《物联网概论》第四课之嵌入式蓝牙和WiFi PPT(精华版)
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《物联网概论》第四课之嵌入式蓝牙和WiFi-PPT(精华版)
9
微功耗Wi-Fi传感器网络
美国创新企业GainSpan公司推出Wi-Fi 芯片GS1010，这个以 两个经典ARM7微控制器器为内核的32位ARM射频SoC (ARM 无线片上系统)， 其将384K闪存，224k SRAM多种外围电路， A/D，RTC和802.11无线芯片等全部设计成一只非常小的QFN 封装微型单芯片中(102脚 10X10平方毫米大小)，实现了Wi-Fi 系统的单片机化，无线化，微型化，使设计者可以采用GS1010 单片机来设计微型遥控器，信用卡一样薄的微型 RFID电子标签 ，能置入人体的微型传感器等等电池供电产品和多种应用产品 。
置，都需要WLAN FW提供一种二进制格
式，而在APP FW中包含了这些格式的链
接目标和源代码。
低功耗Wi-Fi平台
无线龙ARMRF-GS1010-PK 开放平台，采用了国内比较熟
悉的KEIL ARM编译、调试平台和uCOS-II作为实时操作系统，
并且开发了中文图形显示等功能，在功能和代码上，兼容
IEEE802.15.X，称为属于无线个人网（PAN）。
在下图上看到的标有Wi-Fi 标记，采用是IEEE 802.11系列协议，比如，802.11a，802.11b， 802.11g，802.11n，网络通讯速度比较快，这部分 认为属于WLAN网络范围。
4
WLAN标准演进 Wi-Fi发展
最大传输速率
行基带和协议栈栈处理，只需要连接串口，就可以容
易实现蓝牙网络的应用，非常适合使用在物联网传感
层进行微功耗网络连接和通讯。
27
嵌入式蓝牙无线单片机
28
嵌入式蓝牙无线单片机
29
蓝牙传感器演示
通过实际对感知RF主板上传感器信息收集，然
微功耗Wi-Fi传感器网络
美国创新企业GainSpan公司推出Wi-Fi 芯片GS1010，这个以 两个经典ARM7微控制器器为内核的32位ARM射频SoC (ARM 无线片上系统)， 其将384K闪存，224k SRAM多种外围电路， A/D，RTC和802.11无线芯片等全部设计成一只非常小的QFN 封装微型单芯片中(102脚 10X10平方毫米大小)，实现了Wi-Fi 系统的单片机化，无线化，微型化，使设计者可以采用GS1010 单片机来设计微型遥控器，信用卡一样薄的微型 RFID电子标签 ，能置入人体的微型传感器等等电池供电产品和多种应用产品 。
置，都需要WLAN FW提供一种二进制格
式，而在APP FW中包含了这些格式的链
接目标和源代码。
低功耗Wi-Fi平台
无线龙ARMRF-GS1010-PK 开放平台，采用了国内比较熟
悉的KEIL ARM编译、调试平台和uCOS-II作为实时操作系统，
并且开发了中文图形显示等功能，在功能和代码上，兼容
IEEE802.15.X，称为属于无线个人网（PAN）。
在下图上看到的标有Wi-Fi 标记，采用是IEEE 802.11系列协议，比如，802.11a，802.11b， 802.11g，802.11n，网络通讯速度比较快，这部分 认为属于WLAN网络范围。
4
WLAN标准演进 Wi-Fi发展
最大传输速率
行基带和协议栈栈处理，只需要连接串口，就可以容
易实现蓝牙网络的应用，非常适合使用在物联网传感
层进行微功耗网络连接和通讯。
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嵌入式蓝牙无线单片机
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嵌入式蓝牙无线单片机
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蓝牙传感器演示
通过实际对感知RF主板上传感器信息收集，然
物联网智能设备与嵌入式技术培训课件
• 它是针对特、可靠性、成本、体积、功耗有 严格要求的专用计算机系统
• 嵌入式系统已经用于工业、农业、军事、家电等各个 领域
• 物联网环境中的各种智能设备都需要采用嵌入式技术 来进行设计与制造
• 嵌入式系统的设计理论、方法与工具是物联网研究的 理论基础，具有重要的借鉴与指导作用。
• 很多种智能手机已经嵌入了RFID标签芯片与 传感器芯片，成为物联网中重要的移动通信、 移动计算与位置服务的设备
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
4.1.5 智能家电
• 未来的智能家电向智能化、自适应和网络化方 向发展，智能家电将成为物联网中智慧家居应 用中主要的组成单元
• 可以接入互联网或移动通信网的智能家电称为 “网络家电”
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
4.1 智能设备的研究与发展 4.1.1 个人计算机PC
• IBM PC、图形工作站、台式机、笔记本计算机、一体 机与iPad
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
4.1.2 个人数字助理PDA
• 各种形式的PDA
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
4.1.3 GPS接收机
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
4.4.3 RFID中间件的概念与结构
• RFID中间件结构示意图
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
4.5 无线传感器网络节点设计* 4.5.1 无线传感器节点的结构
• 无线传感器节点结构
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
4.5.2 无线传感器网络节点设计原则
• 微型化与低成本 • 低功耗 • 灵活性与可扩展性 • 鲁棒性 传感器节点各部分能量消耗情况
• 第四阶段：基于网络操作的嵌入式系统 发展阶段
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
• 嵌入式系统已经用于工业、农业、军事、家电等各个 领域
• 物联网环境中的各种智能设备都需要采用嵌入式技术 来进行设计与制造
• 嵌入式系统的设计理论、方法与工具是物联网研究的 理论基础，具有重要的借鉴与指导作用。
• 很多种智能手机已经嵌入了RFID标签芯片与 传感器芯片，成为物联网中重要的移动通信、 移动计算与位置服务的设备
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
4.1.5 智能家电
• 未来的智能家电向智能化、自适应和网络化方 向发展，智能家电将成为物联网中智慧家居应 用中主要的组成单元
• 可以接入互联网或移动通信网的智能家电称为 “网络家电”
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
4.1 智能设备的研究与发展 4.1.1 个人计算机PC
• IBM PC、图形工作站、台式机、笔记本计算机、一体 机与iPad
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
4.1.2 个人数字助理PDA
• 各种形式的PDA
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
4.1.3 GPS接收机
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
4.4.3 RFID中间件的概念与结构
• RFID中间件结构示意图
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
4.5 无线传感器网络节点设计* 4.5.1 无线传感器节点的结构
• 无线传感器节点结构
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
4.5.2 无线传感器网络节点设计原则
• 微型化与低成本 • 低功耗 • 灵活性与可扩展性 • 鲁棒性 传感器节点各部分能量消耗情况
• 第四阶段：基于网络操作的嵌入式系统 发展阶段
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
嵌入式技术在物联网中的应用 (PPT 28张)
无线传感器的结点的智能汇集，传感器的设计趋向一体化。由于嵌入 式系统无处不在，例如智能灰尘（粒子感应器），可以植入人体内 不能简单理解为将互联网复制到物联网，因为面向对象是数据，是连 续的、动态的、是非结构化的
嵌入式系统要网络化：
家庭多媒体物联网终端
继电视、电脑之后家庭中的第三屏幕 通信应用为主
信息推送 互联网浏览 WLAN 数码相框 IP 摄像头 室内外警笛 运动物体检测 烟感检测 水浸检测
条码识读设备
手持式二维码识读设备
手机二维码识读机
远程监测设备
物联网家电
嵌入式CPU + DSP + WiFi 嵌入式LINUX
其他各种相关设备
各种手持设备
各种网络通信设备
嵌入式技术在物联网中的应用
华清远见—张文涛
目录
物联网介绍及典型应用 物联网中的嵌入式技术和产品 人才需求及高校的作用
1 2 3
发生在我们身边的IT产业革命
当前IT业时髦的几个词：
云计算
物联网 三网融合
从互联网变革到物联网的革命
2015年全球将有150亿物联网设备
IBM的智慧星球
智慧的电网
反应迅速、可靠、节约能源、高效利用资产、可持续
智慧的医疗
互联、协作、预防为主、普及、创新、可靠 环保、便捷、安全、高效、可视、可预测
智慧的交通
智慧的供应链
灵活、可视、内部同步、降低风险、以客户为中心
IBM的智慧星球
智慧的城市
灵活：实时了解突发事件，适当即时地部署资源以做出响应 便捷：远程访问“一站式”政府服务，可在线 /通过手机支付帐单、 购物、预订和进行交易 安全：更好地进行监控，更有效地预防犯罪 更有竞争力：通过收集并分析数据和智能信息 (例如客流和货运 )来 更好地规划业务基础架构和公共服务，从而创造更有竞争力的环境 以吸引投资者 生活质量更高：降低交通拥堵和服务排队所浪费的时间；更少的污 染；提供更完善的社会服务
《物联网技术》ppt课件完整版
物联网在智慧城市中的关键作用
数据采集与感知
物联网设备能够实时采集城市运行中的各种数据，如环境监测、 交通流量、能源消耗等，为智慧城市提供丰富的数据源。
智能化决策支持
基于物联网大数据的分析和处理，能够为城市管理者提供智能化的 决策支持，提高管理效率和响应速度。
便捷化公共服务
物联网技术能够推动城市公共服务的便捷化，如智能停车、智能照 明、智能安防等，提升城市居民的生活品质。
案例分析三
某物流配送中心通过物联 网技术实现了对货物的实 时追踪和管理，提高了物 流配送的效率和准确性。
07
物联网在智慧城市领域应用
智慧城市概念及体系架构
智慧城市定义
利用先进的信息通信技术，实现城市运营、管理和服务的智能化，提升城市可持续 发展能力。
智慧城市体系架构
包括感知层、网络层、平台层和应用层，各层级之间协同工作，实现数据采集、传 输、处理和应用的全流程。
《物联网技术》ppt课件完整版
目 录
• 物联网技术概述 • 物联网感知层技术 • 物联网网络层技术 • 物联网应用层技术 • 物联网在智能家居领域应用 • 物联网在工业自动化领域应用 • 物联网在智慧城市领域应用 • 物联网技术挑战与未来发展
01
物联网技术概述
物联网定义与发展历程
物联网定义
物联网是通过射频识别、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，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以 实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络。
发展历程
物联网概念最早出现于1999年，由美国麻省理工学院提出。随着技术的不断发 展和应用需求的增加，物联网逐渐从概念走向实践，成为全球范围内的研究热 点。
嵌入式系统教学：嵌入式系统及应用PPT课件
仿真器
用于模拟嵌入式系统的运行环境，便 于开发者在真实硬件之前进行调试和 测试。
调试器
用于在嵌入式系统运行过程中进行实 时调试，帮助开发者定位和解决问题。
交叉编译器
将应用程序代码编译为目标硬件平台 上的可执行文件，实现跨平台开发。
03 嵌入式系统的应用
智能家居
智能家居是嵌入式系统的重要应用领域之一，通过嵌入式系 统可以实现家庭设备的智能化控制和管理，提高生活便利性 和舒适度。
、医学影像设备等。
汽车电子
嵌入式系统用于汽车电 子控制系统，如发动机
控制、车身控制等。
嵌入式系统的发展历程
01
02
03
起源
嵌入式系统的概念起源于 20世纪70年代，主要用于 工业控制领域。
发展
随着微处理器技术的发展， 嵌入式系统逐渐普及，应 用领域不断扩大。
趋势
未来嵌入式系统将朝着智 能化、网络化、低功耗等 方向发展。
RTOS技术具有可移植性和可裁 剪性，可以根据实际需求进行 定制化开发，提高系统的可靠 性和性能。
06 嵌入式系统发展趋势与挑 战
物联网时代的嵌入式系统
嵌入式系统在物联网中的应用
嵌入式系统作为物联网的重要组成部分，广泛应用于智能家居、智能交通、智能制造等领域，实现设备间的互联 互通和智能化控制。
提高实际操作能力。
项目实践
组织学生进行嵌入式系统的项目 实践，将理论知识应用于实际项 目中，提高学生的综合应用能力。
注重培养学生的实际动手能力
提供实验设备和实验环境
学校应提供先进的实验设备和实验环境，满足学生进行实验和实 践的需求。
加强实验课程建设
增加实验课程的比重，设计更多具有挑战性和实用性的实验项目， 引导学生主动实践。
物联网与嵌入式系统(PPT57页)
另一方面，发展物联网将带动传感器、芯片、 设备制造、软件、系统集成、网络运营以及内 容提供和服务等诸多产业发展。
20
第二十页，共56页。
特点之三： 渗透范围广 物联网将物理基础设施和IT基础设
施整合为一体，将使全球信息化进程发展重要转 折，即从“数字化”阶段向“智能化”阶段迈进 (màijìn)。
本质是实体经济滞后于虚拟经济发展。
为摆脱金融危机，实现经济持续发展，主
要国家均将培育新的经济增长点作为“治 病良方”。
10
第十页，共56页。
代表性的物联网(lián wǎnɡ)事件
• 麻省理工学院1999: Auto-ID Center提出物联网 (IoT）。 • 2005年国际电信联盟（ITU）：“物联网”通信时代即将来临。 • 2008年11月IBM公司发表《智慧地球：下一代领导人议程》、
• 研究前沿 • 开放式中间件平台，满足低成本、可互动、模块抽象化
28
第二十八页，共56页。
6）硬件(yìnɡ jiàn)
• 物联网硬件的关键指标：尺寸、价格、功耗、数据预处理能力、
传输速率，需要如下研究配合：
• 射频应用环境分析：天线的类型（定向、非定向）、尺寸、发
射频率（ HF/UHF/SHF/EHF）、功耗、敏感度、覆盖面等；
须互相理解；
• 智能化的语义理解技术，使“物”之间可通过不同的通
信协议或自然语言可以进行沟通。
• 智能语义理解是物联网SOA架构的支柱 • 丰富(fēngfù)的理解与表达力，实现“物-物”联通下
分布式资源的使用；
• 模块化：可理解、构造复杂语句； • 可扩展、兼容，被不同“物”使用； • 学习能力：“物”与其他“物”交互，从而获得对自身、
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第二十页，共56页。
特点之三： 渗透范围广 物联网将物理基础设施和IT基础设
施整合为一体，将使全球信息化进程发展重要转 折，即从“数字化”阶段向“智能化”阶段迈进 (màijìn)。
本质是实体经济滞后于虚拟经济发展。
为摆脱金融危机，实现经济持续发展，主
要国家均将培育新的经济增长点作为“治 病良方”。
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第十页，共56页。
代表性的物联网(lián wǎnɡ)事件
• 麻省理工学院1999: Auto-ID Center提出物联网 (IoT）。 • 2005年国际电信联盟（ITU）：“物联网”通信时代即将来临。 • 2008年11月IBM公司发表《智慧地球：下一代领导人议程》、
• 研究前沿 • 开放式中间件平台，满足低成本、可互动、模块抽象化
28
第二十八页，共56页。
6）硬件(yìnɡ jiàn)
• 物联网硬件的关键指标：尺寸、价格、功耗、数据预处理能力、
传输速率，需要如下研究配合：
• 射频应用环境分析：天线的类型（定向、非定向）、尺寸、发
射频率（ HF/UHF/SHF/EHF）、功耗、敏感度、覆盖面等；
须互相理解；
• 智能化的语义理解技术，使“物”之间可通过不同的通
信协议或自然语言可以进行沟通。
• 智能语义理解是物联网SOA架构的支柱 • 丰富(fēngfù)的理解与表达力，实现“物-物”联通下
分布式资源的使用；
• 模块化：可理解、构造复杂语句； • 可扩展、兼容，被不同“物”使用； • 学习能力：“物”与其他“物”交互，从而获得对自身、
物联网系列专业课程之单片机与嵌入式概述(ppt 41页)
2019/10/16 / 22
A/D
A/D转换是把模拟量信号转化成与其大小成比例的数字信号； A/D的主要参数（CC2530）：
可选的抽取率，这也设置了分辨率（7 到 12 位） 8个独立的输入通道，可接受单端或差分信号 参考电压可选为内部单端、外部单端、外部差分或AVDD5 产生中断请求 转换结束时的DMA触发 温度传感器输入 电池测量功能
使功耗和成本下降、可靠性提高。 微控制器的片上外设资源一般比较丰富，
适合应用于控制领域。 微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。
2019/10/16 / 10
常用MCU平台比较
类别 8051 AVR PIC MSP430 STM32
架构 C51 RISC RISC RISC ARM
总线 8位 8位
Arduino是一个开放源码电子原型平台，拥有灵活、易用的 硬件和软件。 Arduino基于单片机/ARM微控制器，可以接收来自各种传感 器的输入信号从而做到监测环境的效果，并通过控制光源，电 机以及其他驱动器来影响其周围环境 Arduino的硬件原理图、电路图、IDE
软件及核心库文件都是开源的，在开源 协议范围内里可以任意修改原始设计及 相应代码。 硬件低廉，软件免费，入门简单 全球最流行的开源硬件 2019/10/16 / 32
嵌入式硬件设计
嵌入式方案选型设计：
性价比 先进性 软硬件资料
嵌入式硬件设计流程：
设计：方案论证->原理图->Layout ->样 板生产
调试：硬件检测->软硬件调试 生产：N次小批量->批量
嵌入式硬件功能调试：
电源、时钟 复位、JTAG 内存、Flash 总线、控制器
A/D
A/D转换是把模拟量信号转化成与其大小成比例的数字信号； A/D的主要参数（CC2530）：
可选的抽取率，这也设置了分辨率（7 到 12 位） 8个独立的输入通道，可接受单端或差分信号 参考电压可选为内部单端、外部单端、外部差分或AVDD5 产生中断请求 转换结束时的DMA触发 温度传感器输入 电池测量功能
使功耗和成本下降、可靠性提高。 微控制器的片上外设资源一般比较丰富，
适合应用于控制领域。 微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。
2019/10/16 / 10
常用MCU平台比较
类别 8051 AVR PIC MSP430 STM32
架构 C51 RISC RISC RISC ARM
总线 8位 8位
Arduino是一个开放源码电子原型平台，拥有灵活、易用的 硬件和软件。 Arduino基于单片机/ARM微控制器，可以接收来自各种传感 器的输入信号从而做到监测环境的效果，并通过控制光源，电 机以及其他驱动器来影响其周围环境 Arduino的硬件原理图、电路图、IDE
软件及核心库文件都是开源的，在开源 协议范围内里可以任意修改原始设计及 相应代码。 硬件低廉，软件免费，入门简单 全球最流行的开源硬件 2019/10/16 / 32
嵌入式硬件设计
嵌入式方案选型设计：
性价比 先进性 软硬件资料
嵌入式硬件设计流程：
设计：方案论证->原理图->Layout ->样 板生产
调试：硬件检测->软硬件调试 生产：N次小批量->批量
嵌入式硬件功能调试：
电源、时钟 复位、JTAG 内存、Flash 总线、控制器
嵌入式系统开发与物联网应用设计培训ppt与实践
总结词
嵌入式系统广泛应用于工业控制、智能家居、医疗设备、汽车电子等领域。
详细描述
嵌入式系统在工业控制领域中发挥着重要作用，如自动化生产线控制、智能制造等。在智能家居领域，嵌入式系 统应用于各种智能家电和家居安全监控系统。在医疗设备领域，嵌入式系统用于医疗仪器、诊断设备和远程医疗 系统等。在汽车电子领域，嵌入式系统用于汽车控制系统、安全气囊和车载娱乐系统等。
01
ARM处理器架构
ARM处理器以其低功耗和高性能的特点广泛应用于嵌入式系统开发。
了解ARM处理器的体系结构和指令集，掌握ARM汇编语言和C语言编
程是进行ARM嵌入式系统开发的基础。
02
ARM开发板
选择合适的ARM开发板，如STM32、Raspberry Pi等，进行实际操作
和实践。熟悉开发板的硬件接口和外设模块，掌握开发板的驱动程序开
详细描述
智能家居是物联网应用的重要领域之一，通过各种传 感器和智能设备实现家庭环境的智能化控制和管理； 智能交通则是通过各种传感器和通信设备实现交通管 理和优化；智能工业则是通过各种传感器和设备实现 生产过程的智能化和自动化。这些应用场景的实现原 理都是通过物联网技术实现数据的采集、传输和处理 ，从而实现对物理世界的智能化控制和管理。
06
CATALOGUE
物联网应用设计实践
基于LoRa的物联网应用设计实践
LoRa技术概述
LoRa是一种长距离无线通信技术，具有低功耗、长距离传输和网 络容量大的特点。
LoRa应用场景
适用于智能城市、智能农业、智能工业等领域，实现数据采集、远 程控制和自动化监测等功能。
LoRa应用设计实践
包括硬件选型、软件开发、网络部署和调试等环节，需要掌握 LoRa模块、网关和终端设备的使用方法。
嵌入式系统广泛应用于工业控制、智能家居、医疗设备、汽车电子等领域。
详细描述
嵌入式系统在工业控制领域中发挥着重要作用，如自动化生产线控制、智能制造等。在智能家居领域，嵌入式系 统应用于各种智能家电和家居安全监控系统。在医疗设备领域，嵌入式系统用于医疗仪器、诊断设备和远程医疗 系统等。在汽车电子领域，嵌入式系统用于汽车控制系统、安全气囊和车载娱乐系统等。
01
ARM处理器架构
ARM处理器以其低功耗和高性能的特点广泛应用于嵌入式系统开发。
了解ARM处理器的体系结构和指令集，掌握ARM汇编语言和C语言编
程是进行ARM嵌入式系统开发的基础。
02
ARM开发板
选择合适的ARM开发板，如STM32、Raspberry Pi等，进行实际操作
和实践。熟悉开发板的硬件接口和外设模块，掌握开发板的驱动程序开
详细描述
智能家居是物联网应用的重要领域之一，通过各种传 感器和智能设备实现家庭环境的智能化控制和管理； 智能交通则是通过各种传感器和通信设备实现交通管 理和优化；智能工业则是通过各种传感器和设备实现 生产过程的智能化和自动化。这些应用场景的实现原 理都是通过物联网技术实现数据的采集、传输和处理 ，从而实现对物理世界的智能化控制和管理。
06
CATALOGUE
物联网应用设计实践
基于LoRa的物联网应用设计实践
LoRa技术概述
LoRa是一种长距离无线通信技术，具有低功耗、长距离传输和网 络容量大的特点。
LoRa应用场景
适用于智能城市、智能农业、智能工业等领域，实现数据采集、远 程控制和自动化监测等功能。
LoRa应用设计实践
包括硬件选型、软件开发、网络部署和调试等环节，需要掌握 LoRa模块、网关和终端设备的使用方法。
嵌入式课件(ppt)
1.1 嵌入式系统简介
嵌入式系统已经广泛应用于各个科技领域和日常生活的每个角落，由于其本 身的特性，使得我们很难发现它的存在。甚至一些从事嵌入式系统开发的科技人 员也只知单片机，不知道嵌入式系统。本节从嵌入式系统的定义开始，阐述嵌入 式系统的含义、特点等，以使读者加深对嵌入式系统的理解。
§1.1.1 嵌入式系统的定义 §1.1.2 嵌入式系统的组成 §1.1.3 嵌入式系统的特点 §1.1.4 嵌入式系统的应用 §1.1.5 嵌入式系统的发展
由上述可以看出，嵌入式系统是一个外延极广的概念，凡是与产品结合在一起的、 具有嵌入式系统特点的系统都可以称为嵌入式系统。
第1章 嵌入式系统设计基础
4
嵌入式系统的组成
嵌入式系统一般有3个主要的组成部分： 硬件。图1.1给出了嵌入式系统的硬件组成。其中，处理器是系统的运算核心； 存储器（ROM、RAM）用来保存可执行代码，以及中间结果；输入输出设备完成 与系统外部的信息交换；其他部分辅助系统完成功能。 应用软件。应用软件是完成系统功能的主要软件，它可以由单独的一个任务来 实现，也可以由多个并行的任务来实现。 实时操作系统（Real-Time Operating System，RTOS）。该系统用来管理应 用软件，并提供一种机制，使得处理器分时地执行各个任务并完成一定的时限要 求。
由于对嵌入式系统含义的理解因人而异，所以不同的书籍对嵌入式系统的定义也 不尽相同。下面给出了一些文献中对嵌入式系统的定义：
“Computer as Components – Principles of Embedded Computing System Design”一书的作者Wayne Wolf认为：“什么是嵌入式计算系统？如果不严格地定 义，它是任何一个包含可编程计算机的设备，但是它本身却不是一个通用计算机。”
嵌入式系统已经广泛应用于各个科技领域和日常生活的每个角落，由于其本 身的特性，使得我们很难发现它的存在。甚至一些从事嵌入式系统开发的科技人 员也只知单片机，不知道嵌入式系统。本节从嵌入式系统的定义开始，阐述嵌入 式系统的含义、特点等，以使读者加深对嵌入式系统的理解。
§1.1.1 嵌入式系统的定义 §1.1.2 嵌入式系统的组成 §1.1.3 嵌入式系统的特点 §1.1.4 嵌入式系统的应用 §1.1.5 嵌入式系统的发展
由上述可以看出，嵌入式系统是一个外延极广的概念，凡是与产品结合在一起的、 具有嵌入式系统特点的系统都可以称为嵌入式系统。
第1章 嵌入式系统设计基础
4
嵌入式系统的组成
嵌入式系统一般有3个主要的组成部分： 硬件。图1.1给出了嵌入式系统的硬件组成。其中，处理器是系统的运算核心； 存储器（ROM、RAM）用来保存可执行代码，以及中间结果；输入输出设备完成 与系统外部的信息交换；其他部分辅助系统完成功能。 应用软件。应用软件是完成系统功能的主要软件，它可以由单独的一个任务来 实现，也可以由多个并行的任务来实现。 实时操作系统（Real-Time Operating System，RTOS）。该系统用来管理应 用软件，并提供一种机制，使得处理器分时地执行各个任务并完成一定的时限要 求。
由于对嵌入式系统含义的理解因人而异，所以不同的书籍对嵌入式系统的定义也 不尽相同。下面给出了一些文献中对嵌入式系统的定义：
“Computer as Components – Principles of Embedded Computing System Design”一书的作者Wayne Wolf认为：“什么是嵌入式计算系统？如果不严格地定 义，它是任何一个包含可编程计算机的设备，但是它本身却不是一个通用计算机。”
嵌入式软件开发与物联网应用培训ppt与实践
集成开发环境（IDE）
提供代码编辑、编译、调试等功能的 集成环境，如Eclipse、Visual Studio等。
版本控制工具
用于管理代码版本和团队协作，如 Git、SVN等。
02
物联网技术与应用
物联网概述
01 02
定义
物联网（IoT）是指通过信息传感设备，按约定的协议，对任何物体进 行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一 种网络。
应用层
基于云计算、大数据等技 术，对感知数据进行处理 和分析，提供智能化应用 服务。
物联网应用场景
智能家居
通过物联网技术实现家庭设备的互联 互通和智能化控制，提高家居生活的 便捷性和舒适性。
医疗健康
通过物联网技术对医疗设备和健康数 据进行监测和分析，提供个性化医疗 服务和健康管理方案。
01
02
工ห้องสมุดไป่ตู้自动化
数据存储与查询
将处理后的数据存储在数据库中， 并提供数据查询接口，以便后续分 析和应用。
物联网应用案例分析
智能家居系统
通过物联网技术实现家居设备的远程控 制和自动化管理，提高居住舒适度和便
利性。
农业智能化管理
应用物联网技术实现农业环境的实时 监测和智能化管理，提高农作物产量
和品质。
工业自动化监控
利用物联网技术对工业设备进行实时 监控和数据采集，提高生产效率和设 备维护水平。
通过物联网技术对工业设备进行远程 监控和数据分析，提高生产效率和产 品质量。
03
农业现代化
通过物联网技术对农业环境进行监测 和数据采集，实现精准农业和智能化 管理。
05
04
智慧城市
通过物联网技术实现城市基础设施的 智能化管理和服务，提高城市运行效 率和居民生活质量。
物联网智能设备与嵌入式技术教材(PPT 70页)
智能手表产品 1 Apple iwatch
功能：最值得期待的智能手表！
智能手表产品 2 索尼 SmartWatch
功能：支持阅读来电信息，短信， 日历等，支持邮件/微博/人人以及 更多扩展应用，支持音乐播放。这 款智能手表是智能手机的扩展，设 置需要通过应用与智能手机相连然 后进行设置 上市时间：2012年 价格：149美元
4.6.2 可穿戴计算概念产生的背景
• 可穿戴计算技术体现出“以人为本，人机合一”和 “无处不在的计算”的理念，有力地支持着“从人围 着计算机转，转向计算机围着人转” 这一计算机演变 的重要趋势
4.6 可穿戴计算研究及其在物联网中的应用
4.6.1 可穿戴计算机在物联网中的应用
• 可穿戴计算机可以应用于物联网远程支 援、抢险救灾、医疗救护、社会治安、 新闻采访、社会娱乐与军事方面
• 为了适应不同的用户需求，不同的可穿 戴计算机根据其功能、与人交互方式的 不同，而被设计成不同的内部结构发的便携式可穿戴设备， 可实现活动监测、睡眠监 测、活动提醒、智能闹钟 四大功能 上市时间：2013.6 价格：399人民币
产品类别之 智能手表
智能手表： 是将手表内置智能化系统、搭载智能手机系统而连接于网络而实现多功能， 能同步手机中的电话、短信、邮件、照片、音乐等。2013年3月媒体报道， 苹果、三星、谷歌等科技巨头都将在2013年晚些时候发布智能手表。美国市 场研究公司Current Analysis分析师Avi Greengart认为2013年可能会成为智能手 表元年。
• 目前，最有代表性的是UC Berkeley的 TinyOS，它是一种面向无线传感器网络 的新型嵌入式操作系统
4.5.5 无线传感器网络系统应用软件设计
嵌入式系统PPTPPT课件
物联网与5G技术
嵌入式系统将与云计算和边缘计算技术结 合，实现数据处理和分析能力的提升。
物联网和5G通信技术的发展为嵌入式系统 提供了更广阔的应用空间，嵌入式系统将 更加网络化、智能化。
02 嵌入式系统硬件
微控制器
微控制器是嵌入式系统的核心，它是一 种集成电路芯片，包含了计算机的基本 组成要素，如中央处理器、存储器、输
嵌入式系统PPT课件
目录
CONTENTS
• 嵌入式系统概述 • 嵌入式系统硬件 • 嵌入式系统软件 • 嵌入式系统开发流程 • 嵌入式系统应用案例 • 嵌入式系统面临的挑战与解决方案
01 嵌入式系统概述
定义与特点
定义
嵌入式系统是一种专用的计算机系统 ，主要用于控制、监视或帮助操作机 器设备。
特点
嵌入式系统在智能家居控制系统中发 挥着核心作用，通过嵌入式处理器和 相关硬件设备，实现对家庭设备的控 制和管理。
智能家居控制系统可以实现的功能包 括：远程控制、定时控制、语音控制 等，为家庭生活带来便利和舒适。
工业自动化控制系统
工业自动化控制系统是嵌入式系统的另一个重要应用领域，通过嵌入式系统技术， 可以实现生产过程的自动化和智能化。
调研市场需求
了解行业发展趋势和市场需求，为系统设计提供参考 和依据。
制定开发计划
根据需求分析结果，制定详细的开发计划，包括时间 安排、人员分工、资源需求等。
系统设计
硬件设计
根据系统需求，设计合适的硬件架构，包括 处理器、存储器、接口电路等。
软件设计
设计嵌入式系统的软件架构，包括操作系统、 中间件和应用软件等。
01
02
03
系统集成
将硬件和软件集成在一起， 形成完整的嵌入式系统。
嵌入式系统应用与物联网开发实践培训ppt与案例分析
嵌入式系统的历史与发展
早期嵌入式系统
嵌入式系统的概念可以追 溯到20世纪60年代，当时 主要用于军事和航空领域 。
发展历程
随着微处理器技术的发展 ，嵌入式系统逐渐普及到 各个领域，成为现代工业 和科技的重要组成部分。
未来趋势
随着物联网和人工智能技 术的不断发展，嵌入式系 统的应用将更加广泛和深 入。
汽车电子
汽车电子是嵌入式系统在汽车领 域的应用，主要涉及车载娱乐、
导航、安全控制等领域。
嵌入式系统在汽车电子中起到关 键作用，如车辆控制系统、自动
驾驶辅助等。
常见的汽车电子嵌入式系统包括 车载信息娱乐系统、汽车安全控
制系统等。
其他领域
01
除了以上领域，嵌入式系统还广 泛应用于航空航天、能源管理、 物流管理等领域。
硬件需求
物联网的发展对嵌入式系统的硬件性能提出了更高的要求。
软件需求
物联网需要嵌入式系统具备更强大的数据处理和网络通信能力。
应用领域拓展
物联网为嵌入式系统提供了更广阔的应用场景。
嵌入式系统与物联网的未来发展趋势
边缘计算
01
随着数据处理需求的增长，嵌入式系统将更多地承担边缘计算
的任务。
人工智能
02
嵌入式系统将集成更多的人工智能算法，提升物联网设备的智
开发实现
根据系统设计，进行代码编写 、硬件搭建和软件配置。
维护与升级
对运行中的系统进行维护和升 级，保证系统的持续运行和性 能提升。
物联网开发平台与工具
硬件平台
常见的硬件平台包括各种嵌入式 系统开发板、传感器节点等。
软件平台
常见的软件平台包括各种嵌入式操 作系统、物联网中间件等。
嵌入式软件开发与物联网技术实践培训ppt与应用(精)
技术社区
CSDN、GitHub等技术社区，提供丰富的技术资 源和交流机会。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
发展历程
物联网概念起源于1999年，经过20多年的发展，已经成 为全球信息产业第三次浪潮的核心技术之一。
应用领域
物联网技术已经广泛应用于智能家居、智慧城市、工业 4.0、智慧医疗、智慧交通等领域。
物联网体系结构
01
02
03
感知层
通过传感器、RFID等技术 手段，实现对物理世界的 感知和数据采集。
网络层
特点
嵌入式系统通常具有实时性、专用性、微型化、低功耗等特 点，广泛应用于工业控制、智能家居、医疗设备等领域。
嵌入式软件开发流程
系统设计
根据需求进行系统设计，包括 硬件选型、操作系统选择、软 件架构设计等。
测试与调试
对开发完成的软件进行测试与 调试，确保软件功能正确、性 能稳定。
需求分析
明确系统需求，包括功能、性 能、接口等方面的要求。
安全与隐私保护案例
智能家居、智能医疗等领域的安全与隐私保护实践案例。
05 嵌入式软件开发与物联网 技术融合应用
智能家居系统设计与实现
智能家居系统概述
01
介绍智能家居系统的概念、组成、功能和发展趋势。
嵌入式软件开发在智能家居中的应用
02
阐述嵌入式软件开发在智能家居系统中的作用，包括设备控制
、数据处理、通信协议等方面的应用。
通过互联网、移动通信网 等网络基础设施，实现数 据的传输和交换。
应用层
基于云计算、大数据等技 术，对数据进行处理和分 析，提供智能化应用服务 。
物联网关键技术
传感器技术
CSDN、GitHub等技术社区，提供丰富的技术资 源和交流机会。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
发展历程
物联网概念起源于1999年，经过20多年的发展，已经成 为全球信息产业第三次浪潮的核心技术之一。
应用领域
物联网技术已经广泛应用于智能家居、智慧城市、工业 4.0、智慧医疗、智慧交通等领域。
物联网体系结构
01
02
03
感知层
通过传感器、RFID等技术 手段，实现对物理世界的 感知和数据采集。
网络层
特点
嵌入式系统通常具有实时性、专用性、微型化、低功耗等特 点，广泛应用于工业控制、智能家居、医疗设备等领域。
嵌入式软件开发流程
系统设计
根据需求进行系统设计，包括 硬件选型、操作系统选择、软 件架构设计等。
测试与调试
对开发完成的软件进行测试与 调试，确保软件功能正确、性 能稳定。
需求分析
明确系统需求，包括功能、性 能、接口等方面的要求。
安全与隐私保护案例
智能家居、智能医疗等领域的安全与隐私保护实践案例。
05 嵌入式软件开发与物联网 技术融合应用
智能家居系统设计与实现
智能家居系统概述
01
介绍智能家居系统的概念、组成、功能和发展趋势。
嵌入式软件开发在智能家居中的应用
02
阐述嵌入式软件开发在智能家居系统中的作用，包括设备控制
、数据处理、通信协议等方面的应用。
通过互联网、移动通信网 等网络基础设施，实现数 据的传输和交换。
应用层
基于云计算、大数据等技 术，对数据进行处理和分 析，提供智能化应用服务 。
物联网关键技术
传感器技术
(精)嵌入式系统设计与物联网技术培训ppt与实践
实践案例分析
分享智能家居系统的实际案例 ，包括系统设计方案、实现过 程、遇到的问题及解决方案等
。
工业自动化控制系统设计与实践
工业自动化控制系统概述
系统架构设计
介绍工业自动化控制系统的概念、发展历 程、主要功能和特点。
详细阐述工业自动化控制系统的整体架构 ，包括感知层、控制层和执行层的设计和 实现。
关键技术应用
实践案例分析
深入探讨工业自动化控制系统中涉及的关 键技术，如传感器技术、控制算法、通信 技术等。
分享工业自动化控制系统的实际案例，包 括系统设计方案、实现过程、遇到的问题 及解决方案等。
农业物联网应用案例分享
农业物联网概述
农业物联网应用场景
关键技术应用
实践案例分析
介绍农业物联网的概念、发展 历程、主要功能和特点。
特点
专用性、实时性、可靠性、低成本、低功耗、体积小等。
应用领域
智能家居、工业自动化、医疗设备、汽车电子、航空航天等。
嵌入式系统硬件组成
存储器
RAM、ROM、 EEPROM、Flash等 。
通信接口
UART、SPI、I2C、 Ethernet等。
处理器
微处理器、微控制 器、数字信号处理 器等。
输入/输出
嵌入式系统安全威胁与防护措施
威胁概述
恶意软件、侧信道攻击、 硬件漏洞等
防护措施
固件加密、安全启动、漏 洞修补等
安全设计原则
最小权限、默认拒绝、纵 深防御等
物联网安全挑战及应对策略
挑战分析
设备多样性、通信安全性、数据隐私等
应对策略
设备认证、加密通信、数据脱敏等
安全框架与标准
IoT安全框架、行业标准与规范等
分享智能家居系统的实际案例 ，包括系统设计方案、实现过 程、遇到的问题及解决方案等
。
工业自动化控制系统设计与实践
工业自动化控制系统概述
系统架构设计
介绍工业自动化控制系统的概念、发展历 程、主要功能和特点。
详细阐述工业自动化控制系统的整体架构 ，包括感知层、控制层和执行层的设计和 实现。
关键技术应用
实践案例分析
深入探讨工业自动化控制系统中涉及的关 键技术，如传感器技术、控制算法、通信 技术等。
分享工业自动化控制系统的实际案例，包 括系统设计方案、实现过程、遇到的问题 及解决方案等。
农业物联网应用案例分享
农业物联网概述
农业物联网应用场景
关键技术应用
实践案例分析
介绍农业物联网的概念、发展 历程、主要功能和特点。
特点
专用性、实时性、可靠性、低成本、低功耗、体积小等。
应用领域
智能家居、工业自动化、医疗设备、汽车电子、航空航天等。
嵌入式系统硬件组成
存储器
RAM、ROM、 EEPROM、Flash等 。
通信接口
UART、SPI、I2C、 Ethernet等。
处理器
微处理器、微控制 器、数字信号处理 器等。
输入/输出
嵌入式系统安全威胁与防护措施
威胁概述
恶意软件、侧信道攻击、 硬件漏洞等
防护措施
固件加密、安全启动、漏 洞修补等
安全设计原则
最小权限、默认拒绝、纵 深防御等
物联网安全挑战及应对策略
挑战分析
设备多样性、通信安全性、数据隐私等
应对策略
设备认证、加密通信、数据脱敏等
安全框架与标准
IoT安全框架、行业标准与规范等
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BGB203是一种单芯片集成的蓝牙无线单片机 ，采用最新的SIP技术，将全部蓝牙协议栈和基带部 分软件和硬件封装在一个7X7毫米的微型芯片中。
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微功耗Wi-Fi传感器网络
美国创新企业GainSpan公司推出Wi-Fi 芯片GS1010，这个以 两个经典ARM7微控制器器为内核的32位ARM射频SoC (ARM 无线片上系统)， 其将384K闪存，224k SRAM多种外围电路， A/D，RTC和802.11无线芯片等全部设计成一只非常小的QFN 封装微型单芯片中(102脚 10X10平方毫米大小)，实现了Wi-Fi 系统的单片机化，无线化，微型化，使设计者可以采用GS1010 单片机来设计微型遥控器，信用卡一样薄的微型 RFID电子标签 ，能置入人体的微型传感器等等电池供电产品和多种应用产品 。 GS1010由于内置384K的FLASH ，所以不需要任何外部芯片， 就可以构成一个完整的应用系统，更像一个正真的单片机，而 且使用大家比较熟悉的ARM7结构，对很多已经熟悉ARM编程 的工程师而言，上手比较容易，可以比较方便的象开发ARM单 片机应用，容易入门开发等， 所以采用GS1010无线SoC为核 心构建微功耗无线传感器网络是非常合适的选择。
无线龙ARMRF-GS1010-PK 开放平台，采用了国内比较熟 悉的KEIL ARM编译、调试平台和uCOS-II作为实时操作系统， 并且开发了中文图形显示等功能，在功能和代码上，兼容 GS1010-SDK主要代码，为开发GS1010和无线传感器网络， 提供了新的选择。
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低功耗Wi-Fi平台
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第四课 嵌入式蓝牙和Wi-Fi
作者：XXX
1
无线局域网
物联网技术的本质是网络通讯和无线技术，从物联网 技术角度来研究无线局域网（英文名称：Wireless LAN，缩写WLAN，相关无线通讯标准为IEEE802.X ），主要是要研究方向有两个： 1、如何使用现成的，研究广泛覆盖全球的无线局域 网和Wi-Fi网络，作为物联网的一种覆盖广泛的骨干 网络来使用？ 2、如何使用最新的超低功耗Wi-Fi无线片上系统，在 低功耗传感网下，使用IEEE802.11标准技术，来构 建嵌入式无线和无线传感器网络？ 本章主要围绕这两个主要研究方面进行讨论。
芯片内部包括了32位ARM微控制器和完整的存 储器，I/O等系统，和完整的蓝牙无线通讯电路；进 行基带和协议栈栈处理，只需要连接串口，就可以容 易实现蓝牙网络的应用，非常适合使用在物联网传感 层进行微功耗网络连接和通讯。
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嵌入式蓝牙无线单片机
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嵌入式蓝牙无线单片机
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蓝牙传感器演示
通过实际对感知RF主板上传感器信息收集，然 后通过主板上的蓝牙模块，将采集信息无线传输通过 蓝牙网络的全过程，让学生了解和实践蓝牙网络网络 在物联网中的具体应用，巩固前面学习的蓝牙网络原 理和嵌入式蓝牙无线通讯等知识点；蓝牙传感器网络 实验必须采用两套感知RF实验箱进行，实验系统结 构如下图所示。
低功耗Wi-Fi芯片GS1010
组成：无 线局域网固件（WLAN FW）和应用固件 （APP FW）。运行ARM7中的每个内部装 置，都需要WLAN FW提供一种二进制格 式，而在APP FW中包含了这些格式的链 接目标和源代码。
低功耗Wi-Fi平台
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Wi-Fi发展
Wi-Fi网络结构和原理
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Wi-Fi网络结构和原理
IEEE802.11b发布于1999年9月。与IEEE802.11不同，它不仅 采用2.4GHz的ISM频段的无线电波，且采用加强版的DSSS， 它可以根据环境的变化在11Mb/s，5Mb/s，2Mb/s和1Mb/s之间 动态切换，目前802.11b协议是当前最为广泛的WLAN标准。 IEEE802.11b工作在2.4GHZ的DSSS模式，CCK/DQPSK调制 ，工作原理见上图。
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Wi-Fi网络结构和原理
还有一种是工作在5GHZ的OFDM模式 ，CCK/DQPSK调制，54MBPS通讯速 率(802.11a)。工作原理见下图。
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Wi-Fi网络结构
802.11网络底层和以太网802.3 结 构相同，相关数据包装，也使用IP通讯 标准和服务，完成互联网连接，具体IP 数据结构和IP通讯软件结构如下图所示 。
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蓝牙传感器演示
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低功耗Wi-Fi芯片GS1010
无线龙嵌入式传感器节点软件是专门针对GS1010传 感器节点而开发的嵌入式软件，它简化和加快客户的软 件开发,并可以利用该软件到应用中。它提供了一套完整 的传感器节点监测软件的解决方案。
为了很好的操控WI-FI传感器节点中的GS1010，该软 件提供了一套既全面又简单的API指令集，这些指令包括 GS1010复杂的硬件控制和嵌入式软件的控制，其中包括 ：电源管理优化、系统管理和配置，安全，IPv4网络， 和SNMP协议栈，一整套完整系统解决方案。
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Wi-Fi
ZigBee等技术，通讯速率比较低（250K/S）， 通讯距离也比较近，功耗比较小，采用标准为 IEEE802.15.X，称为属于无线个人网（PAN）。 在下图上看到的标有Wi-Fi 标记，采用是IEEE 802.11系列协议，比如，802.11a，802.11b， 802.11g，802.11n，网络通讯速度比较快，这部分 认为属于WLAN网络范围。