IoT 与嵌入式系统的基础概念
低頻约 34 分钟6 个术语过去问 12 题
本单元目标
- 能够根据物品本身是否在主动发出数据,判断一个事例是否属于 IoT。
- 能够说明嵌入式系统和固件在设备内部各自负责什么。
- 能够说明云服务和机器人与“把计算机装进物品”的技术有怎样的联系。
术语总表(6 个)
术语
IoT(Internet of Things,物联网)是让身边的物品具备通信功能并接入网络,进而利用物品收集到的数据的机制。
IoT 设备用测量温度、位置等的传感器等掌握状态,再通过通信功能把数据发送到服务器。还要负责控制的设备,另外配有把收到的指令变成动作的驱动部件(执行器)。汇集起来的数据在服务器端分析,用于远程监视和设备的自动控制。
类比过去网络是人与人互相联系的地方,如今连家里的窗户、田里的土壤也加了进来,主动报告“我现在是这个状态”。
记法Things 在英语里是“物品”。用首字母 T 来记:互联网的参与者从人扩展到了物品。
考点
- 常考判断是否为 IoT 事例,要看装在设备上的传感器等是否不经人操作就发送数据,并且这些数据被用于监视或控制。
- 常考能量收集(エネルギーハーベスティング)是把周围的光、振动、温差等所含的微弱能量转换成电力并取出来的技术,也用作 IoT 设备的电源。
- 常考电池容量的单位 mAh 表示电流(mA)与时间(h)的乘积。例如 300mAh 的大致标准是:以 300mA 可放电约 1 小时,以 150mA 可放电约 2 小时。
该术语的过去问 3 题 IoT →
嵌入式系统(組込みシステム)是为了只完成固定任务而装进设备内部的专用计算机系统。
嵌入式系统用根据设备挑选的部件和软件,反复执行固定的处理。它的核心是把运算、存储和输入输出电路集成在一个小器件里的微型计算机(单片机)。
类比它不是什么菜都会做的厨师,更像每天按同样步骤只烤同一种面包的烤面包机看管人。
记法英语叫 embedded(嵌入的)system。从词义联想:埋在设备里、从外面看不到的计算机。
考点
- 常考嵌入式系统(組込みシステム)的许多功能靠软件实现,所以改良产品时,只要修改软件,就能在一定范围内增加功能。
- 常考在设备中负责控制的小型计算机,统称为微型计算机(マイクロコンピュータ,简称 マイコン)。
- 常考是否属于嵌入式系统(組込みシステム),不取决于产品种类,而取决于设备里有没有专用的控制计算机,因此很多电子设备都符合。
该术语的过去问 1 题 組込みシステム →
固件(ファームウェア)是写入设备内部存储器、承担直接驱动硬件部件这一基础角色的软件。
接通电源后它最先运行,控制按钮、电机、显示屏等部件。在嵌入式系统中运行的软件叫作嵌入式软件,固件在其中负责控制部件这一基础工作。固件大多存放在可改写的闪存里,之后可以通过更新修复缺陷或增加功能。
类比它就像写在家电机身里的操作手册,平时看不到,但只要换上新手册,同一台机器的动作就会改变。
记法firm 意思是“坚固”。它介于 hard(硬件)和 soft(软件)之间,按字面记成“偏硬的软件”。
考点
- 常考嵌入式软件(組込みソフトウェア)是内置于专用设备、控制该设备所负责的固定动作的软件。
该术语的过去问 3 题 ファームウェア →
云服务(クラウドサービス)是用户按需租用服务商通过互联网提供的服务器、软件等 IT 资源的服务。
在 IoT 中,它常被用作存放和分析大量设备传来的海量数据的地方。用户不必自己拥有这些设施,多数按使用量付费。
类比就像家里不装发电机,而是用电力公司的电并按用量付费一样,设施的所有者和使用者是分开的。
记法cloud 就是“云”。这个名字来自在网络示意图中把互联网部分画成云朵的习惯。
考点
- 易混云服务(クラウドサービス)是出租 IT 资源一方的机制,IoT 则是物品产生并发送数据一方的机制。即使 IoT 的数据放在云上,两者也不是同一回事。
机器人学(ロボティクス)是汇集了设计、制造机器人并让它按意图动作的研究与技术的技术领域。
它把机械结构、电子电路、控制软件等多个领域的知识结合起来运用。核心是搭建一整套机制:用传感器掌握周围状况,决定怎样动,再用执行器驱动机体。
类比就像烹饪学之于菜肴,指的不是一道道菜,而是做菜方法的体系。
记法在 robot 后面加上表示学科的 -ics(与 physics、electronics 的词尾相同)构成的词。
机器人(ロボット)是用传感器掌握周围状况、由内部计算机作出判断、再靠电机等自行动作的机器。
除了在工厂里组装零件的工业机器人,还有在家里扫地的机器人、和人对话的机器人等,用途很广。动作的控制依靠的是设备内部的嵌入式系统。
记法这个词诞生于捷克作家恰佩克的剧作,源自捷克语 robota(劳动)。
要点
- IoT 是把装在物品上的传感器等收集的数据通过通信发送出去,并用于分析和控制的机制。
- 嵌入式系统按设备专门定制,改良产品时,有时改写软件就能增加功能。
- 固件存放在设备的内部存储器里,是直接控制部件的基础软件。
- 机器人通过反复进行感知、判断、动作这 3 种作用来运行。
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