嵌入式開(kāi)發(fā)是一個(gè)低調(diào)的領(lǐng)域。相比Web開(kāi)發(fā)和企業(yè)級(jí)開(kāi)發(fā)，嵌入式開(kāi)發(fā)這一領(lǐng)域似乎很少在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)出聲音。隨著智能設(shè)備的興起，智能手環(huán)、手表、眼鏡、燈泡等產(chǎn)品成為互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的下一個(gè)目標(biāo)，而物聯(lián)網(wǎng)這一概念再次復(fù)蘇，嵌入式開(kāi)發(fā)開(kāi)始引起很多互聯(lián)網(wǎng)工程師的關(guān)注。

　　那么，現(xiàn)在的嵌入式開(kāi)發(fā)是怎樣的？相比十年前、二十年前有什么發(fā)展？“物聯(lián)網(wǎng)”這一大概念下，應(yīng)用開(kāi)發(fā)者應(yīng)從何切入？本次訪談，我們邀請(qǐng)到一位不那么低調(diào)的嵌入式開(kāi)發(fā)者，來(lái)跟我們分享他對(duì)這些問(wèn)題的看法。

 

　　一種基于物聯(lián)網(wǎng)嵌入式平臺(tái)的水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括底層數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸與處理模塊、終端數(shù)據(jù)接收顯示和存儲(chǔ)模塊，所述底層數(shù)據(jù)采集模塊連接數(shù)據(jù)傳輸與處理模塊，所述數(shù)據(jù)傳輸與處理模塊通過(guò)無(wú)線傳輸發(fā)送給終端數(shù)據(jù)接收顯示和存儲(chǔ)模塊；所述底層數(shù)據(jù)采集模塊包括傳感器組、調(diào)理電路、單片機(jī)的A/D采樣口，所述傳感器組包括溶氧傳感器、溫度傳感器、水位傳感器、PH傳感器，所述溶氧傳感器、溫度傳感器、水位傳感器、PH傳感器均連接調(diào)理電路，所述調(diào)理電路連接單片機(jī)的A/D采樣口；所述底層數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)調(diào)理電路把傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓并傳輸單片機(jī)A/D采樣口；所述數(shù)據(jù)傳輸與處理模塊包括單片機(jī)、GPRS/GSM通信模塊，所述單片機(jī)連接GPRS/GSM通信模塊用于對(duì)數(shù)據(jù)的處理和傳輸，并通過(guò)GPRS信道經(jīng)TCP/IP協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器；所述終端數(shù)據(jù)接收顯示和存儲(chǔ)模塊包括服務(wù)器、終端控制模塊；所述服務(wù)器無(wú)線連接終端控制模塊用于獲得水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控歷史數(shù)據(jù)，并在終端請(qǐng)求下發(fā)送至終端控制模塊。

　　新型公開(kāi)了農(nóng)業(yè)大棚嵌入式工業(yè)平板自動(dòng)灌溉系統(tǒng)，包括HMI觸摸屏、輸入輸出板、繼電器、電磁閥、接觸器、水泵、溫度傳感器模塊、濕度傳感器模塊，其中HMI觸摸屏內(nèi)置嵌入式操作系統(tǒng)，預(yù)裝控制軟件，輸入控制程序后，連接輸入輸出板，輸入輸出板上繼電器輸出端連接到電磁閥和水泵，輸入輸出板上的模擬量接口連接溫度傳感器模塊和濕度傳感器模塊，可以實(shí)現(xiàn)給定時(shí)間參數(shù)的定時(shí)自動(dòng)灌溉、設(shè)定溫度值自動(dòng)灌溉、設(shè)定濕度值自動(dòng)灌溉。本實(shí)用新型集成度高，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低，有利于農(nóng)業(yè)大棚自動(dòng)灌溉生產(chǎn)方式的推廣應(yīng)用。

　　嵌入式智能農(nóng)業(yè)噴灌智能控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 托普物聯(lián)網(wǎng)認(rèn)為所謂智能農(nóng)業(yè)噴灌智能控制系統(tǒng)就是不需要人的控制， 系統(tǒng)能自動(dòng)感測(cè)到什么 時(shí)候需要灌溉，灌溉多長(zhǎng)時(shí)間；系統(tǒng)可以自動(dòng)開(kāi)啟灌溉，也可以自動(dòng)關(guān)閉灌溉；可以實(shí)現(xiàn)土壤太干 時(shí)增大噴灌量，太濕時(shí)減少噴灌量。要實(shí)現(xiàn)此功能就要充分利用可編程控制器的控制作用。系統(tǒng)要 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)感測(cè)土壤濕度的功能必須要有土壤濕度傳感器。 要實(shí)現(xiàn)灌溉水量的多與少的調(diào)節(jié)， 必須要有變頻器。

　　隨著互聯(lián)網(wǎng)科技的不斷進(jìn)步,尤其是以Zibgee無(wú)線技術(shù)和移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)的快速發(fā)展，使得養(yǎng)殖業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系取得了革命性的突破，朗銳科技集團(tuán)基于多年積累的嵌入式技術(shù)，在養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)率先建成了成熟的智能養(yǎng)殖示范區(qū)。

　　工程院院士，國(guó)家物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化專(zhuān)家委員會(huì)組長(zhǎng)鄔賀銓說(shuō)，希望通過(guò)該項(xiàng)目作為試點(diǎn)，帶動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，帶動(dòng)廣東物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用到更多的行業(yè)中去，為全國(guó)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展起一個(gè)示范性的作用。

　　我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)是國(guó)民生產(chǎn)的重要組成部分，其中養(yǎng)殖業(yè)在農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)中有著較大比重，養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r直接關(guān)系到千家萬(wàn)戶的食品健康及安全。

　　養(yǎng)殖業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在基礎(chǔ)層面上監(jiān)控畜禽所處環(huán)境狀況和位置信息，收集溫度、風(fēng)力、濕度、二氧化碳濃度等影響畜禽生長(zhǎng)的關(guān)鍵環(huán)境指標(biāo)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析和處理，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)在一定程度上的自動(dòng)化控制和管理，幫助生產(chǎn)者減災(zāi)、抗災(zāi)和科學(xué)飼養(yǎng)，同時(shí)能進(jìn)行災(zāi)害預(yù)警，進(jìn)而提高養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)效率和綜合效益。

　　得麗瓏公司通過(guò)組織研發(fā)工程師及科研專(zhuān)家開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，在以下關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題上獲得了重大突破，保證了養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和安全性。

　　一、嵌入式工業(yè)平板傳感器設(shè)備的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性：

　　在養(yǎng)殖業(yè)物聯(lián)網(wǎng)方面，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性十分重要，對(duì)傳感器的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性方面提出了更高的要求。

　　一方面，在環(huán)境惡劣或者出現(xiàn)自然災(zāi)害的情況下，傳感器如果未能及時(shí)采集到數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)出錯(cuò)，系統(tǒng)在自動(dòng)化管理時(shí)便不能做出正確的處理，可能導(dǎo)致重大的經(jīng)濟(jì)損失；或者相反會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的預(yù)警，從而擾亂正常的生產(chǎn)活動(dòng)。

　　另一方面，如果采集到的數(shù)據(jù)誤差過(guò)大，用戶獲得的數(shù)據(jù)將與實(shí)際情況有較大出入，從而造成用戶錯(cuò)誤操作，而影響到實(shí)際的養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)，使用戶蒙受經(jīng)濟(jì)損失。

　　二、系統(tǒng)的容錯(cuò)性和檢錯(cuò)、糾錯(cuò)能力：

　　在保證傳感設(shè)備的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性的前提下，系統(tǒng)同時(shí)需具有較強(qiáng)的容錯(cuò)性和檢錯(cuò)、糾錯(cuò)能力。

　　由于傳感設(shè)備異常導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)出錯(cuò)或者傳輸網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題，數(shù)據(jù)處理中心獲得的數(shù)據(jù)難免會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)，這就要求系統(tǒng)有較強(qiáng)的健壯性，能夠在數(shù)據(jù)出錯(cuò)的情況下能夠繼續(xù)正常運(yùn)作；同時(shí)傳感器傳遞數(shù)據(jù)的格式需要有良好的設(shè)計(jì)，加入校驗(yàn)位，使接收端能夠檢測(cè)錯(cuò)誤并能夠加以糾正。

　　我們知道，校驗(yàn)位越長(zhǎng)，檢錯(cuò)、糾錯(cuò)的能力則越強(qiáng)，但是隨著校驗(yàn)位的增加，數(shù)據(jù)的傳輸效率則越低，因此如何設(shè)計(jì)傳輸數(shù)據(jù)格式以及針對(duì)實(shí)際系統(tǒng)確定檢錯(cuò)、糾錯(cuò)能力和數(shù)據(jù)傳輸效率的平衡點(diǎn)是系統(tǒng)的一個(gè)難點(diǎn)。

　　三、海量數(shù)據(jù)的處理、挖掘和分析：

　　在養(yǎng)殖業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中，有海量的畜牧產(chǎn)品數(shù)據(jù)。傳感器會(huì)以一定的周期不斷的發(fā)送數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)堆積起來(lái)會(huì)形成海量的數(shù)據(jù)。一方面需要解決數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)問(wèn)題，另一方面如何有效的組織這些海量數(shù)據(jù)，采用何種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)高效的分析、處理數(shù)據(jù)也是面臨的挑戰(zhàn)。

　　總之，當(dāng)前中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入了高速發(fā)展時(shí)期，依托于物聯(lián)網(wǎng)的養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)是當(dāng)下一種新的發(fā)展趨勢(shì)。深藍(lán)宇公司利用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化控制、預(yù)警、減災(zāi)、抗災(zāi)，極大的提高了養(yǎng)殖業(yè)的生產(chǎn)效率，為養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展發(fā)揮了自己的一份力量。

　　由于ARM的強(qiáng)大的處理能力與其性能，目前ARM已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種嵌入式系統(tǒng)中。

　　嵌入式系統(tǒng)被定義為:以應(yīng)用為中心,以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ),軟件硬件可裁剪,適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計(jì),量體裁衣、去除冗余,力爭(zhēng)在同樣的硅片面積上實(shí)現(xiàn)更高的性能。32位ARM嵌入式處理器具有高性能、低功耗的特性,并且提供了可編程性和可操作性,軟件的設(shè)計(jì)可以獨(dú)立于硬件,已被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子。

　　典型的基于ARM嵌入式Linux系統(tǒng)硬件平臺(tái)一般包括一個(gè)以ARM為內(nèi)核的處理器、存儲(chǔ)器和必要的外部接口與設(shè)備;其設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要包括:ARM選型、bootloader開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)初始化、下載系統(tǒng)映像(操作系統(tǒng)固化)、存儲(chǔ)器管理等部分。

　　嵌入式工業(yè)平板ARM應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)工具根據(jù)功能的不同，分別有編譯軟件、匯編軟件、鏈接軟件、調(diào)試軟件、嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、函數(shù)庫(kù)、評(píng)估板、JTAG仿真器、在線仿真器等，目前世界上約有四十多家公司提供以上不同類(lèi)別的產(chǎn)品。

　　用戶選用ARM處理器開(kāi)發(fā)嵌入式系統(tǒng)時(shí)，選擇合適的開(kāi)發(fā)工具可以加快開(kāi)發(fā)進(jìn)度，節(jié)省開(kāi)發(fā)成本。因此一套含有編輯軟件、編譯軟件、匯編軟件、鏈接軟件、調(diào)試軟件、工程管理及函數(shù)庫(kù)的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）一般來(lái)說(shuō)是必不可少的，至于嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、評(píng)估板等其他開(kāi)發(fā)工具則可以根據(jù)應(yīng)用軟件規(guī)模和開(kāi)發(fā)計(jì)劃選用。

　　使用集成開(kāi)發(fā)環(huán)境開(kāi)發(fā)基于ARM的應(yīng)用軟件，包括編輯、編譯、匯編、鏈接等工作全部在PC機(jī)上即可完成，調(diào)試工作則需要配合其他的模塊或產(chǎn)品方可完成。