物联网设备与标识概述
物联网知识概述(基础知识)
物联网知识概述(基础知识)物联网是指通过互联的物理设备、传感器、软件和网络等技术手段，使各种物体能够相互连接、相互通信、相互协调工作的网络系统。
物联网技术的发展，已经对各个领域产生了巨大的影响，如工业、农业、医疗、交通等。
本文将对物联网的基础知识进行概述。
一、物联网的定义和组成物联网是指通过物理设备、传感器、软件和网络等技术手段，将各种物体连接起来，形成一个网络系统。
这些物体可以是智能手机、家电、汽车、工业设备等。
物联网系统由物体节点、网络基础设施、中间件和应用系统四个基本组成部分构成。
1. 物体节点物体节点是指通过传感器或者其他感知技术，能够感知外部环境并将数据传输到网络中的物体。
这些物体可以是各种设备，例如温度传感器、摄像头、RFID标签等。
它们负责收集环境数据并进行处理。
2. 网络基础设施网络基础设施是物联网系统中的基础支撑。
它是连接各个物体节点的通信网络，包括有线和无线网络。
网络基础设施要保证数据传输的可靠性和稳定性，以及对大规模设备的扩展性。
3. 中间件中间件是物联网系统中的关键组成部分，它位于物体节点和应用系统之间。
中间件负责数据的传输、存储和处理，同时提供相应的安全机制。
中间件的设计和选择对物联网系统的性能和可靠性有着重要的影响。
4. 应用系统应用系统是基于物联网数据和服务的应用程序。
它们利用从物体节点收集到的数据进行分析和处理，为用户提供各种智能化的应用功能。
例如智能家居系统、物流追踪系统等。
二、物联网的工作原理物联网的工作原理主要包括传感器感知、数据传输和智能化应用三个过程。
1. 传感器感知物联网系统中的物体节点通过传感器感知外部环境的信息。
传感器可以感知温度、湿度、光线等各种参数，也可以通过摄像头感知图像和视频等。
传感器感知到的数据会被即时采集和处理。
2. 数据传输感知到的数据需要通过网络传输到中间件或应用系统中进行处理。
物联网系统使用无线通信技术（如WiFi、蓝牙、NFC等）和有线通信技术（如以太网、RS485、CAN总线等）来实现数据传输。
物联网设备与标识概述
物联网设备与标识概述1. 物联网设备简介物联网是物体与互联网的结合，通过无线传感器和通信技术，使得设备和物体能够互相联网，实现信息的传递和共享。
物联网设备是物联网系统中的核心组成部分，它们负责采集、传输和处理数据，并与其他物体或设备进行通信和协作。
物联网设备具有以下特点：1.智能化：物联网设备能够自主感知环境变化，并根据情况做出相应的反应。
通过集成各种传感器和执行器，物联网设备能够实现智能化功能，如环境监测、智能家居等。
2.连接性：物联网设备可以通过无线通信技术与其他设备或系统实现连接和交互。
常见的连接方式包括Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等。
3.数据处理：物联网设备能够对采集到的数据进行处理和分析，并生成有用的信息。
这些信息可以用于监测、控制、优化等方面。
4.远程操作：物联网设备可以通过互联网实现远程操作和控制。
通过手机App或网页，用户可以远程监控和控制物联网设备的状态和功能。
2. 物联网设备的标识为了管理和识别大量的物联网设备，需要为每个设备分配一个唯一的标识。
物联网设备的标识可以采用以下几种方式：1.MAC地址：物联网设备的网络接口通常会有一个唯一的硬件地址，称为MAC地址。
MAC地址是一个由48位二进制数字组成的标识符，通常表示为6个十六进制数对。
MAC地址由设备的制造商独立分配，用于唯一标识设备。
2.IP地址：IP地址是互联网协议的一部分，用于标识设备在网络中的位置。
每个物联网设备可以分配一个唯一的IP地址，以便进行网络通信。
3.RFID标签：射频识别（RFID）技术可以实现对物联网设备的无线识别和通信。
RFID标签可以贴在物联网设备上，通过射频信号与读写器进行通信，实现设备的识别和追踪。
4.QR码：二维码（QR码）是一种矩阵条码，可以存储大量的信息。
物联网设备可以附带一个唯一的QR码，通过扫描QR码可以获取设备的相关信息。
5.UUID：通用唯一标识符（UUID）是一种由128位数字组成的标识符，用于唯一识别物联网设备。
物联网的简介
物联网的简介物联网的简介1-引言物联网（Internet of Things，简称IoT）是指由各种物理设备、传感器、软件、网络连接和云计算等技术集成形成的一个互联网络，使得不同设备能够相互通信、交换数据和协同工作。
2-物联网的概述2-1 物联网的定义：物联网是指具有独立 IP 地质且能够通过网络连接的物理设备和物体的网络。
2-2 物联网的架构：物联网的架构包括感知层、传输层、网络层和应用层。
2-3 物联网的关键技术：物联网的关键技术包括传感器技术、无线通信技术、云计算技术和大数据分析技术。
3-物联网的应用领域3-1 智能家居：物联网技术可以实现家居设备的互联互通，提高生活品质和便利性。
3-2 智慧城市：物联网技术可以实现城市基础设施的智能化管理，提升城市的运行效率和服务质量。
3-3 工业物联网：物联网技术可以实现生产设备和工业系统的互联互通，提高生产效率和质量。
3-4 农业物联网：物联网技术可以实现农业设备和农田的智能化管理，提升农业生产的效益和可持续发展。
3-5 医疗健康：物联网技术可以实现医疗设备的互联互通，提供更加个性化和远程的医疗服务。
4-物联网的发展趋势4-1 与物联网的结合：将技术应用于物联网中，能够实现更加智能化和自动化的系统。
4-2 区块链与物联网的结合：通过区块链技术确保物联网设备的安全和可信性。
4-3 边缘计算与物联网的结合：将计算和存储等功能从云端移到边缘设备，提高物联网系统的响应速度和安全性。
5-附件本文档涉及附件，请参考附件部分。
6-法律名词及注释6-1 物联网技术：指物联网相关的技术和方法，包括传感器技术、无线通信技术、云计算技术等。
6-2 IP 地质：互联网协议地质的简称，是指用来唯一地标识一个设备或者网络的标识符。
6-3 云计算技术：指将计算和存储等功能通过互联网提供给用户的一种技术。
物联网介绍(PPT 26张)
4. 物联网的应用
第四节 物联网的应用
4. 物联网的应用
物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公 共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、老人
护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦
查和情报搜集等各个领域。
4. 物联网的应用
根据物联网的实质用途，可以归结为三种基本应用模式： 对象的智能标签。通过二维码，RFID等技术标识特定的对 象，用于区分对象个体，识别对象物品所包含的扩展信息。
RFID 技术是一种非接触式的自动识别技术，识别工作无 需人工干预，可工作于各种恶劣环境并且可以识别高速运动 物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。
RFID 是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统 用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器（或阅读器 ）和很多应答器（或标签）组成。
3. 物联网中的关键技术介绍
2. 物联网结构
感知
传输
智能
全面感知
利用RFID、传感器、二维码等 能够随时随地采集物体的动态 信息。
可靠传输
通过网络将感知的各种 信息进行实时传送。
智能处理
利用计算机技术，及时地对海量的 数据进行信息控制，真正达到了 人与物的沟通、物与物的沟通。
2 物联网结构
3. 物联网中的关键技术介绍
第三节 物联网中的关键技术介绍
1999年，由EPCglobal的Auto-ID中心提出物联网的概念。
2005年,国际电信联盟(ITU)发布了《互联网报告2005：物联网》 报告，正式提出了物联网概念。
2009年，IBM 总裁兼CEO彭明盛提出“智慧地球”(Smart Earth) 的新理念，其中物联网为“智慧地球”不可或缺的一部分，而奥 巴马将“智慧地球”提升到美国国家级发展战略。
物联网概述及应用.pptx
物联网概述及应用.pptx幻灯片 1：物联网的定义与概念物联网，简单来说，就是让各种物品通过网络连接起来，实现智能化的识别、定位、跟踪、监控和管理。
它不仅仅是把物品连上网那么简单，而是通过传感器、通信技术和智能算法，让物品能够“感知”环境、“交流”信息，并做出相应的“决策”。
幻灯片 2：物联网的技术架构物联网的技术架构主要包括感知层、网络层和应用层。
感知层就像是物联网的“感官”，由各种传感器和智能设备组成，负责收集物品的信息。
比如温度传感器能感知环境温度，摄像头能获取图像信息。
网络层则是物联网的“神经”，负责将感知层收集到的信息传输到应用层。
这包括了各种通信技术，如蓝牙、WiFi、移动网络等。
应用层是物联网的“大脑”，对收集到的数据进行分析和处理，然后提供各种具体的应用服务，比如智能家居控制、智能交通管理等。
幻灯片 3：物联网的关键技术传感器技术是物联网的基础，它能让物品具备感知能力。
RFID（射频识别）技术则用于物品的自动识别和跟踪。
还有云计算和大数据技术，用于处理海量的物联网数据。
幻灯片 4：物联网在智能家居中的应用在智能家居领域，物联网让我们的家变得更加智能和便捷。
通过智能门锁，我们可以用手机远程开锁，还能知道谁在什么时候进了家门。
智能灯光系统可以根据环境光线和我们的活动自动调节亮度和颜色。
智能家电也能互联互通，比如冰箱可以自动检测食物的储存情况，提醒我们购买即将用完的食材。
空调能根据室内温度和人的活动情况自动调节温度。
幻灯片 5：物联网在智能交通中的应用在交通领域，物联网带来了智能交通系统。
通过在道路上安装传感器和摄像头，可以实时监测交通流量和路况。
智能停车系统能帮助我们快速找到空闲的停车位，减少寻找车位的时间和交通拥堵。
公交车和出租车可以通过物联网实现智能调度，提高运营效率。
自动驾驶技术也是物联网在交通领域的重要应用方向。
幻灯片 6：物联网在医疗健康中的应用在医疗健康方面，物联网让医疗服务更加便捷和高效。
物联网设备的标识技术
物联网设备的标识技术物联网主要由三个方面关键技术：连接、标识以及数据的操作。
在前面的文章中，我们已经谈了很多关于物联网中物体如何连接网络的技术，而实际上物体的标识才是物联网实现的第一步，就是我们要唯一地标识和区分每一个物体。
以RFID为代表的物体标识技术曾经几乎就是物联网的代名词，而今RFID的演进技术NFC又在各个领域发挥着重要作用。
通过这篇文章，我们来聊一聊物联网设备的标识技术，RFID与NFC究竟有什么关系？RFID非接触式射频识别(RFID)本质上也是一种无线通信技术，也是通过无线电磁波来传送数据。
不过和一般的通信技术不一样的是它的用途，不是打电话，或者发短信，RFID 主要用来识别和跟踪物体上绑定的标签，从而实现对物体的管理。
RFID技术广泛应用于仓储物流中，用于对货物进行跟踪RFID系统使用标签（Tag）来识别物体。
除了标签，RFID 系统还有一个双向无线收发机，被称为读写器（Interrogator/Reader），向标签发送信号，并读取标签的反馈。
RFID系统由读写器与标签组成RFID分为被动式RFID与主动式RFID。
被动RFID一般是指不带电池的无源RFID，其完全依赖于接收电磁波来驱动电路工作，标签的可识别距离不会变化。
主动RFID系统一般指有源的RFID标签，其可识别距离会随着电量的减少而降低。
采用RFID技术的ETC系统让通行更加方便主动RFID一般识别距离都比较长，比如高速公路自动收费站以及自动停车场的ETC系统，一般都采用工作于2.4GHz的主动RFID。
不过ETC标签中有一个电池，要是电池没电，就需要更换电池才可以工作。
RFID标签RFID标签由集成电路（IC: Integrated Circuit）和天线两个部分组成：IC用来存储和处理数据，对RF信号进行调制和解调，另外还需要从读写器发出的信号中收集能量驱动自身工作。
天线的作用就是发射和接收无线信号。
EPC码格式，EPC码可能逐渐会取代传统的UPC码，即商品条码RFID标签中存着什么？RFID标签中存储的数据格式一般是EPC（Electronic Product Code）码。
物联网简要介绍
GPRS
蓝牙 WLAN
M2M无 线接入
以太网
各种通信网络与互联网形成的融合网络，被普遍认为是最成熟的部 分
除网络传输之外，还包括网络的管理中心和信息中心，以提升对信 息的传输和运营能力
是物联网成为普遍服务的基础设施，有待突破的方向是向下与感知 层的结合，向上与应用层的结合
网络层技术—3G
高兼容性
WLAN特
点
小型化
应用广泛
网络层技术—M2M
M2M是Machine-to-Machine/Man的简称，是一种以机器终端智能交互为核心的 、网络化的应用与服务。它通过在机器内部嵌入无线通信模块，以无线通信等 为接入手段，为客户提供综合的信息化解决方案，以满足客户对监控、指挥调 度、数据采集和测量等方面的信息化需求。
公里)。 传输速度非常快，最快可以达到308mbps，并向下可扩展至54mbps、
32mbps、11mbps、6mbps，以快速适应无线环境的变化。 厂商进入该领域的门槛比较低，布设简单，造价便宜。
感知层技术—无线技术对比
应用重点 电池寿命 网络大小 传输距离
ZigBee WiFi RFID
议标准)
无线局域网
IEEE 802.11a/b/g/n、WIFI
（WLAN/WiFi）
RFID
IEEE 802.15.1、RFID
22
中国标准体系
CWPAN：GB/T 15629.152010，中国专有频段780MHz
WAPI（网络层协议标准）、底 层支持IEEE 802.11 RFID
感知层技术—传感器
物联网概述
全国物联网项目办 寒假师资培训
目录
物联网概念
什么是物联网？
物联网讲义-第3章 物联网设备与标识
DSP处理器是专门用于信号处理方面的处理器，对系 统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行数字 信号处理（Digital Signal Processing，DSP）算法，编 译效率较高，指令执行速度也较高。在数字滤波、 FFT、谱分析等方面数字信号处理算法正在大量进入 嵌入式领域，DSP应用正从在通用单片机中以普通指 令实现过渡到采用嵌入式DSP处理器来实现。
电源 模块 时钟
外围电路 微处理器
Flash
RAM
MPU
复位 ROM
外设
USB LCD Keyboard Other
嵌入式系统的软件部分
嵌入式系统的软件部分 包括操作系统和应用软 件。应用软件决定了系 统的运作和行为；而操 作系统控制着应用软件 与系统硬件的交互。 多数嵌入式设备的应用 软件和操作系统都是紧 密结合的，这也是嵌入 式系统和通用PC系统的 主要区别之一。
应用软件
嵌入式 操作系统
输入 处理器 存储器 输出
嵌入式 软件
嵌入式 硬件
1．嵌入式处理器
嵌入式系统由软件和硬件两个部分构成，从硬件角度来 说，嵌入式处理器是嵌入式硬件中最核心的部分。
嵌入式处理器
嵌入式处理器与通用型处理器最大的不同是嵌入
式处理器大多工作在为特定用户群设计的系统中，它 通常都具有功耗低、体积小、集成度高等特点，能够
嵌入式系统本身是一个相对模糊的定义。一个手持的 MP3和一个PC104的微型工业控制计算机都可以认为是嵌入 式系统。 嵌入式系统已经有了近30年的发展历史，它是硬件和 软件交替发展的双螺旋式发展。 第一款微处理器是Intel的4004，它出现在1971年， 然后是是Intel公司的8048，它出现在1976年。Motorola 同时推出了68HC05，Zilog公司推出了Z80系列，这些早期 的单片机均含有256字节的RAM、4K的ROM、4个8位并口、1 个全双工串行口、两个16位定 时 器。 之后在80年代初，Intel又进一步完善了8048，在它 的基础上研制成功了8051。
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3.1.2 嵌入式系统的发展及应用
嵌入式系统的出现至今已经有30多年 的历史了，嵌入式技术也历经了几个发 展阶段。进入20世纪90年代后，以计算 机和软件为核心的数字化技术取得了迅 猛发展，不仅广泛渗透到社会经济、军 事、交通、通信等相关行业，而且深入 到家电、娱乐、艺术、社会文化等各个 领域，掀起了一场数字化技术革命。纵 观嵌入式技术的发展，大致经历了如下4 个阶段。
嵌入式操作系统位于硬件和应用软件 之间，为上层应用提供基础服务，是嵌 入式系统的核心和灵魂。
3.1.1 嵌入式系统的概念
根据IEEE的定义，嵌入式系统是“控 制、监视或者辅助装置、机器和设备运行 的装置”。这主要是从应用上加以定义的， 从中可以看出嵌入式系统是软件和硬件的 综合体。
不过上述定义并不能充分体现出嵌
（4）嵌入式系统本身不具备自主开发能 力，设计完成以后用户通常也是不能对 其中的程序功能进行修改的，必须有一 套开发工具和环境才能进行开发。
实际上，凡是与产品结合在一起的具 有嵌入式特点的控制系统都可以叫嵌入 式系统。现在人们讲嵌入式系统时，某 种程度上指近些年比较热门的具有操作 系统的嵌入式系统。
（2）嵌入式系统是将先进的计算机技术 、半导体技术、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。
（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。为了提高执行 速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件 一般都固化在存储器芯片或单片机本身中 ，而不是存储于磁盘等载体中。
20世纪80年代初期嵌入式操作系统的 出现使得快速便捷地开发规模较大的嵌 入式系统成为现实，自这一时期开始就 出现了各种各样的商用嵌入式操作系统 ，从而形成了目前多种形式的商用嵌入 式操作系统百家争鸣的局面。基于嵌入 式操作系统之上的系统才能够真正符合 嵌入式系统定义中的软件可裁剪、功能 的可扩展、高可靠性等特征。
物联网设备与标识概述
2020年4月28日星期二
3.1 嵌入式系统
3.1.1 嵌入式系统的概念 3.1.2 嵌入式系统的发展及应用 3.1.3 嵌入式系统的组成
嵌入式系统被描述为：以应用为中心 ，软件硬件可裁剪的，适应应用系统对 功能、可靠性、成本、体积、功耗等严 格综合性需要的计算机系统。它由嵌入 式硬件和嵌入式软件两部分组成。
我们可从下列几方面来理解上述嵌 入式系统的定义。
（1）嵌入式系统是面向用户、面向产品 、面向应用的，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剪利用。嵌入 式系统和具体应用有机地结合在一起，它 的升级换代也是和具体产品同步进行，因 此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较 长的生命周期。
（4）第四阶段是以基于Internet为标志 的嵌入式系统，这是一个正在迅速发展 的阶段。
目前大多数嵌入式系统还孤立于 Internet之外，但随着Internet的发展以 及Internet技术与信息家电、工业控制技 术等结合日益密切，嵌入式设备与 Internet的结合代表着嵌入式技术的真正 未来，也为物联网发展奠定了基础。
（1）第一阶段是以单芯片为核心的可 编程控制器形式的系统，同时具有与监测 、伺服、指示设备相配合的功能。这种系 统一般没有操作系统的支持，通过汇编语 言编程对系统进行直接控制。
这一阶段系统的主要特点是：系统结 构和功能都相对单一；处理效率较低；存 储容量较小；几乎没有用户接口。
（2）第二阶段是以嵌入式CPU为基础、 以简单操作系统为核心的嵌入式系统。
这一阶段系统的主要特点是：CPU种类 繁多，通用性比较弱；系统开销小，效率 高；操作系统具有一定的兼容性和扩展性 ；应用软件较专业，用户界面不够友好； 系统主要用来控制系统负载以及监控应用 程序运行。
（3）第三阶段是以嵌入式操作系统为标志 的嵌入式系统。
这一阶段系统的主要特点是：嵌入式操作 系统能运行于各种不同类型的微处理器上，兼 容性好；操作系统内核精小、效率高，并且具 有高度的模块化和扩展性；具备文件和目录管 理、设备支持、多任务、网络支持、图形窗口 以及用户界面等功能；具有大量的应用程序接 口（API），开发应用程序简单；嵌入式应用 软件丰富。
后PC时代是一个真实的阶段，而且是 一个可以预测的时代。嵌入式系统就是 与这一时代紧密相关的产物，它将拉近 人与计算机的距离，形成一个人机和谐 的工作与生活环境。
嵌入式系统在应用数量上远远超过了 各种通用计算机系统
嵌入式系统是将计算机技术、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。
纵观嵌入式系统的发展过程，可以看 出嵌入式系统由简单的无操作系统的循 环控制程序向具有强大功能的基于操作 系统的方向发展，从独立的系统向基于 网络的系统发展。
在近期物联网发展中，智能传感器芯 片技术和嵌入式软件技术是两个重点发 展方向，这与嵌入式系统发展更是息息 相关，面向应用的SoC芯片和嵌入式软 件是未来嵌入式系统发展的重点。
早期的嵌入式系统只是为了实现某些 特定功能，系统而言是 足够的，但是当我们的系统变得日渐复 杂庞大的时候，如果要增添一项功能的 时候，很可能不得不重新进行系统的设 计，这无疑会增加开发的成本和系统复 杂度。使用这种方式开发规模较大、功 能复杂的嵌入式系统是不可想象的。
入式系统的精髓，目前国内一个普遍被 认同的定义是：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。
简单地说，嵌入式系统集系统的应 用软件与硬件于一体，类似于PC中BIOS 的工作方式，具有软件代码小、高度自 动化、响应速度快等特点，特别适合于 要求实时和多任务的体系。嵌入式系统 主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、 嵌入式操作系统及应用软件系统等组成 ，它是可独立工作的“器件”。