物联网行业与嵌入式系统的关系
思瀚产业研究院    2025-02-19

（1）物联网的概念

物联网（Internet of Things，简称 IoT）是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。

（2）嵌入式系统的概念

嵌入式系统是一种为特定应用而设计的专用计算机系统。根据电气和电子工程师协会的定义，嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。国内普遍认同的嵌入式系统定义为，以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成。嵌入式计算机是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。

硬件层:嵌入式系统硬件层包含嵌入式处理器及存储器、通用设备接口、I/O 接口等外围设备。其中嵌入式处理器是核心，大多为特定应用而设计，从而有利于实现嵌入式系统的小型化；存储器主要用于存放和执行代码、存储数据等。

中间层:硬件层与软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层或板级支持包（BSP），它将系统上层软件与底层硬件分离开，上层软件开发人员无须关心底层硬件的具体情况，根据 BSP 提供的接口进行开发。

软件层:由嵌入式操作系统和嵌入式应用软件组成，操作系统是应用软件的基础和开发平台，优化了嵌入式系统的功能，方便了应用软件的设计。应用软件则是嵌入式系统在特定专业领域实现特定功能的关键。

嵌入式系统中的执行装置也称为被控制对象，它可以接受嵌入式计算机发出的控制命令，执行系统所规定的操作或任务。执行装置可以很简单，如智能终端上的一个微型电机，为智能终端提供消息提醒震动功能；也可以相对复杂，如智能跑步机上的传送带控制单元等。

嵌入式系统通常嵌入在更大的物理设备当中而不被人们所察觉，如手机、PDA 甚至空调、微波炉、冰箱中的控制部件都属于嵌入式系统。现阶段，嵌入式系统已广泛的应用于消费类电子、过程（工业）控制、信息通信、智能仪器仪表、航空航天及武器系统等领域。

（3）嵌入式系统的特点

专用性强:嵌入式系统通常是面向某个特定应用进行定制的，所以其具有非常强的专用性，其中软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植，即使同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改，同时针对不同的应用，往往需要对系统进行较大更改。其优点是可以非常契合特定的应用，缺点是很难转移到另一个应用场合。

系统精简:由于嵌入式系统一般应用于小型电子装置，是专用的定制型系统。设计人员在设计中会根据目标应用的实际需求来增加或者减少系统中的软硬件模块，实现整个系统的精简，达到量体裁衣的目的，通常不会有太多的软硬件富余。所以嵌入式系统资源相对有限，厂商需要根据嵌入式系统的要求及资源情况，对嵌入式软件（含系统及应用软件）进行裁剪，针对每一款嵌入式系统进行定制化调整。

实时性高:高实时性是嵌入式系统的基本要求。工业等场合的控制系统常常需要能对事件作出及时的响应，通用计算机系统由于功能较多所以很难达到合格的响应要求，而嵌入式系统由于其具有很强的专用性，而且系统负担较小，通常可以达到较好的实时性要求。

可靠性高:嵌入式系统可以去除不必要的软硬件模块以减少出错的几率，同时相关嵌入式厂商还会根据嵌入式系统具体场景的特定要求，针对性的进行硬件、软件及结构设计，从而到达较高的可靠性。

功耗低:嵌入式系统的硬件模块通常功耗较低，且其具有良好的专用性和可裁剪性，可以去掉不必要的功耗模块，同时嵌入式厂商在进行系统及软件设计时，也会通过低功耗设计技术，协同处理器，晶振，功放等器件，有效降低整体功耗，满足嵌入式产品的低功耗目标。因此，嵌入式系统非常适合应用于电池供电等对供电功率有要求的场合。

生命周期长:嵌入式系统与具体的应用有机结合，升级换代也是同步进行的，因此，嵌入式系统产品一旦进入市场，将会有较长的生命周期。例如部分应用厂商会要求嵌入式系统提供商保证供货 6-8 年时间。

（4）嵌入式系统在物联网中的应用及特征

物联网本质上是互联网与嵌入式系统发展到高级阶段的融合。从某种角度而言，物联网应用系统也可以看作是嵌入式系统的网络应用，因为物联网系统中的“物”，基本上都是各种嵌入式设备。人与“物”的相连，前提也是“物”需要是嵌入式设备，具备感知、人机交互等能力。因此，嵌入式技术已成为物联网的重要基础性技术之一。

相比于传统嵌入式系统，物联网时代的嵌入式系统针对物联网的具体应用及要求进行了相应的提升，具备包括了具有数据传输通路、具有数据储存功能、具有专有操作系统、具有专有应用程序、遵循物联网的通信协议、在世界网路中有可被识别的唯一编号等。

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