物联网智能设备与嵌入式技术教材(PPT 70页)
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物联网智能设备与嵌入式技术培训课件PPT课件
物 联网智 能 设备与嵌 入 式 技 术培 训课件 (ppt42 页)
29
物 联网智 能 设备与嵌 入 式 技 术培 训课件 (ppt42 页)
Nankai University
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
• IBM PC、图形工作站、台式机、笔记本计算机、一体 机与iPad
5
Nankai University
4.1.2 个人数字助理PDA
• 各种形式的PDA
6
Nankai University
4.1.3 GPS接收机
• 车载GPS导航仪、GPS手机与GPS手表
7
Nankai University
16
Nankai University
4.3.2 嵌入式系统的基本概念
• 微型机应用和微处理器芯片技术的发展为 嵌入式系统研究奠定了基础
• 嵌入式系统的发展适应了智能控制的需求 • 嵌入式系统的发展促进了芯片、操作系统、
软件编程语言与体系结构研究的发展 • 嵌入式系统的研究体现出多学科交叉融合
的特点
• 电子工业产值的增长速率是国民经济总产值增 长速率的3倍，微电子产业的增长速率又是电 子工业增长速率的2倍
• 国民经济总产值每增加100~300元，就必须有 10元电子工业和1元集成电路产值的支持
• 集成电路对国民经济的贡献率远高于其他门类 的产品，以单位质量钢筋对GDP的贡献为1计 算，小汽车为5，彩电为30，计算机为1000， 而集成电路的贡献率则高达2000
• 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
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
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4.1.2 个人数字助理PDA
• 各种形式的PDA
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4.1.3 GPS接收机
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4.4.3 RFID中间件的概念与结构
• RFID中间件结构示意图
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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
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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
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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
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。
嵌入式系统开发与物联网应用设计培训ppt与实践
据管理。
物联网应用设计
掌握物联网应用设计的 基本流程和方法，包括 需求分析、系统设计、
开发实现等。
项目实战：智能家居系统设计
智能家居系统概述
了解智能家居系统的基本概念、功能和市场 需求。
设备接入和控制
实现各种智能设备的接入和控制，如灯光、 空调、门窗等。
系统架构设计
根据实际需求，设计智能家居系统的整体架 构，包括硬件和软件部分。
CHAPTER 02
嵌入式系统开发基础
嵌入式硬件平台
ARM架构
ARM处理器广泛应用于嵌 入式系统，具有低功耗、 高性能的特点。
MIPS架构
MIPS处理器适用于高性能 的嵌入式系统，如网络设 备和游戏机。
FPGA平台
现场可编程门阵列（FPGA ）为嵌入式系统提供高度 灵活和可定制的硬件平台 。
嵌入式操作系统
通过物联网技术实现物流过程的智能化管理，提 高物流效率和降低成本。
CHAPTER 04
嵌入式系统与物联网的结合
嵌入式系统在物联网中的作用
数据采集
01
Байду номын сангаас
嵌入式系统能够实时采集各种传感器数据，为物联网提供基础
数据源。
设备控制
02
嵌入式系统能够控制物联网中的各种设备，实现设备的远程操
控和自动化控制。
数据处理
嵌入式系统的发展趋势
01
02
03
物联网化
随着物联网技术的发展， 嵌入式系统将更加广泛地 应用于物联网领域，实现 设备间的互联互通。
AI化
人工智能技术的不断发展 ，嵌入式系统将集成AI算 法，实现智能化控制和数 据处理。
低功耗化
随着对节能环保的重视， 嵌入式系统的功耗将进一 步降低，提高设备的续航 能力。
物联网应用设计
掌握物联网应用设计的 基本流程和方法，包括 需求分析、系统设计、
开发实现等。
项目实战：智能家居系统设计
智能家居系统概述
了解智能家居系统的基本概念、功能和市场 需求。
设备接入和控制
实现各种智能设备的接入和控制，如灯光、 空调、门窗等。
系统架构设计
根据实际需求，设计智能家居系统的整体架 构，包括硬件和软件部分。
CHAPTER 02
嵌入式系统开发基础
嵌入式硬件平台
ARM架构
ARM处理器广泛应用于嵌 入式系统，具有低功耗、 高性能的特点。
MIPS架构
MIPS处理器适用于高性能 的嵌入式系统，如网络设 备和游戏机。
FPGA平台
现场可编程门阵列（FPGA ）为嵌入式系统提供高度 灵活和可定制的硬件平台 。
嵌入式操作系统
通过物联网技术实现物流过程的智能化管理，提 高物流效率和降低成本。
CHAPTER 04
嵌入式系统与物联网的结合
嵌入式系统在物联网中的作用
数据采集
01
Байду номын сангаас
嵌入式系统能够实时采集各种传感器数据，为物联网提供基础
数据源。
设备控制
02
嵌入式系统能够控制物联网中的各种设备，实现设备的远程操
控和自动化控制。
数据处理
嵌入式系统的发展趋势
01
02
03
物联网化
随着物联网技术的发展， 嵌入式系统将更加广泛地 应用于物联网领域，实现 设备间的互联互通。
AI化
人工智能技术的不断发展 ，嵌入式系统将集成AI算 法，实现智能化控制和数 据处理。
低功耗化
随着对节能环保的重视， 嵌入式系统的功耗将进一 步降低，提高设备的续航 能力。
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
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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。
大学课件物联网与嵌入式系统开发--第1章_嵌入式系统概述
1.2 嵌入式系统的组成（18）
3 软件层 系统软件层由实时多任务操作系统 （Real-Time Operation System， RTOS）、文件系统、图形用户接口（ Graphic User Interface，GUI）、网络 系统及通用组件模块组成。RTOS是嵌 入式应用软件的基础和开发平台。
第1章 嵌入式系统概述
本章主要内容
1.1 嵌入式系统简介 1.2 嵌入式系统的组成 1.3 嵌入式处理器简介 1.4 嵌入式系统应用 1.5 嵌入式系统发展趋势
1.6 物联网与嵌入式系统
1.7 嵌入式开发工具
思考与习题
1.1 嵌入式系统简介
1 嵌入式系统的概念
（1）电气和电子工程师协会（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” （2）国内一个普遍被认同的定义：以 应用为中心、以计算机技术为基础、软 /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。 回本章目录
1.2 嵌入式系统的组成（12）
2 中间层（续1）
BSP具有以下两个特点。 硬件相关性：因为嵌入式实时系统的硬 件环境具有应用相关性，而作为上层软件与 硬件平台之间的接口，BSP需要为操作系统提 供操作和控制具体硬件的方法； 操作系统相关性：不同的操作系统具有 各自的软件层次结构，因此，不同的操作系 统具有特定的硬件接口形式。
嵌入式处理器是嵌入式系统的核心，是控制、辅助系统运 行的硬件单元。范围极其广阔，从最初的４位处理器，目前仍 在大规模应用的8位单片机，到最新的受到广泛青睐的32位、64 位嵌入式CPU。 目前，世界上具有嵌入式功能特点的处理器已经超过1000 种，流行体系结构包括MCU、MPU等30多个系列。鉴于嵌入式 系统广阔的发展前景，很多半导体制造商都大规模生产嵌入式 处理器，并且公司自主设计处理器也已经成为了未来嵌入式领 域的一大趋势，其中从单片机、DSP到FPGA，有着各式各样的 品种，速度越来越快，性能越来越强，价格也越来越低。目前 嵌入式处理器的寻址空间可以从64KB到1GB，处理速度最快可 以达到2000 MIPS，封装从8个引脚到324个引脚（如TI的ARM Cortex A8 AM335x）不等。
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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接收信息
RFID应用
应用接口 核心处理接口
设备接口
RFID硬件
查询与 应用需求
发送指令
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
无线传感器节点n
无线传感器节点a
无线传感器节点i
无线传感器节点j 无线传感器节点k
感知信息
感知信息
无线传感器节点
传感器模块
传感器
• 集成电路对国民经济的贡献率远高于其他门类 的产品，以单位质量钢筋对GDP的贡献为1计 算，小汽车为5，彩电为30，计算机为1000， 而集成电路的贡献率则高达2000
4.2.2 微电子技术的发展 • 从电子管到晶体管的发展过程
4.2.3 集成电路的研究与发展 • 从使用分立元器件的电路单元到集成电路芯片
• 无线传感器网络、RFID应用系统是嵌入式技 术在实现“环境智能化”方向迈出了一大步
4.3.2 嵌入式系统的基本概念
• 微型机应用和微处理器芯片技术的发展为嵌 入式系统研究奠定了基础
• 嵌入式系统的发展适应了智能控制的需求 • 嵌入式系统的发展促进了芯片、操作系统、
软件编程语言与体系结构研究的发展 • 嵌入式系统的研究体现出多学科交叉融合的
4.1.2 个人数字助理PDA
• 各种形式的PDA
4.1.3 GPS接收机
• 车载GPS导航仪、GPS手机与GPS手表
4.1.4 智能手机
• 智能手机将是物联网中一种重要的智能终端设 备，很多物联网应用系统的用户终端设备是基 于智能手机操作系统平台上开发的
• 智能手机与个人计算机一样，具有自己独立的 嵌入式操作系统，可以由用户自行安装软件、 游戏等第三方服务提供商的程序
AC/DC
处理器模块 处理器 存储器
网络层 模块
无线通信模块
介质访 问控制
模块
无线 收发器
模块
能量供应模块
发送和接收 传感器数据
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
功耗 (毫瓦)
通信 15
第4章 物联网智能设备 与嵌入式技术
第
4 章 知 识 点 结 构
智嵌入式技术的研究与发展
环境智能化 与嵌入式技术
嵌入式系统 的基本概念
嵌入式系统 的发展
物联网典型嵌入式系统设计方法
RFID标签读写器 结构与应用软件设计*
无线传感器节点结构 与应用软件设计*
由分立器件与元件 组成的电路板
具有相同功能 的集成电路芯片
摩尔定律的基本内容： • 集成电路的集成度每18个月就翻一番 • 特征尺寸每3年缩小1/2
计算机界对于摩尔定律的两点推论： • 微处理器的性能每隔18个月提高一倍，
而价格下降一倍 • 用一个美元所能买到的计算机性能，每
隔18个月翻两番
4.2.4 SoC研究与应用
4.4 RFID读写器与中间件软件设计* 4.4.1 RFID应用系统结构与工作原理
• RFID应用系统原理结构示意图
4.4.2 RFID读写器结构 与设计方法
典 型 手 持 式
RFID 读 写 器 结 构
4.4.3 RFID中间件的概念与结构
• RFID中间件结构示意图
数据与 状态报告
RFID 中间件
• 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
Nankai University
Today
8
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”
• SoC芯片与集成电路的关系示意图
Nankai University
补充：微电子学发展历史
18
4.3 嵌入式技术的研究与发展 4.3.1 环境智能化与嵌入式系统
• 未来98%的计算设备将工作在嵌入式系统中
• 嵌入式系统是将计算与控制的概念联系在一 起，并嵌入到物理系统之中，实现“环境智 能化”的目的
可穿戴计算的研究及其 在物联网中的应用
智能机器人的研究及其 在物联网中的应用
4.1 智能设备的研究与发展
• 嵌入式系统（Embedded System）也称作“嵌入式计算机 系统（Embedded Computer System）”
• 它是针对特定的应用，剪裁计算机的软件和硬件，以适应 应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求 的专用计算机系统
• 数字标牌在智慧城市与智能交通中的应用示例
4.2 嵌入式技术发展的基础—集成电路 4.2.1 微电子技术和产业发展的重要性
• 电子工业产值的增长速率是国民经济总产值增 长速率的3倍，微电子产业的增长速率又是电 子工业增长速率的2倍
• 国民经济总产值每增加100~300元，就必须有 10元电子工业和1元集成电路产值的支持
• 智能家电可以实现互联组成一个家庭内部网络 ，可以与互联网连接
• 智能家电研究的对象主要是电视、冰箱、空调 、洗衣机与照明设备等
• 实现网络家电连接的技术主要是蓝牙、红外、 电力线、双绞线等
Nankai University 10
Nankai University 11
4.1.6 数字标牌
• 数字标牌（Digital Signage）是一种新的专业多媒体视 听系统，体现出一种全新的媒体概念，同时也是物联网 应用系统与人通过视觉交互的工具
特点
4.3.3 嵌入式系统发展的过程
• 第一阶段：以可编程序控制器系统为核心的 研究阶段
• 第二阶段：以嵌入式中央处理器CPU为基础 、简单操作系统为核心的阶段(eg.PLC)
• 第三阶段：以嵌入式操作系统为标志的阶段 • 第四阶段：基于网络操作的嵌入式系统发展
阶段
Nankai University 22
• 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。
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
RFID应用
应用接口 核心处理接口
设备接口
RFID硬件
查询与 应用需求
发送指令
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
无线传感器节点n
无线传感器节点a
无线传感器节点i
无线传感器节点j 无线传感器节点k
感知信息
感知信息
无线传感器节点
传感器模块
传感器
• 集成电路对国民经济的贡献率远高于其他门类 的产品，以单位质量钢筋对GDP的贡献为1计 算，小汽车为5，彩电为30，计算机为1000， 而集成电路的贡献率则高达2000
4.2.2 微电子技术的发展 • 从电子管到晶体管的发展过程
4.2.3 集成电路的研究与发展 • 从使用分立元器件的电路单元到集成电路芯片
• 无线传感器网络、RFID应用系统是嵌入式技 术在实现“环境智能化”方向迈出了一大步
4.3.2 嵌入式系统的基本概念
• 微型机应用和微处理器芯片技术的发展为嵌 入式系统研究奠定了基础
• 嵌入式系统的发展适应了智能控制的需求 • 嵌入式系统的发展促进了芯片、操作系统、
软件编程语言与体系结构研究的发展 • 嵌入式系统的研究体现出多学科交叉融合的
4.1.2 个人数字助理PDA
• 各种形式的PDA
4.1.3 GPS接收机
• 车载GPS导航仪、GPS手机与GPS手表
4.1.4 智能手机
• 智能手机将是物联网中一种重要的智能终端设 备，很多物联网应用系统的用户终端设备是基 于智能手机操作系统平台上开发的
• 智能手机与个人计算机一样，具有自己独立的 嵌入式操作系统，可以由用户自行安装软件、 游戏等第三方服务提供商的程序
AC/DC
处理器模块 处理器 存储器
网络层 模块
无线通信模块
介质访 问控制
模块
无线 收发器
模块
能量供应模块
发送和接收 传感器数据
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
功耗 (毫瓦)
通信 15
第4章 物联网智能设备 与嵌入式技术
第
4 章 知 识 点 结 构
智嵌入式技术的研究与发展
环境智能化 与嵌入式技术
嵌入式系统 的基本概念
嵌入式系统 的发展
物联网典型嵌入式系统设计方法
RFID标签读写器 结构与应用软件设计*
无线传感器节点结构 与应用软件设计*
由分立器件与元件 组成的电路板
具有相同功能 的集成电路芯片
摩尔定律的基本内容： • 集成电路的集成度每18个月就翻一番 • 特征尺寸每3年缩小1/2
计算机界对于摩尔定律的两点推论： • 微处理器的性能每隔18个月提高一倍，
而价格下降一倍 • 用一个美元所能买到的计算机性能，每
隔18个月翻两番
4.2.4 SoC研究与应用
4.4 RFID读写器与中间件软件设计* 4.4.1 RFID应用系统结构与工作原理
• RFID应用系统原理结构示意图
4.4.2 RFID读写器结构 与设计方法
典 型 手 持 式
RFID 读 写 器 结 构
4.4.3 RFID中间件的概念与结构
• RFID中间件结构示意图
数据与 状态报告
RFID 中间件
• 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
Nankai University
Today
8
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”
• SoC芯片与集成电路的关系示意图
Nankai University
补充：微电子学发展历史
18
4.3 嵌入式技术的研究与发展 4.3.1 环境智能化与嵌入式系统
• 未来98%的计算设备将工作在嵌入式系统中
• 嵌入式系统是将计算与控制的概念联系在一 起，并嵌入到物理系统之中，实现“环境智 能化”的目的
可穿戴计算的研究及其 在物联网中的应用
智能机器人的研究及其 在物联网中的应用
4.1 智能设备的研究与发展
• 嵌入式系统（Embedded System）也称作“嵌入式计算机 系统（Embedded Computer System）”
• 它是针对特定的应用，剪裁计算机的软件和硬件，以适应 应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求 的专用计算机系统
• 数字标牌在智慧城市与智能交通中的应用示例
4.2 嵌入式技术发展的基础—集成电路 4.2.1 微电子技术和产业发展的重要性
• 电子工业产值的增长速率是国民经济总产值增 长速率的3倍，微电子产业的增长速率又是电 子工业增长速率的2倍
• 国民经济总产值每增加100~300元，就必须有 10元电子工业和1元集成电路产值的支持
• 智能家电可以实现互联组成一个家庭内部网络 ，可以与互联网连接
• 智能家电研究的对象主要是电视、冰箱、空调 、洗衣机与照明设备等
• 实现网络家电连接的技术主要是蓝牙、红外、 电力线、双绞线等
Nankai University 10
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4.1.6 数字标牌
• 数字标牌（Digital Signage）是一种新的专业多媒体视 听系统，体现出一种全新的媒体概念，同时也是物联网 应用系统与人通过视觉交互的工具
特点
4.3.3 嵌入式系统发展的过程
• 第一阶段：以可编程序控制器系统为核心的 研究阶段
• 第二阶段：以嵌入式中央处理器CPU为基础 、简单操作系统为核心的阶段(eg.PLC)
• 第三阶段：以嵌入式操作系统为标志的阶段 • 第四阶段：基于网络操作的嵌入式系统发展
阶段
Nankai University 22
• 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。
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