。多任务的操作系统嵌入式系统开发需要开发工具和环境。嵌入式系统与具体应用结合在一起，升级换代也是同步进行。嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片中6嵌入式系统应用领域工业控制8、16、32位嵌入式微控制器广泛应用中，如数字机床、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工系统。交通管理车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，嵌入式系统技术已经获得了广泛的应用信息家电这将称为嵌入式系统未来几年内最大的应用领域，冰箱、空调等的网络化、智能化将引领人们进入一个崭新的空间。电子商务公共电话卡发行系统，自动售货机，各种智能ATM终端。环境工程与自然水文资料实时监测，防洪体系及水土质量监测、堤坝安全，地震监测网，实时气象信息网，水源和空气污染监测。7物联网的概念与发展8物联网框架概述物联网的组成9物联网框架概述物联网，被公认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮，开发应用前景巨大。物联网在英文里面叫internetofthings，所以中文翻译之后简称物联网。简单的说就是把物体和物体之间联系起来的东西，比如说交通一卡通，二代身份证等等，或者是通过卫星把这个图象传出来。物联网是一个局域网已经融入到互联网。10物联网组成身份识别监测与控制地理信息系统（GIS）数据传输…………11物联网组成身份识别软件ID条码RFID生物识别……12物联网组成监测与控制传感器（变送器）执行机构举例智能家居智能农业131415物联网的组成GIS谷地地理信息系统16物联网的组成数据传输传输方式：有线/无线Zigbee、3G、蓝牙、Wifi17物联网的核心技术18物联网技术及应用RFID技术ZigBee技术3G技术蓝牙技术Wifi技术其他技术19RFID技术基本组成低频125K，近距高频13.56MHz，近距超高频800-900MHz，中远距离有源2.4GHz，中远距离接口：RS232，RS485，Wiegand20产品分类低频125KHz频率：125KHz接口类型：TTL串口距离：3-5cm卡片类型：ID卡（EM、TEMID、TK）支持协议：ISO18000-2、ISO11784/5，T555721产品分类高频13.56MHz频率：13.56KHz接口类型：TTL串口，RS232距离：5-10cm卡片类型：ID卡、IC卡（I.Code2,Tag_it）支持协议：ISO1569322产品分类超高频900MHz频率：920MHz~925MHz接口类型：RS232/RS485Wiegand26/34USB距离：3-5m卡片类型：ID卡支持协议：ISO-18000-6B、ISO18000-6C（EPCG2）、TK90023RFID扩展微波频段5.8G微波频段主要应用在ETC不停车收费系统和智能交通领域2425RFID典型应用-高速公路收费及智能交通系统高速公路自动收费系统是射频识别技术最成功的应用之一。高速公路收费存在一些问题，一是交通堵塞，在收费站口，许多车辆要停车排队交费，成为交通瓶颈问题；二是少数不法的收费员贪污收取的过路费，使国家蒙受了财政收入损失。RFID技术应用在高速公路自动收费上能够充分体现该技术的优势。在车辆高速通过收费站的同时自动完成缴费，解决了交通的瓶颈问题，提高了车行速度，避免了拥堵，提高了收费计算效率，同时可以解决收费员贪污收取的过路费的问题。26RFID典型应用-其他烟酒行业港口货运物流、仓储生产制造包装返修检测贴花上线曲轴包装箱单元控制器2读写器1(4头)单元控制器5单元控制器6读写器2(4头)读写器3(4头)读写器5（1头）天线5-1读写器4天线4-1天线3-1天线3-2天线3-3天线2-1天线2-2天线2-3天线1-4天线1-3天线1-2天线1-1RFID绑定RFID摘下条码枪2条码枪1单元控制器1车间控制器条码打印返修处理箱盖单元控制器3条码枪3单元控制器427ZigBee技术Zigbee技术和RFID技术早在2004年就被列为当今世界发展最快，市场前景最广阔的十大最新技术中的两个28ZigBee技术ZigBee的行业应用（油田，电力，矿山和物流）传感器的无线数据采集和监控29ZigBee技术ZigBee的行业应用（油田油井遥测遥控）30ZigBee行业应用家庭智能化，智能一卡通,遥测遥控31ZigBee行业应用家居智能化产品网关、中继、模块32ZigBee行业应用家居智能化33ZigBee行业应用ZigBee技术未来发展普及应用可靠性和兼容性（规模性网络的健壮性）343G技术ITU针对3G规定了五种陆地无线技术，其中WCDMA、CDMA2000和TD－SCDMA是三种主流技术。WCDMA系统（WCDMA系统是国际电信联盟1985年开展研究的移动通信系统，由欧洲研发。同时也是第三代移动通信系统三大国际标准之一，其余两种为美国的CDMA2000系统和中国的TD-SCDMA系统。CDMA2000系统（由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、韩国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。）TD-SCDMA系统（中国与德国西门子合作开发的技术，技术专利属于中国，TD-SCDMA的专利主要分布在诺基亚、爱立信、西门子、大唐手中。）353G行业应用移动视频监控公交、长途车辆应急指挥调度远程的区域监测安防领域移动电子商务363G行业应用3G模块选型USB接口SDIO接口PCI接口3G路由设备373G行业应用联通最高速度下载14.4Mbps≈1.8MB/s上传5.75Mbps≈700KB/s电信最高速度下载3.1Mbps≈390KB/s上传1.8Mbps≈225KB/s移动最高速度下载2.8Mbps≈350KB/s上传1.6Mbps≈200KB/s38蓝牙技术低成本、低功耗、短距的无线连接，“拒绝插头和连接线”广泛医用于：耳机无绳电话对讲文件传输等39蓝牙技术蓝牙模块USB接口全功能SPI接口全功能串口转蓝牙模块车载免提(加外部CODEC)PDAPC游戏手柄蓝牙转串口相关产品40Wifi技术WiFi是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术它为用户提供了无线的宽带互联网访问。同时，它也是在家里、办公室或在旅途中上网的快速、便捷的途径。41Wifi技术全功能wifi模块USB接口Mini-PCI接口SDIO接口SPI接口串口转wifi模块串口42物联网嵌入式实验室方案43物联网是从基础技术到实际的融合4445技术融合针对实际源码开放46物联网基础教学科研平台4748495051产品概述第一代产品，物联网嵌入式教学科研平台（UP-CUPIOT-A8/6410-I）已经在最早一批审批物联网专业的高校实验室中应用。主要针对zigbee、可搭配rfid、3G、GPS、GPRS、Wifi等无线技术。自由组合，灵活使用。52第二代产品，物联网嵌入式教学科研平台II型（UP-CUPIOT-A8/6410-II）是博创科技最新推出的，整合近年来物联网技术方向总体软硬件的资源，面向高校物联网专业应用和物联网相关实验室建设的综合实验平台。双核心：S3C6410、Cortex-A8配套软件：分别针对Android和Linux的网关系统移植、zigbee实验体系。板载集成丰富：GPRS、RFID、蓝牙局域网、zigbee无线网络、传感器模块组。便于管理。产品概述53产品特性产品设计更加人性化模块固件一次编译，到处使用所有的ZigBee模块，都采用统一的工程。不需要针对不同功能和类型的模块单独编译和下载提供工业标准的AT命令对模块进行配置提供图形化的配置界面，更加直观的理解ZigBee在工程中的应用方法54产品特性产品设计更加人性化平台之间无线通信互不干扰每个平台单独配置一个网络，与其他平台互不干扰无需顾虑几十台设备同时实验的问题板载ZigBee调试仿真器调试更见简便，使用一根USB连接线就可以实现在线调试设备管理更方便55产品特性产品设计更加人性化ZigBee模块使用更加灵活应用模式一：板载供电模式应用模式二：外接底板供电模式应用模式三：电池供电模式设备管理更加方便实验室应用时，安装固定螺栓，防拆科研使用时，仅使用接插件，更灵活56产品特性产品设计更加人性化传感器种类齐全，且通用化有十几种传感器模块可供用户使用，涵盖（温湿度、红外、烟雾、光感）等传感器模块可以在ZigBee，蓝牙两种应用种互换。甚至可以和另一块产品（魔法师平台UP-Magic）直接互换传感器。图形化的应用案例采用QT4编程交互式演示更加直观生动57产品概述硬件资源更加丰富系统主要由ARM的网关设备、ZIGBEE模块、蓝牙模块、RFID读卡模块、外扩传感器模块五大部分硬件构成。该系统以强大的ARM11网关为核心，主频800MHz。板载丰富的主流物联网技术通讯模块资源，包括ZigBee无线传感器网络模块、RFID射频读卡模块、Bluetooth蓝牙通讯模块、GSM/GPRS通讯模块。另可直接外扩其他多种通讯模块，如WIFI、3G、GPS等。配套多种类型传感器(温湿度、红外、烟雾、光感等)，并支持扩展应用58产品概述软件案例更加完备软件配套丰富的嵌入式网关实验有一整套完备的嵌入式教程和培训案例可以独立作为嵌入式教学系统来使用Z-stack、IPV6协议栈，提供TinyOS、ContikiOS操作系统下的完整实验体系；模块基础实验针对每一个板载和外扩模块有单独的实验支撑生动的功能演示综合应用案例。ZigBee无线传感器网络应用案例智能家居应用案例蓝牙数据采集案例ETC不停车收费系统案例59外扩传感器温湿度数字传感器热释红外传感器广谱气体传感器声响开关/光敏传感器接近开关/红外反射传感器干黄门磁/霍尔开关传感器三轴加速的传感器压力传感器60物联网教学平台演示616263针对移动通讯：GPRS、3G有线、Wifi接入互联网方式实现网关、移动终端、远程设备的软件构架与控制产品概述64长距离通讯：Wifi、GPRS、3G短距离通讯：zigbee、IPV6、蓝牙定位模块：GPS定位、北斗二代定位Rfid类：板载125k读卡电路、外围可接低频、高频、超高频RFID模块传感器组：温湿度数字传感器、热释红外传感器、广谱气体传感器、声响开关/光敏传感器、接近开关/红外反射传感器、干黄门磁/霍尔开关传感器、三轴加速的传感器、压力传感器外围模块电路656667产品特性125k、13.56MHz、900MHz、2.4GHz