物聯(lián)網(wǎng)終端是物聯(lián)網(wǎng)中連接傳感網(wǎng)絡層和傳輸網(wǎng)絡層，實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)及向網(wǎng)絡層發(fā)送數(shù)據(jù)的設備。它擔負著數(shù)據(jù)采集、初步處理、加密、傳輸?shù)榷喾N功能。

物聯(lián)網(wǎng)終端的基本原理及作用??

原理：物聯(lián)網(wǎng)終端基本由外圍感知（傳感）接口，中央處理模塊和外部通訊接口三個部分組成，通過外圍感知接口與傳感設備連接，如RFID讀卡器，紅外感應器，環(huán)境傳感器等，將這些傳感設備的數(shù)據(jù)進行讀取并通過中央處理模塊處理后，按照網(wǎng)絡協(xié)議，通過外部通訊接口，如：GPRS模塊、以太網(wǎng)接口、WIFI等方式發(fā)送到以太網(wǎng)的指定中心處理平臺。

作用：物聯(lián)網(wǎng)終端屬于傳感網(wǎng)絡層和傳輸網(wǎng)絡層的中間設備，也是物聯(lián)網(wǎng)的關鍵設備，通過他的轉換和采集，才能將各種外部感知數(shù)據(jù)匯集和處理，并將數(shù)據(jù)通過各種網(wǎng)絡接口方式傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)中。如果沒有他的存在，傳感數(shù)據(jù)將無法送到指定位置，“物”的聯(lián)網(wǎng)將不復存在。

物聯(lián)網(wǎng)終端分類

1、從行業(yè)應用分??

主要包括工業(yè)設備檢測終端，設施農業(yè)檢測終端，物流RFID識別終端，電力系統(tǒng)檢測終端，安防視頻監(jiān)測終端等，下面就幾個常用行業(yè)介紹一下終端的主要特點。

工業(yè)設備檢測終端：

該類終端主要安裝在工廠的大型設備上或工礦企業(yè)的大型運動機械上，用來采集位移傳感器、位置傳感器（GPS）、震動傳感器、液位傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器等數(shù)據(jù)，通過終端的有線網(wǎng)絡或無線網(wǎng)絡接口發(fā)送到中心處理平臺進行數(shù)據(jù)的匯總和處理，實現(xiàn)對工廠設備運行狀態(tài)的及時跟蹤和大型機械的狀態(tài)確認，達到安全生產的目的。抗電磁干擾和防暴性是此類終端考慮的重點。

設施農業(yè)檢測終端：

該終端一般被安放在設施農業(yè)的溫室/大棚中，主要采集空氣溫濕度傳感器、土壤溫度傳感器、土壤水分傳感器、光照傳感器、氣體含量傳感器的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)打包、壓縮、加密后通過終端的有線網(wǎng)絡或無線網(wǎng)絡接口發(fā)送到中心處理平臺進行數(shù)據(jù)的匯總和處理。這種系統(tǒng)可以及時發(fā)現(xiàn)農業(yè)生產中不利于農作物生長的環(huán)境因素并在第一時間內通知使用者糾正這些因素，提高作物產量，減少病蟲害發(fā)生的概率。終端的防腐、防潮設計將是此類終端的重點。

物流RFID識別終端：

該類設備分固定式、車載式和手持式，固定式一般安裝在倉庫門口或其他貨物通道，車載式安裝在物流運輸車中，手持式則由使用者手持使用。固定式一般只有識別功能，用于跟蹤貨物的入庫和出庫，車載式和手持式中一般具有GPS定位功能和基本的RFID標簽掃描功能，用來識別貨物的狀態(tài)、位置、性能等參數(shù)，通過有線或無線網(wǎng)絡將位置信息和貨物基本信息傳送到中心處理平臺。通過該終端的貨物狀態(tài)識別，將物流管理變得非常順暢和便捷，大大提高了物流的效率。

2、從使用場合分

主要包括以下三種：固定終端，移動終端和手持終端。

固定終端

應用在固定場合，常年固定不動，具有可靠的外部供電和可靠的有線數(shù)據(jù)鏈路，檢測各種固定設備、儀器或環(huán)境的信息，如前面說的設施農業(yè)、工業(yè)設備用的終端均屬于此類。

移動終端

應用在終端與被檢測設備一同移動的場合，該類終端因經(jīng)常會發(fā)生運動，所以沒有太可靠的外部電源，需要通過無線數(shù)據(jù)鏈路進行數(shù)據(jù)的傳輸，主要檢測如圖象、位置、運動設備的某些物理狀態(tài)等。該類終端一般要具備良好的抗震、抗電磁干擾能力，此外對供電電源的處理能力也較強，有的具備后備電源。一些車載儀器、車載視頻監(jiān)控、貨車/客車GPS定位等均使用此類終端。

手持終端

該類終端是在移動終端基礎上，進行了改造和升級，他一般小巧、輕便，使用者可以隨身攜帶，有后備電池，一般可以斷電連續(xù)使用8小時以上。有可以連接外部傳感設備的接口，采集的數(shù)據(jù)一般可以通過無線進行及時傳輸，或在積累一定程度后連接有線傳輸。該類終端大部分應用在物流RFID識別、工廠參數(shù)表巡檢、農作物病蟲害普查等領域。

3、從傳輸方式分?

主要包括以太網(wǎng)終端、WIFI終端、2G終端、3G終端等，有些智能終端具有上述兩種或兩種以上的接口。

以太網(wǎng)終端

該類終端一般應用在數(shù)據(jù)量傳輸較大、以太網(wǎng)條件較好的場合，現(xiàn)場很容易布線并具有連接互聯(lián)網(wǎng)的條件。一般應用在工廠的固定設備檢測、智能樓宇、智能家居等環(huán)境中。

WIFI終端

該類終端一般應用在數(shù)據(jù)量傳輸較大、以太網(wǎng)條件較好，但終端部分布線不容易或不能布線的場合，在終端周圍架設WIFI路由或WIFI網(wǎng)關等設備實現(xiàn)。一般應用在無線城市、智能交通等需要大數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)膱龊匣蚱渌麘弥薪K端周圍不適合布線但需要高數(shù)據(jù)量傳輸?shù)膱龊稀?/p>

2G終端 ?

該類終端應用在小數(shù)據(jù)量移動傳輸?shù)膱龊匣蛐?shù)據(jù)量傳輸?shù)囊巴夤ぷ鲌龊希畿囕dGPS定位、物流RFID手持終端、水庫水質監(jiān)測等。該類終端因具有移動中或野外條件下的聯(lián)網(wǎng)功能，所以為物聯(lián)網(wǎng)的深層次應用提供了更加廣闊的市場。

3G終端

該類終端是在上面終端基礎上的升級，增加了上下行的通訊速度，以滿足移動圖像監(jiān)控，下發(fā)視頻等應用場合，如：警車巡警圖像的回傳、動態(tài)實時交通信息的監(jiān)控等，在一些大數(shù)據(jù)量的傳感應用，如震動量的采集或電力信號實施監(jiān)測中也可以用到該類終端。

4、從使用擴展性分

主要包括單一功能終端和通用智能終端兩種。

單一功能終端

類終端一般外部接口較少，設計簡單，僅滿足單一應用或單一應用的部分擴展，除了這種應用外，在不經(jīng)過硬件修改的情況下無法應用在其他場合中。目前市場上此類終端較多，如汽車監(jiān)控用的圖像傳輸服務終端、電力監(jiān)測用的終端、物流用的RFID終端，這些終端的功能單一，僅適用在特定場合，不能隨應用變化進行功能改造和擴充等。因功能單一，所以該類終端的成本較低，也比較好標準化。

通用智能終端

該類終端因考慮到行業(yè)應用的通用性，所以外部接口較多，設計復雜，能滿足兩種或更多場合的應用。它可以通過內部軟件的設置、修改應用參數(shù)，或通過硬件模塊的拆卸來滿足不同的應用需求。該類模塊一般涵蓋了大部分應用對接口的需求，并具有網(wǎng)絡連接的有線、無線多種接口方式，還擴展了如藍牙、WIFI、Zigbee等接口，甚至預留一定的輸出接口用于物聯(lián)網(wǎng)應用中對“物”的控制等。該類終端開發(fā)難度大，成本高，未標準化，目前市面很少。

5、從傳輸通路分

主要包括數(shù)據(jù)透傳終端和非數(shù)據(jù)透傳終端。

數(shù)據(jù)透傳終端

該類終端將輸入口與應用軟件之間建立起數(shù)據(jù)傳輸通路，使數(shù)據(jù)可以通過模塊的輸入口輸入，通過軟件原封不動的輸出，表現(xiàn)給外界的方式相當于一個透明的通道，因此叫數(shù)據(jù)透傳終端。目前，該類終端在物聯(lián)網(wǎng)集成項目中得到大量采用。優(yōu)點是很容易構建出符合應用的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，缺點是功能單一。在一些多路數(shù)據(jù)或多類型數(shù)據(jù)傳輸時，需要使用多個采集模塊進行數(shù)據(jù)的合并處后，才可通過該終端傳輸。否則，每一路數(shù)據(jù)都需要一個數(shù)據(jù)透傳終端，這樣會加大使用成本和系統(tǒng)的復雜程度。目前市面上的大部分通用終端都是數(shù)據(jù)透傳終端。

非數(shù)據(jù)透傳終端

該類終端一般將外部多接口的采集數(shù)據(jù)通過終端內的處理器合并后傳輸，因此具有多路同時傳輸優(yōu)點，同時減少了終端數(shù)量。缺點是只能根據(jù)終端的外圍接口選擇應用，如果滿足所有應用，該終端的外圍接口種類就需要很多，在不太復雜的應用中會造成很多接口資源的浪費，因此接口的可插拔設計是此類終端的共同特點，前文提到的通用智能終端就屬于此類終端。數(shù)據(jù)傳輸應用協(xié)議在終端內已集成，作為多功能應用，通常需要提供二次開發(fā)接口。目前市面上該類終端較少。

物聯(lián)網(wǎng)終端設備軟件系統(tǒng)架構

常見系統(tǒng)框架的總結下來主要存在如下2種：帶RTOS的（處理復雜的業(yè)務場景，場景里面通過需要多個事務并行協(xié)同完成工作）和不帶RTOS的（通常處理的業(yè)務場景較單一）

不帶RTOS設備終端系統(tǒng)框架：

帶RTOS設備終端系統(tǒng)框架：

RTOS是什么？ 實時多任務操作系統(tǒng)，有了它，在終端設備里面可以并行運行多個任務。每個任務負責一個事務。通過并行化運行，響應實時性及效率就得到提升。

RTOS實時操作內核一般包含的重要組件如下：任務調度、任務間同步與通信、內存分配、中斷管理、時間管理、設備驅動、以任務調度組件舉例：

在嵌入式操作系統(tǒng)中，任務是CPU上最小運行單元。通常一個稍微復雜點IOT APP是由多個任務協(xié)同完成。比如有的任務負責處理用戶事件輸入以及UI顯示，有的任務負責處理數(shù)據(jù)通信，有的任務負責業(yè)務邏輯處理。

既然一個系統(tǒng)中有多個任務在跑，而CPU資源確是單一的，這樣導致每個時刻只能由一個任務在CPU上跑。因此為了每個任務都能夠在CPU上有運行機會，就涉及到了任務調度概念。任務調度需要按照一定的規(guī)則來，那一般是按照哪些規(guī)則來的？

我們常見的調度方式有3種：一個基于優(yōu)先級調度的，一個是基于時間片調度的，一個是把優(yōu)先級和時間片結合在一起調度。

以優(yōu)先級調度舉例，在定義任務的時候，給每個任務分配一個優(yōu)先級，在運行的時候，高優(yōu)先級的任務都會優(yōu)先被運行。直到?jīng)]有高優(yōu)先級任務后，低優(yōu)先級任務才會被運行。假如低優(yōu)先級任務獲得CPU資源后，這是如果有高優(yōu)先級任務就緒怎么辦呢？

兩種處理方式：繼續(xù)運行、搶占式。

高優(yōu)先級搶占CPU資源進入運行狀態(tài)。

從上文可以看出，物聯(lián)網(wǎng)終端設備的類型和功能是千差萬別的，終端設備的性能在不同場景下的要求也不一致。物聯(lián)網(wǎng)終端設備的硬件、軟件的碎片化也阻礙了物聯(lián)網(wǎng)本身的發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng)可以解決上面提到的問題，它不僅可以重新規(guī)范物聯(lián)網(wǎng)終端設備，也能夠為物聯(lián)網(wǎng)應用的迅速發(fā)展提供了統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境。

需要物聯(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng)的原因有如下幾個：

第一，物聯(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng)解決了物聯(lián)網(wǎng)終端設備碎片化的問題。物聯(lián)網(wǎng)終端設備各式各樣，如果有一個好的物聯(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng)來支撐這些設備，那么各種物聯(lián)網(wǎng)應用就有了發(fā)揮自己能力的舞臺，物聯(lián)網(wǎng)終端設備碎片化的問題也得到了解決。

第二，物聯(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng)可以培養(yǎng)專有的物聯(lián)網(wǎng)技術生態(tài)鏈。好的物聯(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng)可以提高物聯(lián)網(wǎng)應用的開發(fā)速度并培養(yǎng)健康的技術生態(tài)鏈，它可以隔離軟 / 硬件系統(tǒng)，加快物聯(lián)網(wǎng)應用的開發(fā)速度，提高物聯(lián)網(wǎng)應用的實用性。

物聯(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng)的能力

從物聯(lián)網(wǎng)的實際應用出發(fā)，物聯(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng)需要具備以下能力：

1. 硬件控制能力

物聯(lián)網(wǎng)終端設備的一個重要能力是感知和控制物體，這種感知和控制都是由不同的硬件設備完成。由于行業(yè)和領域的多樣性，物聯(lián)網(wǎng)硬件可能是多種多樣的，那么對硬件的抽象和控制就顯得尤為重要。物聯(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng)要提供豐富的 API 來控制硬件或外設，這些 API 可以提供硬件的底層控制，也可以提供對高層應用屬性的控制。

總的說來，物聯(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng)要能夠提供豐富的硬件設備驅動，同時要提供豐富的硬件控制 API。

2. 軟件遠程控制能力

物聯(lián)網(wǎng)終端設備的數(shù)量非常龐大，并且經(jīng)常部署在一些比較惡劣的條件下。也就是說，很多終端設備通常都是無人監(jiān)控和操作的，此時物聯(lián)網(wǎng)終端設備被遠程控制的能力就顯得非常重要了。進一步而言，終端操作系統(tǒng)為軟件的遠程控制能力提供支持，也是物聯(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng)的一個特性。

遠程控制能力可以從兩個方面理解：應用的遠程升級和系統(tǒng)控制能力的高度開放。其中，應用的遠程升級需要操作系統(tǒng)能夠將應用的運行環(huán)境和應用分離，系統(tǒng)控制能力高度開放指終端操作系統(tǒng)能夠為應用提供足夠豐富的控制接口。

3. 豐富的網(wǎng)絡能力

物聯(lián)網(wǎng)終端設備具有通過近距離無線通信與其他物聯(lián)網(wǎng)終端設備進行信息交換的能力，因此，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)應該提供豐富的網(wǎng)絡接口能力，并支持眾多的網(wǎng)絡協(xié)議。

同時，物聯(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡協(xié)議應該是精簡的，因為精簡的網(wǎng)絡協(xié)議有利于設備、應用的快速開發(fā)和部署，并解決物聯(lián)網(wǎng)終端設備能力不一致的問題。

4. 計算能力

計算能力是物聯(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng)需要提供的基礎能力，數(shù)據(jù)的精確度和計算結果的精確度是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)價值的保障。

物聯(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng)需要能夠提供豐富的計算模型，方便開發(fā)者開發(fā)，同時提供計算模型插件能夠支持第三方的技術模型。

5. 系統(tǒng)大小的可伸縮能力

物聯(lián)網(wǎng)終端設備與計算機、移動終端的一個顯著區(qū)別是，物聯(lián)網(wǎng)終端設備外觀、尺寸都是不固定的。外觀和尺寸的不固定，對操作系統(tǒng)占用空間的大小就會有多種要求，從百 K 級別到 M 級別都要適配。所以，對物聯(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng)的要求是：內核要小，功能可裁剪。

內核小，不僅指操作系統(tǒng)內核部分小，而且要求操作系統(tǒng)的最小功能集要很小;功能可裁剪，要求物聯(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng)提供豐富的可裁剪的功能模塊供選擇。

6. 支持云技術能力

云技術與物聯(lián)網(wǎng)是一對天生的搭檔。因此，我們要在物聯(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng)設計之初就考慮兩者的關系，增強物聯(lián)網(wǎng)終端設備支持云技術的能力。

簡而言之，為了配合云技術在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的應用，物聯(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng)應該有完善的數(shù)據(jù)處理的能力。

7、系統(tǒng)的自我生長能力

比較好的系統(tǒng)是通用操作系統(tǒng)+行業(yè)操作系統(tǒng)（通用操作系統(tǒng)是指物聯(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng)的提供者關注操作系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)通用領域技術的提升;行業(yè)操作系統(tǒng)的指針對不同行業(yè)，由行業(yè)操作系統(tǒng)提供者制定行業(yè)操作系統(tǒng)標準），理由如下：

第一，物聯(lián)網(wǎng)終端設備多樣性，要求操作系統(tǒng)也有多樣性的特點。

第二，物聯(lián)網(wǎng)的應用領域是分行業(yè)的，那么需要針對不同行業(yè)特性設計不同的終端操作系統(tǒng)。

第三，從整個計算機技術領域發(fā)展來說，開源的理念越來越被接受，開源會讓更多人和機構參與進來，對培養(yǎng)生態(tài)鏈非常有幫助。

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