郭亚楠 肖菡

摘  要：在信息时代背景下，物联网技术被人们广泛地应用到生活的各个领域。且在人们对物联网技术研究的日益深入下，该技术在各个领域的应用也逐渐深入、具体、明确。该文以计算机嵌入式系统为研究切入点，在阐述嵌入式系统和物联网内涵的基础上，分析二者的关联，并就嵌入式系统中所引入的物联网技术进行分析，探讨计算机嵌入式系统在各个领域的应用。

关键词：物联网技术   计算机   嵌入式系统   应用

中图分类号：TD672   文献标识码：A   文章编号：1672-3791（2021）12（a）-0000-00

Analysis of Computer Embedded System Based on Internet of Things Technology

GUO Yanan XIAO Han

（Xuchang Electric Vocational College， Xuchang， Henan Province， 461000China）

Abstract： In the context of the information age， Internet of things technology is widely used in various fields of life. With the deepening of people's research on Internet of things technology， the application of this technology in various fields is also gradually in-depth， specific and clear. Taking the computer embedded system as the research starting point， this paper analyzes the relationship between the embedded system and the Internet of things， analyzes the Internet of things technology introduced into the embedded system， and discusses the application of computer embedded system in various fields.

Key Words： Internet of things technology; Computer; Embedded system; Application

物聯网的信息传递离不开互联网技术的支持，但是物联网和互联网技术之间本身不会产生较大的关联，二者是通过嵌入式系统来连接在一起的。嵌入式系统具备专用性、针对性、方便性、快捷性的特点，会根据使用者的需要来将物联网和互联网技术融合在一起，从而更好地发挥出网络系统功能。为此，该文在阐述物联网技术和计算机嵌入式系统内涵、关联的基础上，就嵌入式系统的具体应用问题进行探究。

1物联网

物联网是通过射频识别装置、红外线感应器、激光扫描器、全球定位系统等设备，按照规定好的协议要求，将所需要的物品和网络连接在一起，由此实现信息的交换和通信，全面打造出融合跟踪、定位、识别为一体的智能化网络。在物联网中，无线射频识别是一种非接触的自动化识别技术，该技术会借助无线射频通信技术来完成读写器和电子标签之间的信息传输，最终达到目标识别和交换的目的[1]。

2嵌入式系统概述

2.1内涵

嵌入式系统是指完全能够被嵌入受控制件内部，针对特定应用所设计出来的一种计算机系统。嵌入式系统以信息的应用为基本中心，以计算机技术作为重要基础，会根据用户对信息的需要来裁剪信息，从而能够更好地满足人们对各类信息的使用要求。

2.2功能

和传统意义上的计算机系统相比，嵌入式系统的运行十分稳定，且计算精良，总体运行消耗较少，性价比高。同时，在实际开发应用的角度来看，嵌入式系统的体积比较小，在平时的生活中十分方便被人们携带和使用，在保障系统功能的同时还能够有效提升系统空间的使用率。嵌入式系统对时间会表现出敏感的状态，因而在使用的时候会表现出良好的敏感性以及实时性[2]。

2.3特点

第一，面向特定的应用。嵌入式系统能够将需要板卡操作完成的任务在芯片内部就实现集成化处理，由此在系统运行的时候会强化系统本身的移动能力。第二，将嵌入式系统和实施操作系统结合在一起，能够为程序的执行提供切实可靠的保障，提高软件开发应用质量。第三，将嵌入式系统和实时操作系统融合在一起，会进一步优化系统的软硬件，去除系统中的冗余。第四，嵌入式系统需要在专门的开发环境中，使用专门的开发工具才能够完成一系列的开发工作。第五，嵌入式系统的更新换代往往需要一定的时间，所有操作要按照既定的顺序进行，工作人员要遵循规范的标准循序渐进地进行[3]。

2.4意义

嵌入式系统被广泛地应用到人们的日常生活中，为人们的生活提供了更多便利支持，如智慧家居、智慧城市、智慧管理等的发展都离不开嵌入式系统的支持，即在嵌入式系统的支持下将各个软硬件融合在一起使用。

3物联网和嵌入式系统的交互关系分析

嵌入式系统能够为我们的工作与生活带来极大的便捷性，并且能够很好衔接物联网与互联网。合理利用嵌入式系统，让其在物联网发展中发挥应有的作用，主要体现在以下三个方面。

3.1联合传感器技术

在传感器技术的支持下能够更为全面地收集数据信息，收集上来的信息会通过嵌入式系统的接口被反馈到网络系统中，由此实现人和机械设备、物和物之间的顺利沟通。传感器技术所具备的多元化特点会充分满足嵌入式系统的特定需求，因此，将嵌入式系统引入到物联网系统能够满足提升信息传递的精准度和速率[4]。

3.2联合智能技术

智能技术在嵌入式系统中的应用能够防止多种不良情况的发生，提高物联网技术领域的安全性与准确性。从智能家居的系统运行角度来看，在智能技术的综合应用下会实现信息的层级反馈和组合应用，由此打造出一个闭合系统。

3.3联合无线射频识别技术

无线射频识别技术在物联网领域中扮演着越来越重要的角色，具体包含读取器和标签。将无线射频识别标签加入到商品、书本、汽车等物品中，而后和嵌入式系统IO接口的连接就能够实现对物品的高效率管理。比如以图书馆的建设来看，在无线射频识别技术的支持下能够实现各个图书的有序化管理，从而为有需要的人提供精准的图书信息支持。无线射频识别技术配合嵌入式系统在工业、快递运输、通信管理领域得到了广泛的应用，且该技术的应用价格低廉，应用前景十分广泛。

4基于嵌入式系统的物联网安全

在当前社会发展中，商业行为、通信、金融交易、娱乐在很大程度上依赖互联网。越来越多的设备被连接在物联网。各个行业对互联网的依赖性不断增加。在系统运行的时候如果设备不健全，就会使得整个互联网出现较多的安全漏洞，甚至更加容易受到外界环境的攻击和破坏。为了能够保障嵌入式系统的稳定运行，要从以下几个方面来保障基于嵌入式系统的物联网安全。

4.1物联网安全特征

在嵌入式系统运行的时候，为了能够更好地保护MCU和MPU，嵌入式系统需要保障自身的安全功能。借助标准信息技术来制定出切实可行的安全解决方案是嵌入式MCU和MPU产品安全的关键。在整个系统运行的过程中，TLS、IPSec/VPN、HTTPS、安全的无线连接会保障通信系统的安全[5]。

4.2物联网的系统安全

只有嵌入式系统中最薄弱连接和组件可靠，才能够有效保障嵌入式系统的運行安全。同时，为了能够在真正意义上保障嵌入式系统的安全，所有文件信息的传递和存储系统的运输操作需要始终保持在安全的状态。再有，安全系统的另外一个关键要素是分层安全，即在系统运行的时候为系统设计出既定的运行原则，打造出独有的安全管理机制，从而规避整个嵌入式系统的运行安全。

4.4物联网的通信安全

通信安全协议的制定能够保障嵌入式系统的通信安全。在嵌入式系统运行的时候通过建立一个可以被信赖的等级能够选增强信息通信的安全性。TLS以及前身的SSL是为TCP套接字流，并按照顺序交付的保障通信安全的重要方式。IPSec以及虚拟专用网络是在TCP协议基础上所使用的虚拟链路安全技术形式，整个链路的设计虽然复杂，但是通过链路通信能够 为系统的稳定运行提供重要的保障支持。HTTPS是在LIS基础上签订的网络服务器访问协议，在整个服务器的支持下能够为系统的稳定运行提供必要的服务支持，并为远程用户提供安全的模拟终端访问。在使用加密操作程序保护数据信息的时候，SNMPv3在保障数据信息安全性方面起到了十分重要的作用。同时，防火墙还能够通过过滤的方式来加密数据信息，避免出现数据信息的损失问题，保障整个系统的运行安全。

4.5物联网的安全启动

安全启动是嵌入式安全系统的重要组成，整个固件更新可以通过安全的方式来完成系统的更新。固件在更新的时候会删除所有工厂的固件，并通过自动回退机制来强化整个系统的功能。在自动回退的影响下，如果新的固件失灵就会使得整个系统的启动失败，这个时候就可以使用旧的安全版本来重新启动系统。Unison操作系统分层安全机制会通过解释器或者其他加载的程序运行来破坏系统。Unison操作系统的分层安全机制会通过解释器或其他方式加载程序运行的时候就会破坏整个操作系统。Unison操作系统在底层运作时会提供额外的安全启动功能，由此实现对系统的保护，减少外界各个因素对系统的破坏[6]。

4.6系统安全地启动

MCU或者资源有限的MPU需要多个协议的支持，以Unison操作系统作为研究对象，来对这个问题进行解释说明。Unison操作系统是一个小型的POSIX实时性的操作系统，整个系统在运作的时候会通过非常小的代码来提供一些安全功能。第一，Unison操作系统在运行的时候使用了安全通信协议，目标设备的使用处于一种安全的状态，具体应用操作包含手机应用、面向小型网络服务器的安全访问。在Unison系统运行的时候很少会占用关联资源，且在系统运行到时候可以使用无线网络进行运行。另外，在Unison操作系统运行的时候可以使用终端通过SSH协议来远程配备设备。和使用网络服务器相比，使用脚本的方式能够更好地优化系统配置，授权的时候可以根据用户的需要来完善系统的配备以及功能[7]。第二，通过加密设备存储数据来减少系统信息的损坏。在系统被破坏之后不需要使用本地数据信息就能够实现对文件系统的优化处理。另外，系统在运行的时候还可以通过密码的配置来进一步增强系统的安全性和稳定性。对MCU或一些MPU来说，程序是一个运行在Flash中的单个映像文件。这种情况下，由于整个映像在Flash中运行，并且如果启动机制和刷新机制是安全的，不可能添加任何东西到系统中，因此入侵者不能加入新的代码。

5嵌入式系统的实际应用分析

5.1在机器人领域的应用

社会科学技术的快速发展提升了机器人的利用率，追根究底，机器人的快速发展离不开嵌入式系统的支持。在20世纪50年代的时候，MIT提出了机器人技术，在当时的机器人技术是数控技术。在后来的长期发展中，机器人技术的使用限制逐渐被打破。而后在智能理论、MCU的支持下，越来越多的人开始进一步重视机器人技术，该技术也成为各个领域竞争的关键。嵌入式系统的引入加速了机器人领域的开发力度，使得机器人的核心能力被提升。在嵌入式系统的支持下逐渐出现了智能机器宠物，如索尼机器狗。

5.2在消费电子领域的应用

在20世纪90年代的时候，以电子通信技术为基础的信息家电开始被人们应用到日常生活中。信息家电的双向网络通信功能、视听功能、信息处理功能依托嵌入式系统的支持，在嵌入式系统的支持下能够充分整合各个网络处理器、应用层软件包、关联支撑硬件等。

快速发展的科学技术加快了电子消费替代传统消费的速度，电子消费对人们的日常生活产生了深刻的影响，一方面为人们的生活提供了重要便利支持，另外啊一个方面也为嵌入式系统提供了重要发展动力。在嵌入式系统的辅助支持下，电视机也开始能够和家庭控制中心、网络等连接在疫情，人们借助手机设备就能够实现对各个家电的远程操作控制。远程教育、远程医疗、机顶盒开始朝着更宽广的范围延续发展[8]。

5.3在现代医疗服务领域的应用

不断发展的信息技术和科学技术推动了数字化产品的深化发展，数字产品的创新水平也在不断提升。在嵌入式系统塑造和应用的过程中整个系统的开发应用会充分彰显市场的竞争力。现代医疗技术在深入发展的过程中既需要加大对传感检测技术的推广应用，而且还需要通过采集、分析和显示以及存储等来有效存储信息。依托嵌入式会有效提升医疗服务领域的小型化、智能化、专业化发展水平，在保障医疗卫生事业稳定发展的同时减少污染，提升资源利用率。

在现代医疗卫生服务领域，嵌入式系统的应用主要体现在以下几个方面：第一，实现医疗器械和所在应用系统的协调、技术的配合。在嵌入式系统的支持下能够提升放射设备、心脏起搏器设备的应用水平，提高电疗描记器、分光光度计使用精准度。第二，在嵌入式系统的支持下能够依托模块平台实现对各个型号设备的针对性设计，并以大系统为依托提升系统的运行速度。第三，通过对嵌入式系统的反复编程来减少系统多次试验的风险。在嵌入式系统的支持下设计人员可以通过对公共硬件平台的反复测试和应用来强化系统的适用性。

5.4在工业控制领域的应用

嵌入式系统的应用基础是计算机技术，在软硬件的配合试用下能够按照工业领域的生产要求来进一步完善操作系统以及功能软件的性能，从而提升系统的响应速率。

在嵌入式系统的支持下，传感器、数据显示设备、数据记录设备、数据执行机构共同构成了工业控制网络，在工业控制网络的作用下能够实现对电气设备的全过程监督控制，从而有效增强整个系统的时效性、可靠性、稳定性，并将这个过程中降低产品生产成本。

5.5在汽车电子领域的应用

嵌入式系统对设备、装置和机器的运行会起到十分重要的辅助作用，一般由操作系统、微处理器、特定操作程序共同组成。嵌入式系统在汽车电子领域有着十分广泛的应用前景，突出表现在车辆控制、车辆运行监控、车辆导航、汽车服务领域。在车辆导航中借助嵌入式系统能够为车辆的稳定运行提供支持，保障车辆的平稳运行。在未来，伴随智能交通技术、局域网技术的深入发展，嵌入式系统的应用范围扩展，系统运行成本也会得到降低。

6结语

综上所述，在信息技术和网络通信技术的快速发展下，嵌入式系统迎来了广阔的应用前景，自身价值也日益凸现出来。伴随物联网、智慧地球理念的提出下，嵌入式系统开始在越来越多的领域得到应用，在该系统的支持下一些概念拥有了成为现实的可能。在未来，需要相关人员加强对嵌入式系统的应用重视，在分析和把握嵌入式系统功能作用的基础上，将其引入到更多应用操作领域。

参考文献

[1]张庆.基于物联网技术的计算机嵌入式系统初探[J].现代盐化工，2019，46（5）：82-83.

[2]纪志成.基于物联网技术的博物馆室内环境监测[J].文物保护与考古科学，2011，23（3）：48-54.

[3]张莉.基于物联网技术的计算机网络安全问题及应对策略研究[J].信息与电脑，2020，32（13）：2.

[4]齐丽莉，赵丽，王志红.基于物联网的计算机嵌入式操作系统设计[J].电子设计工程，2020，28（22）：34-37，42.

[5]张特.数据驱动的深度嵌入式系统异常检测技术研究[D].西安：长安大学，2019.

[6]王绪海.基于嵌入式系统的物联网网关设计[D].大连：大连交通大学，2016.

[7]庞竞彬，陈雨露，刘玉裕，等.基于物联网技术的物理开放实验設计及教学实践初探[J].广西物理，2019，40（1）：28-36.

[8]李雨轩.基于物联网环境下的嵌入式系统的分析[J].信息记录材料，2019，20（8）：192-193.