物联网

自己总结的有关物联网和嵌入式物联网实时操作系统的知识点。

物联网

• （1）特点：
  • ①物联网的第一个特点：物联网是物物相连的。
  • ②物联网的第二个特点：物物之间的信息交换和通信。
  • ③物联网的特点之三：物联网具有行业性。物联网是具有行业属性的，离开其行业概念，物联网就是一个伪命题，只有在一个行业里面，物联网的方案和应用才具通用性。
  • ④物联网的特点之四：物联网的物物相连是众多物联网终端设备之间的相连。
• （2）发展前景：
  • ①政策：各国都已经开始面向物联网进行了政策布局，我国的“互联网+”就是面向物联网的一个典型政策，"十三五"期间，工信部也为继续加快推进物联网发展，提出了五条保障措施。
  • ②经济：全球资产价格上涨，急需通过提升生产率的方式拉动经济上涨，物联网的应用似乎水到渠成。
  • ③文化：全球公司对物联网已经充满期待，物联网在各个行业的应用阻力被降至低点。
  • ④技术：在以上三个利好的背景下，NB-IoT、LTE-V、人工智能、CPU、MEMS等技术的聚力为物联网美好愿景的落地提供了基石。
• （3）内核要求：
  • ①内核尺寸伸缩性强，能够适应不同配置的硬件平台。
  • ②内核的实时性必须足够强，以满足关键应用的需要。
  • ③内核架构可扩展性强。
  • ④内核应足够安全和可靠。
  • ⑤节能省电，以支持足够的电源续航能力。
• （4）外设要求：
  • ①支持操作系统核心、设备驱动程序或应用程序等的远程升级。
  • ②支持常用的文件系统和外部存储，比如支持FAT32/NTFS/DCFS等文件系统，支持硬盘、USB stick、Flash、ROM等常用存储设备。
  • ③支持远程配置、远程诊断、远程管理等维护功能。
  • ④这里不仅仅包涵常见的远程操作特性，比如远程修改设备参数、远程查看运行信息等。
  • ⑤支持完善的网络功能。物联网操作系统必须支持完善的TCP/IP协议栈，包括对IPv4和IPv6的同时支持。这个协议栈要具备灵活的伸缩性，以适应裁剪需要。
  • ⑥对物联网常用的无线通信功能要内置支持。比如支持GPRS/3G/HSPA/4G等公共网络的无线通信功能，同时要支持Zigbee/NFC/RFID等近场通信功能，支持WLAN/Ethernet等桌面网络接口功能。
  • ⑦内置支持XML文件解析功能。物联网时代，不同行业之间，甚至相同行业的不同领域之间，会存在严重的信息共享壁垒。而XML格式的数据共享可以打破这个壁垒。
  • ⑧支持完善的GUI功能。图形用户界面一般应用于物联网的智能终端中，完成用户和设备的交互。GUI应该定义一个完整的框架，以方便图形功能的扩展。
  • ⑨支持从外部存储介质中动态加载应用程序。物联网操作系统应提供一组API，供不同应用程序调用，而且这一组API应该根据操作系统所加载的外围模块实时变化。
• （5）嵌入式实时操作系统
  • 嵌入式实时操作系统是指在限定的时间内对输入进行快速处理并作出响应的嵌入式操作系统。
  • 实时操作系统具有实时性，必须有相应的硬件支持才能达到实时控制的目的。
  • 在嵌入式操作系统中，首先要保证实时性，需要调度一切可利用的硬件和软件资源来完成实时控制，其次要考虑提高计算机系统的使用效率，满足控制任务对时间的限制和要求。
• （6）嵌人式Linux嵌入式Linux操作系统是针对嵌入式微控制器的特点而量身定做的一种Linux操作系统，包括常用的嵌入式通信协议和常用驱动，支持多种文件系统。使用嵌入式Linux进行产品开发具有以下好处：
  • （1）Linux是源码开放的，每一个技术细节都是透明的，易于裁剪定制。全世界拥有众多Linux爱好者，当在开发中遇到问题时，可以通过网络向广大的Linux爱好者求助，有利于问题的快速解决。
  • （2）目前嵌入式Linux已经在多种嵌入式处理器芯片移植成功，有大量且不断增加的开发工具，这些工具为嵌入式系统的开发提供了良好的开发环境。
  • （3）Linux内核小、功能强大、运行稳定、效率高。经过众多Linux爱好者的不断努力与改进，Linux系统的功能已经非常完善，现在Linux不仅支持网络协议，多种文件系统，而且支持很多应用软件，这对嵌入式开发者来说可以走很多捷径。
  • 当前最为出色的Linux内核版本是2.6，它在文件管理、多任务等很多方面都已非常完善，另外Linux正在向支持多核技术发展。Linux是优秀的嵌入式系统开发软件平台，目前主要有RT_Linux，uCLinux和嵌入式Linux，在嵌入式开发中应用广泛。
• （7）嵌人式实时操作内核uCOS-Ⅱ
  • μC/OS是源代码公开的实时嵌入式系统，uC/OSⅡ是uC/OS的升级版本。其主要特点如下：
    • 1）源代码公开
      • 源代码全部公开，并且可以从有关书籍以及网络上找到详尽的源代码讲解和注释。这样系统变得透明，很容易把操作系统移植到各个不同的硬件平台上。
    • 2）可移植性
      • μC/OS-Ⅱ绝大部分源码是用ANSICC写的，可移植性较强。而与微处理器硬件相关的部分是用汇编语言描述的，已经压到最低限度，使得μC/OS-Ⅱ便于移植到其他微处理上。uC/OS-IⅡ可以在绝大多数8位、16位、32位，甚至64位微处理器、微控制器、数字信号处理器（DSP）上运行。
    • 3）可固化
      • μC/OSIⅡ是为嵌入式应用而设计的，这就意味着，只要开发者有固化手段（C编译、连接、下载和固化），uC/OS-Ⅱ就可以嵌入到所开发的产品中。
    • 4）可裁剪
      • 实际应用中，可以只使用μC/OS-IⅡ中应用程序需要的那些系统服务，也就是说有的产品可以只使用很少几个μC/OS-Ⅱ调用，这样可以减少产品中的uC/OS-Ⅱ所需的存储器空间（RAM和ROM）。这种可裁剪性是依靠条件编译实现的。
    • 5）占先式
      • μC/OS-Ⅱ完全是占先式的实时内核，这意味着uC/OSIⅡ总是运行就绪条件下优先级最高的任务。
    • 6）多任务
      • HC/OSIⅡ可以管理64个任务，不过目前系统保留8个，应用程序最多可以有56个任务，赋予每个任务的优先级必须是不相同的。
    • 7）可确定性
      • 全部的uC/OSⅡ的函数调用与服务执行时间是可知的。
    • 8）系统服务
      • μC/OSIⅡ提供很多系统服务，例如邮箱、消息队列、信号量、块大小固定内存的申请与释放、时间相关函数等。
  • uC/OS-Ⅱ自1992年以来已经有很多成功的商业应用。
  • 另外，2000年7月，uC/OS-Ⅱ在一个航空项目中得到了美国联邦航空管理局对商用飞机的、符合RTCADO-178B标准的认证。这一结论表明，该操作系统的质量得到了认证，可以在任何应用中使用。
  • μC/OS-IⅡ是一个实时操作系统内核，只包含了任务管理、任务调度、时间管理、内存管理和任务间的通信与同步等基本功能。没有提供文件系统、网络驱动及管理、图形界面等模块。但是由于μC/OSIⅡ的可移植性和开源性，用户可以根据功能需求添加所需的各种服务（当然这些服务需要自己去定义）。
• （8）嵌入式技术的发展趋势
  • （1）随着信息化与数字化的发展，嵌入式设备进行网络互联是未来发展的趋势。
  • （2）优化嵌入式系统软硬件内核，提高系统运行速度，降低功耗和硬件成本。
  • （3）指令级的并行计算技术将引入嵌入式微处理器。
  • （4）嵌入式微处理器将会向多核技术发展。
  • （5）嵌入式技术将引领信息时代。