物联网是新一代信 息技术的重要组成部分。其英文名称是The Internet of things.顾名思义,这句话的意思就是"物联网就是物物相连的互联网".这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。物联网应用系统一般由感知层、传输层、应用层三个部分组成。感知层用于实现数据的采集和对其他设备的监视、控制,传输层负责数据的传输,应用层用于实现人机的交互功能。物联网系统一般来说都是专用系统,一旦被开发出来,其用途就被唯一-确定下来了。
一、物联网应用系统设计一般原则
当设计开发人员接到物联网应用系统开发任务时,一般要依次进行以下工作:
1.系统需求分析
系统需求需要对所开发的系统要解决的问题进行详细的分析,弄清楚问题的定义,明确所要开发的物联网应用系统到底是用来"做什么"的。需求分析至关重要,它具有决策性和方向性,一旦需求分析产生了大的偏差,会对后续阶段产生非常不利的影响。
2.系统设计
通过系统需求分析搞清楚所要开发的物联网应用系统是用来"做什么"之后,接下来的任务就是"怎么做".系统设计阶段是一个把需求转换为表示的过程,形成设计文档。文档包括物联网应用系统的硬件设计文档和软件设计文档。
硬件设计主要包括物联网应用系统的感知层的感知节点设计。传输层的传输节点与网关节点选型或设计、开发调试工具选型等方面。
软件设计主要包括感知节点传感器驱动程序设计、传输层无线通信协议应用程序设计、传输层网关程序设计、上层人机交互界面应用程序设计。
3.硬件开发、软件开发
当设计文档齐备,接下来就是物联网应用系统的开发,开发同样包括硬件和软件两部分。
硬件开发主要包括根据感知层的应用需求开发感知节点、传输层的传输节点与网关节点开发。
物联网应用系统的软件开发与传统的软件开发有着很大的不同,整个物联网应用系统从硬件底层到上层应用平台,结合了电子信息与计算机软件两个专业学科。电子专业的单片机编程、嵌入式编程与软件专业的C++ .C# Java编程都可以应用到其中。感知层与传输层的软件开发-般为基于C语言的单片机编程、嵌入式编程,上层人机交互界面应用程序软件开发可以选择C++、C# Java编程。
4.系统软硬件集成
测试将系统的感知层、传输层、应用层开发的硬件系统、软件系统综合起来,对系统进行全面测试。
5.发布与维护
将系统发布给市场或客户,及时获取反馈,以进行物联网应用系统的改进和升级。
二、物联网应用系统的硬件设计
设计主要包括物联网应用系统的感知层的感知节点设计、传输层的传输节点与网关节点选型或设计、开发调试工具选型等方面,在设计过程中通常需要考虑以下因素:
1.成本
物联网应用系统的感知层的感知节点、传输层的传输节点与网关节点在系统应用中往往量很大,在做硬件选型时常常不是追求最好的性能指标,而是够用就行。
2.可扩展性
3.尽可能选用典型接口芯片和典型外围电路
一方面有利于开发成本的降低,另-方面有利于标准化和模块化。在成本和性能指标允许的情况下,尽量使用SoC芯片,以减少芯片数量和外围电路的复杂性。这也有利于提高系统的硬件稳定性和减小系统的硬件体积。
三、物联网应用系统的软件设计
物联网应用系统软件设计的一大特点就是软件开发的多样性,每一层的软件开发环境与开发语言都有所不同,大体可分为以下三个部分:
1.感知层
基于C语言的感知层传感器驱动程序开发。
2.传输层
传输协议的应用程序开发与网关的应用程序开发,一般选用C或C++语言。
3.应用层
基于C++ .C#或者Java的人机交互界面开发。
以上就是"物联网应用系统设计(含原则、硬件和软件设计)"的全部介绍,希望对大家了解物联网应用系统设计写作时有所帮助。