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物联网（Internet of Things，IoT）就是把所有物品通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描仪等信息传感设备与互联网连接起来（见图2-1），进行信息交换和通信，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。举个例子，某科研室人员经常在实验室的二楼办公，但是咖啡机却放置在一楼，煮咖啡时经常需要到一楼看咖啡是否煮好？很不方便。于是他们在一楼安装了一个摄像头，并且编写了一套程序，以每秒3帧的速度将视频图像传输到二楼的计算机上，方便他们可以随时观察咖啡是否煮好了，这是物联网应用一个非常好的创意。
物联网具有以下特点。
1）全面感知，随时随地采集各种动态对象。
2）实时传送。
3）智能控制。
物联网是新一代人工智能发展的土壤和基础设施，应用于智能手机、智能音箱、智能家居、智能安防、智能交通、智能农业、智能物流及智慧城市等领域里，将改善人们的生活方式。
图2-1 物联网示意图
图2-2给出了通用的物联网技术架构。
图2-2 物联网技术架构
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，使得人们很难发现它的存在。ARM架构是最主要的嵌入式系统架构。图2-3展示了嵌入前后机器人对比，嵌入后机器人在跳动。
与通用计算机系统相比，嵌入式系统具有以下几个重要特征。
1）嵌入式系统是面向特定应用的，大多工作在为特定用户群设计的系统中，它通常具有低功耗、体积小、集成度高等特点。
图2-3 嵌入前后机器人对比
2）硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能满足功能、可靠性和功耗的苛刻要求。
3）支持实时操作系统。嵌入式系统的应用程序可以不需要操作系统的支持直接运行，但是为了合理地调度多任务，充分利用系统资源，用户必须自行选配实时操作系统开发平台。
4）与具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行的，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较长的生命周期。
5）软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中。
6）支持专门开发工具。嵌入式系统本身不具备自主开发能力，即使在设计完成以后，用户通常也不能对程序功能进行修改，必须有一套开发工具和环境才能进行开发，如评估开发板。
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
传感器具有微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化及网络化等特点。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件十大类。
传感器一般由敏感元件、转换元件、变换电路和辅助电源四部分组成。
敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量有确定关系的物理量信号；转换元件将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号；变换电路负责对转换元件输出的电信号进行放大调制；转换元件和变换电路一般还需要辅助电源供电。
图2-4展示了各种传感器。
图2-4 各种传感器
1）电阻式传感器。电阻式传感器是将被测量，如位移、形变、力、加速度、湿度及温度等这些物理量转换成电阻值的一种器件。主要有电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏、气敏及湿敏等电阻式传感器件。
2）变频功率传感器。变频功率传感器通过对输入的电压、电流信号进行交流采样，再将采样值通过电缆、光纤等传输系统与数字量输入二次仪表相连，数字量输入二次仪表对电压、电流的采样值进行运算，可以获取电压有效值、电流有效值、基波电压、基波电流、谐波电压、谐波电流、有功功率、基波功率及谐波功率等参数。
3）称重传感器。称重传感器是一种能够将重力转变为电信号的力-电转换装置。
4）热电阻传感器。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成。热电阻传感器可分为正温度系数传感器和负温度系数传感器。
5）激光传感器。激光传感器是利用激光技术进行测量的传感器。它由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表。
6）霍尔传感器。霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。而开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器、斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量（见图2-5）。
网络连接技术用于连接外围设备到计算机、计算机到计算机、计算机到网络设备、网络设备到网络设备等。
常用的网络传输媒介可分为有线和无线两类。有线传输媒介主要有同轴电缆、双绞线及光缆；无线媒介有微波、无线电、激光和红外线等。
网络间连接设备充当“翻译”的角色，将一种网络中的“信息包”转换成另一种网络的“信息包”，即通常说的协议。物联网专用的通信协议包括Zigbee、NFC、WiFi、GPRS、USB、NB-IoT、RFID、蓝牙、Lora等。
图2-5 霍尔传感器
正如汽车仪表盘可以提前显示汽车快没油了，可穿戴设备也有望成为人们健康的“仪表盘”。不久的将来，可穿戴设备可通过追踪人们的运动、生活及睡眠习惯，在潜在的疾病出现前就发出预警（见图2-6）。
图2-6 可穿戴设备
智能手环、智能手表、智能衣服及智能鞋等可穿戴智能设备已进入人们日常生活。除了显示时间、同步手机程序等传统功能，这类设备还发展出监测步数、测量人体生理参数等与健康相关的功能。
可穿戴设备不仅可以及时发现感冒，还能帮助确诊以神经系统损害为主要表现的莱姆病。研究人员发现，那些具有胰岛素抵抗问题的2型糖尿病高风险人群的心脏跳动规律与正常人有所不同。这表示，可穿戴设备有潜质发展成一种简单、易操作的糖尿病检测工具。
汽车上现在可能有400多个传感器，在燃料耗尽、发动机过热等情况出现时，车上的仪表盘就会亮灯。在未来，随身携带的智能手机和其他设备等，将会通过传感器收集人体健康数据，打造一个身体的“仪表盘”，帮助人们提前探测到危险。