单片机、嵌入式系统与物联网
01.属于IT人的天空——单片机及嵌入式物联网技术
1995
1998
1999
MIT的 Kevin Ashton：把RFID技术与传感器 技术应用于日常物品中形成一个“物联网”
EPC global 的Auto-ID中心：物联网是成千上万的物品 采用无线方式接入了Internet的网络。这是物联网概念 真正的提出。
2005
ITU报告：物联网是通过RFID和智能计算等技术实现全世界设 备互连的网络。 2008 IBM：互联网＋物联网＝智慧地球 把传感器设备安装到电网、铁路、桥梁、隧道、供水系 统、大坝、油气管道等各种物体中，并且普遍连接形成 网络，即“物联网”
物物网络
28
28
物联网体系结构(2/2)
网络技术
3G网络、无线传感网络、移动网络、局域网 ……
传感技术 RFID技术 数据库技术 云计算 移动计算
29
29
RFID技术概述(1/2)
什么是RFID？
RFID射频识别是一种非 接触式的自动识别技术，它 通过射频信号自动识别目标 对象并获取相关数据，识别 工作无须人工干预，可工作 于各种恶劣环境。RFID可识 别高速运动物体并可同时识 别多个标签，操作快捷方便 。
2. IT增强了人的力量，增强了人们感知、改变世界的能力
7
IT的前世今生——什么是IT
IT的四大技术方向 1. 传感技术—人的感觉器官的延伸与拓展，承担信息采集任务 麦克、键盘、摄像头、条形码扫描仪、形形色色的传感 2. 通信技术—人的神经系统的延伸与拓展，承担传递信息的功能 广播、电报、收音机、电话、短信、互联网等等 3. 计算机技术—人的大脑功能延伸与拓展，承担处理信息的功能 单片机、个人PC、大型服务器、手机、各类手持设备（点 菜机、导游机、MP3、4）、平板电脑等等 4.控制技术—人的行动功能的延伸与拓展，承担信息反馈的功能
大学里学单片机的课程叫啥
大学里学单片机的课程叫啥单片机技术是现代电子技术中的重要组成部分，广泛应用于各个领域，如嵌入式系统、通信、汽车电子和智能家居等。
在大学里学习单片机是电子工程、电子信息工程等相关专业的学生必修的一门重要课程。
那么，大学里学单片机的课程通常被称为什么呢？大学中学单片机的课程通常被称为“嵌入式系统设计与应用”或“单片机与嵌入式系统”。
这门课程的目的是让学生掌握单片机的基本原理、应用技巧和系统设计能力。
通过理论学习和实践操作，学生将学会如何使用单片机开发工具、编写程序、设计电路，并将这些技能应用于实际的嵌入式系统中。
在这门课程中，学生将会学到以下内容：1.单片机介绍：学生将了解单片机的基本概念、分类、发展历史以及在不同领域中的应用。
同时，学生还会学习单片机的体系结构、指令集和存储器结构等基础知识。
2.单片机编程：学生将学习单片机的编程技巧和方法，包括汇编语言和高级语言（如C语言）的编程。
通过编写简单的程序，学生将能够实现单片机的基本功能和控制。
3.嵌入式系统设计：学生将学会如何设计嵌入式系统，包括硬件和软件设计。
在硬件设计方面，学生将学习电路设计、接口技术和外设的应用。
在软件设计方面，学生将学习操作系统原理、任务调度和任务管理等知识。
4.实践操作：学生将有机会亲自动手进行实践操作，通过使用单片机开发板和仿真软件，进行实际的电路搭建和程序编写。
通过实践操作，学生将巩固所学的知识，并培养解决实际问题的能力。
在大学学习单片机的课程中，通常也会有一些实验和项目作业，以便学生能够更好地将所学到的知识应用到实践中。
通过实验和项目作业，学生将能够进一步提升自己的动手能力和创新能力。
此外，随着技术的不断发展，大学里学习单片机的课程也会涉及到一些新的内容，如物联网、无线通信、人机交互等。
学生将会学习如何将单片机与其他技术结合，实现更多复杂的功能和应用。
总的来说，大学里学单片机的课程通常被称为“嵌入式系统设计与应用”或“单片机与嵌入式系统”。
物联网中的嵌入式监控与追踪系统设计
物联网中的嵌入式监控与追踪系统设计随着物联网技术的不断发展，传感器、嵌入式设备和网络通信的进步，嵌入式监控和追踪系统在物联网中扮演着重要角色。
本文将探讨物联网中嵌入式监控与追踪系统的设计原理和关键技术。
一、嵌入式监控与追踪系统的概述嵌入式监控与追踪系统是指将传感器、嵌入式设备和网络通信技术结合起来，实现对被监测对象的实时监控和追踪。
嵌入式设备通常由嵌入式处理器、传感器、存储器和通信模块等组成。
通过传感器采集环境信息或目标对象的数据，经处理后通过网络通信传输至监控中心，以实现对被监测对象的实时掌握和追踪。
嵌入式监控与追踪系统广泛应用于物流、运输、医疗、安防等领域。
例如，运输公司可以通过嵌入式监控系统实时跟踪货物的位置和状态，提高物流效率和安全性。
医疗机构可以通过嵌入式监控系统实时监测患者的体征和病情变化，提供更精准的医疗服务。
安防行业可以借助嵌入式监控系统实现对公共场所和重要场所的实时监控和预警。
二、嵌入式监控与追踪系统的设计原理1. 传感器选择与布局嵌入式监控与追踪系统的设计首先需要选择合适的传感器。
传感器的选择应根据被监测对象的特点和监测需求进行，例如温度传感器、湿度传感器、加速度传感器、压力传感器等。
传感器的布局也需要考虑到监测的全面性和准确性，保证传感器布置合理、相互之间无干扰。
2. 嵌入式设备选型与硬件设计嵌入式设备的选型取决于应用场景和监测需求。
常用的嵌入式设备包括单片机、开发板和嵌入式处理器。
选定嵌入式设备后，需要进行硬件设计，包括电路连接、外设选择和电源管理等。
硬件设计的关键是保证嵌入式设备的稳定性、可靠性和低功耗性。
3. 软件设计与嵌入式系统开发软件设计是嵌入式监控与追踪系统设计中的核心部分。
软件设计包括嵌入式系统的开发、数据处理和通信协议的实现等。
通常使用C、C++等编程语言进行嵌入式系统开发，并根据具体需求选择合适的开发平台和开发工具。
数据处理算法的设计应充分考虑传感器数据的噪声、干扰和误差，确保最终数据的准确性和可靠性。
嵌入式 专业名词
嵌入式专业名词1. 微控制器：集成了CPU、RAM、ROM和I/O接口等功能，用于控制嵌入式系统的核心芯片。
2. 单片机：类似于微控制器，但通常只包含一个单独的芯片，适用于较简单的嵌入式系统。
3. 软实时系统：嵌入式系统中的一种，要求满足时间上的严格性要求，但对于错误处理可以有一定的容忍度。
4. 硬实时系统：嵌入式系统中的一种，对于时间限制非常严格，一旦违反会导致系统失效。
5. 实时操作系统（RTOS）：专为嵌入式系统设计的操作系统，具有较低的延迟和较快的响应时间。
6. 中断：嵌入式系统中的事件，可打断正在执行的程序，并引发某种特定的响应。
7. 多任务处理：在嵌入式系统中同时处理多个任务，通过合理的调度算法实现任务的切换和并发执行。
8. 输入/输出（I/O）接口：用于将嵌入式系统与外部世界进行通信的接口，如串口、并行接口、GPIO等。
9. 驱动程序：用于控制硬件设备的软件程序，使其与嵌入式系统正常通信与交互。
10. 嵌入式系统编程语言：用于开发嵌入式系统的特定编程语言，如C、C++、Assembly等。
11. 物联网（IoT）：将物理世界与互联网相连接的概念，嵌入式系统在物联网中扮演着重要的角色。
12. FPGA（现场可编程门阵列）：一种可编程的硬件芯片，可用于快速原型设计和高度个性化的嵌入式系统。
13. DSP（数字信号处理）：用于处理数字信号的专用芯片或算法，常用于音频、图像处理等嵌入式系统中。
14. 性能优化：通过优化算法、硬件设计等手段提升嵌入式系统的性能，如响应时间、功耗、代码大小等。
15. 调试：诊断和排除嵌入式系统中的错误和故障，常使用调试器、仿真器等工具进行调试工作。
单片机与嵌入式系统了解嵌入式系统的基本原理
单片机与嵌入式系统了解嵌入式系统的基本原理单片机与嵌入式系统：了解嵌入式系统的基本原理嵌入式系统 (Embedded System) 是指以特定功能为目标的微型电子计算机系统，通常被嵌入到智能设备、工业控制系统和消费电子产品中。
单片机作为嵌入式系统的核心，在各行各业都发挥着重要的作用。
本文将从嵌入式系统的基本原理出发，深入探讨单片机与嵌入式系统的关系以及其基本工作原理。
一、嵌入式系统的定义与应用领域嵌入式系统是指将计算机技术与其他学科交叉应用，在特定用途智能化设备中实现控制和处理功能的计算机系统。
它通常具有专用、定制、功能强大和体积小的特点，应用领域广泛，如消费电子产品、汽车控制、工业控制、医疗设备等。
二、嵌入式系统的基本组成1.硬件部分嵌入式系统的硬件部分包括中央处理器 (CPU)、存储器、输入输出设备、时钟电路、外围接口等。
其中，单片机作为嵌入式系统的核心部件，集成了大量的功能单元，包括中央处理器、存储器、定时器、通信接口等。
2.软件部分嵌入式系统的软件部分通常包括操作系统、应用程序和驱动程序。
操作系统负责管理硬件资源，提供给应用程序一个良好的运行环境。
应用程序则实现具体的功能需求，可以通过编程语言编写完成。
驱动程序用于控制与硬件相关的操作，确保硬件能够正常工作。
三、单片机与嵌入式系统的关系单片机是一种集成了微处理器、存储器、定时器和通信接口等功能单元的芯片，它是嵌入式系统的核心组成部分。
嵌入式系统通过单片机实现对外界环境感知、数据采集、数据处理和控制等功能。
单片机的出现，使得嵌入式系统具备了更高的集成度、更低的功耗和更高的性能。
四、单片机的基本工作原理1.指令执行过程单片机通过时钟信号驱动，按照程序存储器中的指令逐条执行。
每条指令包括操作码和操作数两部分，操作码表示指令的功能，操作数表示指令的操作对象。
单片机通过解码器解码指令，并执行相应的操作。
2.存储器管理单片机的存储器通常包括程序存储器和数据存储器。
单片机实验嵌入式系统实验
实验三
进行硬件调试，确保 电路功能正常，能够 支持后续的软件设计。
嵌入式系统软件设计实验
总结词
掌握嵌入式系统软件设计 原理
实验一
学习并掌握嵌入式系统操 作系统的使用，如Linux、 RTOS等。
实验二
根据项目需求，编写嵌入 式系统的底层驱动程序， 实现对硬件设备的控制。
实验三
进行软件调试，确保驱动 程序能够正确地与硬件交 互，实现所需功能。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
嵌入式系统应用开发实验
总结词
掌握嵌入式系统应用开发 流程
实验一
实验二
根据项目需求，设计并实 现嵌入式系统的应用软件， 如智能家居控制、工业自 动化等。
进行系统集成测试，确保 应用软件与硬件能够协同 工作，实现完整的功能。
实验三
优化嵌入式系统的性能， 提高其稳定性和可靠性。
单片机与嵌入式系统实验比
消费电子
嵌入式系统在消费电子领域应用广 泛，如智能手机、平板电脑、智能 电视等。
汽车电子
单片机和嵌入式系统都在汽车电子 领域有应用，但嵌入式系统在高级 驾驶辅助系统(ADAS)等领域的应用 更为广泛。
单片机与嵌入式系统实验案
06
例分析
LED闪烁实验案例分析
总结词：简单明了
详细描述：LED闪烁实验是单片机实验中最基础的实验之一，主要目的是让学习者了解单片机 的I/O端口操作。通过编程控制单片机，使得连接在单片机上的LED灯按照设定的频率进行闪烁， 从而掌握单片机的硬件连接和软件编程。
单片机实验的发展趋势
01 随着技术的不断发展，单片机也在不断升级换代， 未来单片机将更加注重高性能、低功耗、智能化 等方面的发展。
02 嵌入式系统与物联网技术的结合将更加紧密，单 片机将更多地应用于智能家居、工业自动化等领 域。
嵌入式系统和物联网的开发技术
嵌入式系统和物联网的开发技术现今，嵌入式系统和物联网技术以其高效、安全、快捷的特性成为各大企业的研发重点。
嵌入式系统和物联网技术已经应用到各个领域，例如商务、医疗、农业、物流等等。
下面将为大家讲解嵌入式系统和物联网的开发技术。
嵌入式系统的开发技术嵌入式系统是一种将计算机硬件与软件嵌入到目标系统中，用于完成各种控制或处理功能的计算机系统。
通常，使用单片机或嵌入式处理器来构建此类系统。
嵌入式系统的发展使得它已经涉及到很多行业，例如汽车、智能交通、智能家居等。
以下是嵌入式系统开发的主要技术：1.硬件设计技术硬件设计是嵌入式系统开发的第一步，需结合应用场景做出一个定制化的硬件设计方案。
在此过程中，还需掌握一定的各类器件和模块的选型技巧，比如MMC卡、JTAG、LCD、Sensor等等。
2.软件开发技术软件开发是嵌入式系统开发的重要环节，常见的软件开发包括Linux内核开发、驱动开发、系统移植、应用层开发等。
其中，C/C++、汇编语言、Python是嵌入式开发者最常用的编程语言。
3.调试技术为了验证设计方案的正确性，调试技术是必不可少的。
在调试时需使用适当的仪器、工具和调试软件。
例如串口调试工具、逻辑分析仪, ICE调试器等。
物联网的开发技术物联网是指通过互联网技术将各种物品实现互联的系统，其应用无处不在。
以下是物联网开发的主要技术：1.无线通信技术对于物联网，无线通信是关键技术之一。
当前，国际上广泛应用的无线通信技术主要有Wifi、蓝牙BLE、Zigbee、LoRa、NB-IoT、4G等。
2.边缘计算技术边缘计算是一种将计算资源放在尽可能靠近用户的位置上，将客户端、网络和服务器整合在一起，通过智能终端完成一系列任务的技术。
边缘计算可以提升网络运行效率、增加安全性以及优化网络负载等。
目前，主流的边缘计算平台有AWS Greengrass、MS Azure IoT Edge、Alibaba Cloud IoT Edge等。
单片机与嵌入式系统
汇报人：XX 20XX-01-26
contents
目录
• 绪论 • 单片机基本原理与结构 • 嵌入式系统基础 • 单片机与嵌入式系统开发工具 • 典型应用案例分析 • 实验项目指导
01
绪论
单片机与嵌入式系统概述
01
单片机定义
单片机是一种将中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口等集成在
制器、工业机器人等。
医疗设备
基于单片机和嵌入式系统的医 疗设备如心电图机、血压计等 ，具有高精度、高可靠性等特 点。
智能交通
单片机和嵌入式系统在智能交 通领域应用广泛，如交通信号 灯控制、车载电子设备等。
物联网
物联网领域大量采用单片机和 嵌入式系统技术，如智能家居
、智能城市等。
06
实验项目指导
实验一：单片机最小系统搭建与测试
C语言
可移植性好，适用于底层硬件操作，是单片 机编程的主流语言。
Python等高级语言
开发效率高，易于学习和使用，但执行效率 相对较低。
调试技巧与故障排除方法
使用断点
在关键代码处设置断点，方便单步执行和查看变量值。
观察寄存器值
通过查看寄存器值了解程序运行状态。
调试技巧与故障排除方法
• 使用串口通信：通过串口将调试信息输出到电脑 端进行分析。
的正确性。
实验四：综合项目设计与实践
01
02
03
04
确定项目需求
根据项目实际需求，确定单片 机系统的功能需求和性能指标
。
设计系统方案
根据项目需求，设计合理的单 片机系统方案，包括硬件电路
设计和软件程序设计。
实现系统功能
按照设计方案，搭建硬件电路 、编写软件程序，实现单片机
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2. 寻找物联网的源头
◇ 感知物联：传感器接口通道，物理参数感知 ◇ 物控物联：伺服驱动接口通道，物理对象控制 ◇ 人-物互联：人机交互接口通道，人-物交互 ◇ 物-物互联：系统互联的接口通道，物-物交互
3. 物联网与物联网事件
从应用角度出发，弄清物联网的三个概念： 物联系统、物联网事件、物联网事件。
3.1 物联网中的物联系统 3.2 物联系统中的物联网事件 3.3 物联网事件的行为进程 3.4 物联网事件的实时性要求
3. 物联网与物联网事件
3.1 物联网中的物联系统
物联系统是物联网中，完成规定任务的的一个应用系统。 无限大的物联网中，有无限多的物联系统，例如：
1. 物联网的有关概念
1.1 传感网
1999年，中科院启动了传感网的研究和开发。为我国 在物联网领域争得了话语权。
1.2 物联网
2005年，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网 报告2005：物联网》。报告指出，无所不在的“物联网” 通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、 从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交互。射频识 别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入 技术将到更加广泛的应用。
是微处理器，服务体系是云计算。
单片机、嵌入式系统与物联网
1. 物联网的有关概念 2. 寻找物联网的源头 3. 物联网与物联网事件 4. 物联网事件的行为元素 5. 物联网与云计算
1. 物联网的有关概念
物联网与智慧地球不是概念炒作，是互联网与 嵌入式系统在高级阶段的融合。目前对物联网的 定义还不太成熟。
◆智能家居物联系统
家居电子系统被物联，组成家居体系的安全监测、系统运 行、远程控制的物联系统。智能家居大多为局域网，并具有 互联网的接人功能，是典型的物联系统。
◆交通事故处理物联系统
人、车被物联，纳入网上交通事故处理物联系统。 物联网是汽车电子的新机遇。除了交通事故处理物联系统， 还有自动驾驶物联系统、行车安全监测物联系统等
◆ 网络融合的物联网时代
◇ 单片机、嵌入式应用系统的单机互联网接入 ◇ 各种总线局域网的互联网接入：
CAN线、现场总线、无线传感器网络等的互联网接入
2. 寻找物联网的源头
2.3 物联网的物联源头
◆ 两个物联源头： 物理对象物联、物理信息物联。
◆ 对象物联
物理对象物联源头： 单片机与嵌入式应用系统的四个物联界面
1. 物联网的有关概念
1.3 智慧地球
2009年１月２８日，奥巴马就任美国总统后，与美 国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，作为仅有的两 名代表之一，IＢＭ首席执行官彭明盛首次提出“智慧 地球”这一概念。随后，IBM大中华区首席执行官钱大 群在2009 IBM论坛上公布了名为“智慧地球”的最新 策略。
◆ 定义的缺陷：
◇ 没有讲淸是通过什么手段、方式将物品与互联网连接起来。 ◇ 没有反映单片机与嵌入式系统的物联网中的地位与作用。 ◇ 不了解单片机与嵌入式系统的物联发展史。
2. 寻找物联网的源头
物联网பைடு நூலகம்三个源头：
即智慧源头、网络源头、物联源头
三个源头形成三大特点：
即智慧地球、全球网罗、物物相联
2.1 物联网的智慧源头 2.2 物联网的网络源头 2.3 物联网的物联源头
2. 寻找物联网的源头
2.1 物联网的智慧源头
无处不在的微处理器使物联网呈现出智慧地球特征。
◆ 物联网的智慧基础是微处理器：
无处不在的通用微处理器与嵌入式处理器
◆ 微处理器有两种智慧方式：
◇ 通用微处理器智慧平台：通用计算机桌面系统与互联网 ◇ 嵌入式系统的智慧嵌入：单片机与嵌入式应用系统的智能芯
片、智能化工具与智能化设备
◆ 微处理器的智慧表现：归一化的软件方式
微处理器指令系统上的应用软件、固化软件、操作系统
2. 寻找物联网的源头
2.2 物联网的网络源头
物联网的网络源头，使物联网具有以下三个特性： 无限时空、全球网罗、网罗及物
◆ 物联网有两个网络源头：
◇ 通用计算机的互联网（无限时空、全球网罗） ◇ 嵌入式系统的局域网（物理参数、物理对象被网罗）
◆两个分支从分离到融合：
从微处理器开始的两大分支，在物联网时代的融合 见下图
2. 寻找物联网的源头
微处理器的两个分支、 两个分支的独立发展时代、 相互融合的物联网时代。
2. 寻找物联网的源头
◆ 两个源头的独立发展时代
◇ 通用微处理器→通用计算机→互联网 ◇ 嵌入式处理器→嵌入式系统应用系统→局域网
3. 物联网与物联网事件
◆ 远程医疗救助物联系统
病人、诊断设备、医疗设备、医生等，共同组成一个远程医疗 救助物联系统。目前，有众多的全球医疗咨询系统。从咨询系 统向救助系统发展，是医疗领域物联网的重要发展方向。远程 机器人手术是医疗救助物联系统的一个重要事例。
2. 寻找物联网的源头
◆ 信息物联
物理信息物联是互联网从社会信息、人文信息、向物理信息领 域的延伸。
◇ GPS信息物联：
物理对象的动态时空信息。嵌入式应用系统GPS功能 ◇ 互联网中的信息物联：
物理对象的静态虚拟信息。网上银行、有效证件、电子标签、 数字多媒体信息等。 ◇ 嵌入式系统物联对象的动态物理信息。
单片机、嵌入式系统与物联网V0.52
MCU技术创新与嵌入式应用大会
深圳（101116） 《单片机与嵌入式系统应用》杂志社
单片机、嵌入式系统与物联网
前言
◆嵌入式系统发展史就是物联与物联局域网的发展史。 ◆嵌入式系统普遍网络接入，将互联网演变成物联网。 ◆物联网的物联基础是单片机与嵌入式系统，智慧源头
1. 物联网的有关概念
1.4 物联网定义
◆ 定义：物联网是一种通过射频识别（RFID）、红外感应器、
全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把 任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能 化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网就是“物 物相连的互联网”。第一，物联网的核心和基础仍然是互联网， 是在互联网基础上的延伸和扩展；第二，其用户端延伸和扩展到 了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。