第2章传感器技术与嵌入式平台
嵌入式系统
课程作业成绩：前言嵌入式系统是基于单片机的一种升级版,它是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
我们可从几方面来理解嵌入式系统：1.嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，它必须与具体应用相结合才会具有生命力、才更具有优势。
因此可以这样理解上述三个面向的含义，即嵌入式系统是与应用紧密结合的，它具有很强的专用性，必须结合实际系统需求进行合理的裁减利用。
2.嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。
所以，介入嵌入式系统行业，必须有一个正确的定位。
例如Palm之所以在PDA领域占有70%以上的市场，就是因为其立足于个人电子消费品，着重发展图形界面和多任务管理；而风河的Vxworks之所以在火星车上得以应用，则是因为其高实时性和高可靠性。
3.嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。
所以，如果能建立相对通用的软硬件基础，然后在其上开发出适应各种需要的系统，是一个比较好的发展模式。
目前的嵌入式系统的核心往往是一个只有几K到几十K微内核，需要根据实际的使用进行功能扩展或者裁减，但是由于微内核的存在，使得这种扩展能够非常顺利的进行。
目录第一章嵌入式系统的定义组成和体系结构1.1 嵌入式系统的定义 (1)1.2 嵌入式系统的体系结构 (2)1.3嵌入式系统的组成 (4)第二章嵌入式操作系统和嵌入式软件的编写2.1 嵌入式操作系统 (5)2.2嵌入式Linux的开发流程的步骤 (6)2.3 嵌入式系统的调试 (7)第三章总结 (9)第一章嵌入式系统的定义组成和硬件设计1.1 嵌入式系统的定义按照历史性、本质性、普遍性要求，嵌入式系统应定义为：“嵌入到对象体系中的专用计算机系统”。
《物联网导论》课程设计
《物联网导论》课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解物联网的基本概念，掌握其核心技术与应用领域；2. 学习物联网的体系结构，了解各层的作用及其相互关系；3. 掌握物联网的关键技术，如传感器技术、数据传输协议和数据处理方法；4. 了解物联网在生活中的实际应用案例，认识到物联网技术的现实意义。
技能目标：1. 培养学生运用物联网技术解决实际问题的能力；2. 提高学生分析物联网系统架构和设计简单应用系统的能力；3. 培养学生通过查阅资料、小组讨论等形式，自主学习和合作学习的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对物联网技术的兴趣，培养其探究精神和创新意识；2. 增强学生的团队协作意识，培养良好的沟通与表达能力；3. 使学生认识到物联网技术对社会发展的积极影响，树立正确的价值观。
本课程针对高年级学生，结合学科特点，注重理论与实践相结合，旨在提高学生的专业知识水平和实际操作能力。
课程目标既注重学生对物联网基础知识的掌握，又强调技能培养和情感态度价值观的塑造，以使学生能够适应未来物联网技术的发展需求，为我国物联网产业发展做出贡献。
在教学过程中，教师需关注学生的学习进度，及时调整教学方法，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. 物联网基本概念：介绍物联网的定义、发展历程、核心特征及其与传统互联网的区别。
教材章节：第一章 物联网概述2. 物联网体系结构：讲解物联网的层次结构，包括感知层、网络层和应用层，分析各层功能及相互关系。
教材章节：第二章 物联网体系结构3. 物联网关键技术：学习传感器技术、嵌入式技术、数据传输协议、数据处理与分析技术等。
教材章节：第三章 物联网关键技术4. 物联网应用领域：介绍物联网在智能家居、智能交通、智能医疗等领域的应用案例。
教材章节：第四章 物联网应用5. 物联网安全与隐私：探讨物联网安全风险，分析保障物联网安全与隐私的技术措施。
教材章节：第五章 物联网安全与隐私6. 物联网发展趋势：展望物联网未来的发展趋势，如5G、边缘计算等新兴技术对物联网的影响。
无线传感器网络复习(1_3章)
题型：共计38～39题，计算题较少，原理题很多（1）选择题15’（2）填空题10’（3）名词解释3’x5（4）作图题10’x1（5）问答题20’x1（根据原理应用自主进行选择作答）第1章1.P3图1.1 无线网络的分类2.无线传感器的定义P3无线传感器网络(WSN)是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，目的是协作地采集、处理和传输网络覆盖地域感知对象的监测信息，并报告给用户。
无线传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户；无线传感器网络的基本功能：协作式的感知、采集、处理和发布感知信息。
图1.2 现代信息技术与无线传感器网络之间的关系无线传感器网络三个功能：数据采集、处理和传输；对应的现代信息科技的三大基础技术：传感器技术、计算机技术和通信技术；对应的构成了信息系统的“感管”、“大脑”和“神经”。
4.P5 P6★图1.3 无线传感器网络的宏观架构传感器网络网关原理是什么？无线传感器通常包括传感器节点（sensor node），汇聚节点（sink node）和管理节点（manager node）。
汇聚节点有时也称网关节点、信宿节点。
传感器节点见后2要点介绍。
Sink node：网关节点通过无线方式接收各传感器节点的数据并以互联网、移动通信网等有线的或无线的方式将数据传送给最终用户计算机。
网关汇聚节点只需要具有处理器模块和射频模块、通过无线方式接收探测终端发送来的数据信息，再传输给有线网络的PC或服务器。
汇聚节点通常具有较强的处理能力、存储能力和通信能力，它既可以是一个具有足够能量供给和更多存资源与计算能力的增强型传感器节点，也可以是一个带有无线通信接口的特殊网关设备。
汇聚节点连接传感器网络和外部网络。
通过协议转换实现管理节点与传感器网络之间的通信，把收集到的数据信息转发到外部网络上，同时发布管理节点提交的任务。
5.传感器网络节点的组成P5图1.4 传感器网络节点的功能模块组成传感器网络节点由哪些模块组成？－－－作图、简答传感器模块负责探测目标的物理特征和现象，计算机模块负责处理数据和系统管理，存储模块负责存放程序和数据，通信模块负责网络管理信息和探测数据两种信息的发布和接受，电源模块负责节点供电，节点由嵌入式软件系统支撑，运行网络的五层协议。
第6讲 嵌入式系统与传感器
物 联 网 技 术 概 论
第4章 无线单片机技术
---- CC2430芯片结构
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物 联 网 技 术 概 论
---- CC2430性能
第4章 无线单片机技术
CC2430 增强的 8051MCU 内核的性能是工业标准 8051 内核性能的 8 倍。 CC2430还具有DMA控制器、可编程看门狗定时器、AES-128安全协议处理器、 多达8输入的8-14位ADC、USART 、睡眠模式定时、上电复位、掉电检测电 路。两个可编程的 USART 用于主 /从 SPI 或 USART 操作。 21 个通用可编程 I/O 引脚，其中2个具有20 mA的电流吸收或电流供给能力。只需一个晶体，外接 少量的外部元件，即可满足组网需要。电流消耗小（当微控制器内核运行在 32 MHz时，RX为27 mA，TX为25 mA），挂起方式下电流消耗小于0.6 μA， 支持外部中断或者实时时钟唤醒。还具有电池监视器和温度传感器。 CC2430集成了4个振荡器用于系统时钟和定时操作：一个 32 MHz晶体 振荡器，一个16 MHz RC振荡器，一个可选的32.768 kHz晶体振荡器和一个 可选的32.768 kHz的RC振荡器。
第4章 无线单片机技术
通常所说的16位机、32位机是指该计算机中微处理器内部 数据总线的宽度，也就是CPU可同时操作的二进制数的位
数
微处理器的功能结构主要包括:运算器、控制器、寄存器 三部分： 运算器的主要功能就是进行算术运算和逻辑运算。 控制器是整个微机系统的指挥中心，其主要作用是控制程
CC2430采用的增强型8051内核的目标代码与标准的 8051微处理器完全
兼容，可以使用标准的8051汇编器和编译器进行软件开发。IAR为CC2430的 应用提供了强大的集成开发环境，降低了软件编程工作量。
最新何俊5711传感器技术与嵌入式平台
2.2 指纹图像的获取
理想情况下，如果在采集过程中外界噪声 足够小，得到的指纹图像则是干净的、真 实的。现实情况是，由于手指表面脱皮的 影响、污渍的影响、设备采集面的不干净 等多种因素影响，所以一般还需对采集到 的指纹图像进行处理。这将在下一章节详 述。
2.2 指纹图像的获取
由于采集面的形状不同，有的指纹采集器 件是方形，手指只要按上去，整个指纹都 可以一次性采集到。但目前市场上出现了 较多的线型刮擦式采集器件（也叫滑动 式），其宽度只有5mm左右，面积只有手 指的1/5，手指按压上去时，无法一次性采 集到完整图像。这类刮擦式指纹采集器件 在采集时需要手指划过采集表面，对手指 划过时采集到的每一块指纹图像再进行拼 接，才能形成完整的指纹图像。
2.2.1 光学指纹图像采集技术
光学指纹采集系统
2.2.1 光学指纹图像采集技术
光源光线照射到压有指纹的玻璃表面形成反射光 线，反射光线再经过凸镜聚焦后由CCD或者 CMOS去捕获成像。由于指纹的嵴和峪凹凸不同， 形成的反射光的量也就不同。光线经玻璃照射到 峪的地方后在玻璃与空气的界面发生全反射，光 线被反射到CCD或CMOS，而射向嵴的光线不发 生全反射，而是被嵴与玻璃的接触面吸收或者漫 反射到别的方向，这样CCD或CMOS就无法获得 这部分光线，从而形成了指纹嵴与峪的图像。
2.2 指纹图像的获取
指纹的嵴线与峪线
2.2 指纹图像的获取
指纹采集的方法有两种，一种是由指纹采集器件 主动向手指发出探测信号，然后分析反馈信号， 以形成指纹嵴与峪的图案。如光学采集和射频 （RF）采集属于主动式采集。 另一种是指纹采集器件是被动感应的方式。当手 指放置到指纹采集设备上时，因为指纹嵴和峪的 物理特性或生物特性的不同，会形成不同的感应 信号，然后分析感应信号的量值来形成指纹图案。 如热敏采集、半导体电容采集和半导体压感采集 属于第二种。
02-2第二章-视觉传感器在智能网联汽车中的应用
视觉传感器在智能网联汽车中的实际应用
• （4）盲点监测
• 盲点监测系统又称并线辅助系统，主要功能是扫除后 视镜盲区并通过侧方摄像头或雷达将车左右后视镜盲 区内的影像显示在车内。由于车辆后视镜中有一个视 觉盲区，因此在换道前无法看到盲区中的车辆。如果 盲区内有超车车辆，则会发生车道碰撞，在大雨、雾 天、夜间光线暗淡的情况下，更难看到后面的车辆， 换道更危险。
• （1）车道偏离警告 • 车道偏离警告系统是一种辅助驾驶员通过警
告来减少因为车道偏离引起的交通事故的系 统，主要包括毫米波雷达、激光雷达和CCD 或CMOS摄像头等部件。 • 请说说车道偏离警告系统的原理是什么？
视觉传感器在智能网联汽车中的实际应用
• 车道偏离预警系统组成主要有： • ① 图像处理模块 • ② 防抱死制动系统控制模块 • ③ 动力转向控制模块 • ④ 仪表盘 • ⑤ 方向盘模块 • ⑥ 车身控制模块/网关模块 • ⑦ 动力传动系统控制模块
6 熟悉视觉传感器在智能网联汽车中的应用
02
• 视觉传感器在智能网联汽车中的实际应用
视觉传感器在智能网联汽车中的实际应用
• 随着电子化、信息化与人工智能技术的发展，小型化和嵌入式的视觉传感器得 到了广泛应用，人们可以从车载摄像头中获得更智能的结果，即通过摄像头的 视场，感知驾驶环境。
• 以特斯拉为例 • 特斯拉Autopilot 2.0 L2级（如图2-15所示）智能
驾驶汽车拥有三个前视摄像头，三个后视摄像头， 两个侧视摄像头，12个超声波雷达和一个安装在 车身上的前毫米波雷达。
视觉传感器在智能网联汽车中的实际应用
• 智能驾驶汽车的视觉传感器可实现车道偏离警告、前方碰撞预警、行人碰撞预 警、交通标志识别、盲点监控、驾驶人注意力监控、全景停车、停车辅助和车 道保持辅助等功能。
无线传感器网络体系结构PPT课件
1.传感器节点 （1）数据采集模块 （2）处理控制模块 （3）无线通信模块 （4）能量供应模块 2. 汇聚节点 3.管理节点
第2章 无线传感器网络体系结构
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2.2.2 无线传感器网络软件体系结构
第2章 无线传感器网络体系结构
无线传感器网络中间件和平台软件体系结构主要分为四个层次：网络适配 层、基础软件层、应用开发层和应用业务适配层。其中，网络适配层和基础 软件层组成无线传感器网络节点嵌入式软件(部署在无线传感器网络节点中) 的体系结构，应用开发层和基础软件层组成无线传感器网络应用支撑结构 (支持应用业务的开发与实现)。
第2章 无线传感器网络体系结构
2.1 体系结构概述
无线传感器网络包括4类基本实体对象：目标、观测节 点、传感节点和感知视场。另外，还需定义外部网络、远 程任务管理单元和用户来完成对整个系统的应用刻画，如 图2-1所示。
目标
外部网络 （UAV、卫星通信
网、互联网等）
远程任务管理
用户
数据传输或 信令交换
分布式网络服务接口
分布式网格 管理接口
应用层 传输层 网络层 数据链路层
安
Qos
路由
全 机
制
信道接入
拓扑生成
无线电
.
红外线
能
源
管
理
网
络
管
拓
理
扑
管
理
光波
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无线传感网络结构
• 一、单跳网络
• 概念：为了向汇聚节点传送数据，各传感 器节点可以采用单跳方式将各自的数据直 接发送给汇聚节点，采用这种方式所形成 的网络结构 为单跳网络结构。
. 传感器节点
感知现场 1
使用嵌入式技术构建智能医疗设备的步骤指南
使用嵌入式技术构建智能医疗设备的步骤指南嵌入式技术的普及和进步已经给医疗设备行业带来了革命性的影响。
智能医疗设备的出现为医疗保健提供了更加高效、便捷和个性化的解决方案。
本文将为您提供构建智能医疗设备的步骤指南，帮助您完成从设想到实施的全过程。
1.明确设备需求和目标在开始构建智能医疗设备之前，首先需要明确您所希望实现的设备功能和目标。
这可以涉及到多方面的需求，如医疗监测、健康管理、远程监护等。
确保明确设备需求和目标，有助于为后续的设计和开发提供明确的方向。
2.选择适合的嵌入式平台和开发工具嵌入式平台是构建智能医疗设备的核心组件，直接影响到设备的性能和功能。
根据设备需求和目标，选择适合的嵌入式平台，如Arduino、Raspberry Pi等。
此外，选择适合的开发工具来编程和调试设备也非常重要，如C、C++、Python等。
3.传感器和数据采集智能医疗设备需要采集各种生物参数和环境数据，以实现相应的功能。
根据设备需求，选择适合的传感器来采集数据。
例如，心率传感器、血压传感器、体温传感器等用于监测患者生理参数的传感器，以及加速度传感器、光传感器等用于环境数据采集的传感器。
4.数据处理与分析采集到的数据需要经过处理和分析，以提取有用的信息和结论。
根据设备功能要求，使用适当的算法和数据分析工具对数据进行处理和分析。
例如，可以使用机器学习算法来实现对患者生理参数的实时监测和预测分析。
5.通信模块的集成智能医疗设备通常需要与其他设备或平台进行数据交互和远程监控。
为了实现这一目标，需要集成相应的通信模块，如Wi-Fi、蓝牙、NFC等。
通过这些通信模块，可以将设备数据传输到云端或与其他设备进行实时通信。
6.安全性和隐私保护智能医疗设备处理的是患者的敏感数据，因此确保设备的安全性和隐私保护至关重要。
在设计和开发过程中，要注重数据的加密、权限控制和访问控制等安全机制的设置，以保护患者的隐私和数据安全。
7.图形用户界面设计智能医疗设备需要提供用户友好的界面，以方便患者和医护人员的使用。
《智能网联汽车技术概论》课件 - 第二章-视觉传感器在智能网联汽车中的应用
• 场景流是空间中场景运动形成的三维运 动场。
No.10008
• 立体视觉一般有哪三类实现方式？请详细说明？
No.10008
• 4.视觉里程计算法
• 视觉里程计算法的一个非常重要的特点是它只关心局部运动，而且大部分时间 是指两个时刻之间的运动。当以一定的时间间隔采样时，可以估计运动物体在 每个时间间隔内的运动。由于该估计值受噪声的影响，故将前一时刻的估计误 差加入后一时刻的运动，会产生误差累计。
视觉传感器的基本认识
• 1.车载摄像头的功能
• 请说说智能网联汽车上的摄像头各有什 么功能？
• 单目传感器的工作原理是先识别后测距， 首先通过图像匹配对图像进行识别，然 后根据图像的大小和高度进一步估计障 碍物和车辆移动时间。
• 双目视觉传感器的工作原理是先对物体 与本车辆距离进行测量，然后再对物体 进行识别。
No.10008
双目视觉传感器的原理和特点
• 请说说双目视觉系统在应用上有哪些不 足？
• 争对双目视觉系统的不足，通常采用哪 些技术来补充？
No.10008
红外夜视视觉传感器的原理和特点
• 请说说电磁波的特征有哪些？
• 基于红外热成像原理，通过能够透过红外辐射的红外光学系统，将视场内景物 的红外辐射聚焦到红外探测器上，红外探测器再将强弱不等的辐射信号转换成 相应的电信号，然后经过放大和视频处理，形成可供人眼观察的视频图像。
• 智能网联汽车中使用的图像处理方法算 法主要来源于计算机视觉中的图像处理 技术。
计算机 视觉识 别流程
图像 输入
预处 理
特征 提取
特征 分类
匹配
完全 识别
基于嵌入式系统的传感器应用试验设计
基于嵌入式系统的传感器应用试验设计1. 引言1.1 背景介绍基于嵌入式系统的传感器应用试验设计是将传感器技术与嵌入式系统相结合，以实现更加精确、稳定和智能的数据采集和处理。
通过对传感器的基本原理和嵌入式系统的特点进行深入研究，可以更好地理解传感器与嵌入式系统结合的应用及其在不同领域的应用前景。
本文旨在探讨基于嵌入式系统的传感器应用试验设计方法，以及对实验结果的分析与总结，旨在为相关领域的研究工作提供参考和借鉴。
通过本文的研究，期望能够为今后更广泛的传感器应用提供理论基础和实践指导。
1.2 研究目的研究目的是为了探究基于嵌入式系统的传感器应用在各个领域中的作用和价值，通过实验设计和分析，验证传感器与嵌入式系统结合的应用效果。
希望通过本研究可以为嵌入式系统和传感器技术的发展提供参考和借鉴，促进传感器应用与嵌入式系统的深度融合。
本研究也旨在探讨传感器应用试验设计方法的有效性和可行性，为进一步的研究和应用提供实践基础。
通过实验结果与分析，我们将得出结论和展望未来的方向，为相关领域的研究和发展提供有益启示。
通过研究目的的明确，我们将能够更清晰地确定研究的重点和方向，从而达到更具实践意义的目标。
1.3 研究意义传感器应用在各个领域中发挥着重要作用，而嵌入式系统作为传感器的重要应用平台，其结合可以发挥更大的效益。
本文旨在探讨基于嵌入式系统的传感器应用试验设计方法，通过对传感器的基本原理和嵌入式系统的特点进行分析，结合实际案例探讨传感器与嵌入式系统结合的应用，为相关领域的研究者提供参考和借鉴。
研究意义在于进一步探索传感器与嵌入式系统的结合方式，提高传感器应用的效率和精确度，拓展传感器应用的范围和深度。
通过传感器应用试验设计方法的研究，可以为工程技术领域的科研工作者提供一种新的思路和方法，促进传感器技术的创新和发展。
深入探讨传感器应用的实验结果与分析，可以为相关领域的工程实践提供重要的参考，推动传感器应用技术的实际应用和推广。