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智能照明模塊系統物聯網概念及發展前景

　物聯網的三個源頭是智慧源頭、網絡源頭與物聯源頭。智慧源頭是微處理器，萬億個微處理器以通用處理器的桌面方式與嵌入式處理器的對象系統嵌入方式，將物聯網變成為智慧地球;網絡源頭的互聯網與局域物聯網連接，誕生了無限時空中，無限通達、真實世界與虛擬世界交互的物聯網;物聯源頭是嵌入式系統的全面物聯體系，嵌入式系統為物聯而生，有四個歸一化的物聯界面。
　　1 物聯網的源頭探索
　　物聯網是現代計算機知識革命高級階段的技術成果。現代計算機知識革命起源于半導體集成電路。半導體集成電路榮獲了兩個諾貝爾物理學獎，是2O世紀人類最偉大的發明。它以晶體管顆粒歸一化的時空量子化技術，開始了超越18世紀產業革命的人類知識革命。18世紀蒸汽機的產業革命，以歸一化的動力機械內核方式，將人類社會從農耕文明推進到工業文明;20世紀現代計算機的知識革命，以歸一化的微處理器智力內核方式，將人類社會從工業文明推進到知識文明。相對于轟轟烈烈的蒸汽機產業革命，半導體微處理器的后臺性、專業性、隱蔽性特點，形成了微處理器基礎上現代計算機靜悄悄的、空前偉大的革命。
　　人們可以沿著現代計算機知識革命的歷史路徑尋找到物聯網的技術源頭。半導體集成電路基礎上的微處理器奠定了物聯網的智慧源頭;通用微處理器的計算機網絡形成了物聯網的網絡源頭;嵌入式微處理器則是物聯網的物聯源頭。
　　2 物聯網的智慧源頭
　　物聯網的智慧源頭是微處理器。萬億個微處理器以通用計算機的智慧網絡方式與嵌入式系統智慧物聯方式形成了物聯網的智慧地球特征。
　　微處理器的智慧能力體現在它的體系結構之中。微處理器中有中央處理器、指令系統、中斷系統、總線系統，這四大部件可以圓滿地實現人類的智力行為。利用中央處理器的數據處理能力，通過建模、解算、數據分析、信號處理，表現出人類智力的思考性特征;通過指令系統的程序設計，可以提供人類智力行為的多種選擇，表現出人類智力的***性特征;微處理器的中斷系統可以根據內外部條件，隨時中斷正在運行中的程序，轉而執行另外一個程序，并能在完成中斷服務后返回原來被中斷的程序中，表現出人類智力的應急性特征;處理器的快速運行，可以滿足人類智力實時性的要求;微處理器的總線系統，是微處理器內部與外部世界聯系的通道，表現了人類智力的交互性特征。人類智力的本質知識基礎上的行為能力。微處理器內部及外圍擴展的存儲器，可實現知識存儲，從而奠定了人類智力的知識基礎。由此可見，微處理器是一個具有人類智力行為能力的智力內核。
　　微處理器是數字時空量子化技術基礎上的歸一化智力內核。數字時空量子是一種與具體物質無關的0、1二值化空闖狀態和0、1二值化的開關進程。現階段數字時空量子表現集成電路中晶體管的時空狀態。集成電路中，晶體管顆粒的開、關狀態是0、l二值化空間量子，晶體管顆粒的開、關進程是0、1二值化的時間量子。
　　與具體物質無關的數字時空量子為微處理器智力內核提供了無限的技術發展前景，當硅半導體集成電路的時空量子技術走到盡頭時，人們可以尋找其他更微小的時空量子載體，如石墨稀的二維碳原子“晶體管”或電子正、反旋二值化時空狀態的“晶體管”。當具體物質轉移后，微處理器的智力結構與智力的軟件表現形式不變。 智能照明模塊系統物聯網概念及發展前景　

　3 物聯網的物聯源頭
　　物聯網唯一的物聯源頭是嵌入式系統。嵌入式系統是內含有嵌入式處理器，實現嵌入式應用的智能化電子系統。全面的物聯狀態、歸一化的物聯界面、無限的物聯應用，是嵌入式系統的歷史寫照。
　　嵌入式系統有歸一化的結構體系與全局性的物聯界面，可以嵌入到對象體系中，與物理對象耦合成一個個嵌入式應用系統。比如，與傳感器相耦合成智能傳感器，嵌入到洗衣機中成為自動洗衣機的智能控制器，嵌入到變頻空調中成為空調的變頻控制器，給嵌入式系統添加相應功能模塊以及顯示屏、鍵盤、大容量存儲器、通用接口等外設，可構成廣泛應用的手機、PDA、電子書等IT產品等。從這些形式多樣的智能化工具中，可以抽象出一個歸一化的嵌入式應用系統。如圖l所示，嵌入式應用系統有三個層次的軟、硬件結構與四個歸一化的物聯界面。
　　嵌入式應用系統的三個硬件層次是，嵌入式處理器、嵌入式系統與嵌入式應用系統。嵌入式處理器是嵌入式應用系統的智力內核，在智力內核基礎上配置四個物聯端口便成為嵌入式系統。將嵌入式系統嵌入至U對象體系中，實現對象智能化控制的電子系統，是嵌入式應用系統。
　　四個歸一化的物聯界面，是歸一化感知接口、歸一化控制接口、歸一化人機界面、歸一化信息傳輸道道。
　　(1)歸一化的感知接口
　　前向通道的傳感器接口，是嵌入式系統的輸入端日，是一個歸一化的感知接口。所有與外部世界物理信息的感知，都要經過這一端口完成物理信號到數字化信息的轉化。例如，開關信號、頻率信號要轉化成標準電平下的0、1狀態信息;模擬信號要通過A/D轉換電路轉化成二進制的數字信息。
　　(2)歸一化的控制接口
　　后向通道的控制接日，是嵌入式系統的輸出端口，是一個歸一化的控制接口。所有的對外部世界物理對象的控制，都要經過這一端口完成數字歸一化控制信息到對象系統控制信號的轉化。例如，將0、1的控制信息轉化成電平的開、關控制信號;將變頻電機的變頻控制信息轉化成PWM 控制信號;將物理對象的二進制數值控制信息通過D/A轉換電路轉化成電平控制信號，從而完成真實世界的數字歸一化控制。
　　(3)歸一化的人一機界面
　　人機通道的人一機接口，是嵌人式系統的輸入、輸出端口，是一個歸一化的人一機交互界面。多元化的人一機交互方式，如各種類型的鍵盤、顯示器、音視頻設備的人機交互等，都要歸一化成輸入、輸出端目的標準化結構與通信協議。人機通道的基礎是嵌入式系統的串行接口，以及由此衍生的各種串行總線，如I?C總線、單總線、SPI串行接口等多元化的串行輸入/輸出通道。
　　(4)歸一化的信息傳輸通道
　　通信通道的互聯接口是嵌入式系統的歸一化信息傳輸通道。為嵌入式應用系統之間、嵌入式應用系統與互聯網之間通信提供標準的通信手段 通信方式可以有多種有線與無線方式。通常，將滿足信息傳輸要求的硬件電路與通信協議棧內嵌到嵌入式系統中，或制成可在嵌入式系統外部擴展的專用通信芯片。
 

                                                       圖1 嵌入式應用系統的結構與物聯界面
　　4 物聯網的網絡源頭
　　物聯網有無限大的應用領域，物聯網應用系統則是一個與互聯網相連的局域物聯系統。物聯網的網絡源頭有互聯網的廣域網與嵌入式系統的局域物聯網。
　　(1)互聯網的廣域網
　　互聯網是全球性無限時空、無限通達的廣域網。互聯網通信沒有時空限制，也不受局部通信鏈路故障的影響。互聯網的全球性特征還表現在它遵從全球化公共利益的技術特征，按“包交換”方式連接的分布式網絡不存在中央控制，也無法把互聯網封閉在一個國家之內。互聯網的根本作用是為人們的交流服務，而不單純是用來計算。
　　構成互聯網的途徑有多種多樣，計算機網、公共電信網、有線電視網，甚至智能電網，它們都是信息網、人文網，與物理對象沒有直接聯系。
　　(2)嵌入式系統的局域物聯網
　　嵌入式系統的局域物聯網，是以嵌入式系統為核心，與物理對象相連，局部地區應用環境下，滿足TCP/IP的傳輸協議要求，具有網絡拓撲結構，動態路由的數據傳輸系統。
　　早期的單片機沒有通信總線，單片機應用系統都是單個的系統。1982年前后，Intel公司為UPI-44系列單片機配置了BIT BUS總線，其后各種總線層出不窮，如早期的BIT BUS、STD 總線，后來的RS422/485總線、現場總線、CAN 總線等。通過這些總線將一個個嵌入式應用系統連接成嵌入式系統的局域分布式物聯系統，如CAN 總線的汽車電子、機器人、工業控制、智能家居等局域物聯系統。無線數據傳輸網絡(如ZigBee)推出后，嵌入式系統才有了真正的局域物聯網，它既滿足了局域網的協議要求以及網絡拓撲結構、動態路由的數據傳輸要求，又有全面的物聯界面。
　　(3)局域物聯網與廣域網互連
　　嵌入式系統的局域物聯系統或局域物聯網受地域環境限制，與無限時空、無限通達的互聯網連接后，便形成了無限通達、無限時空應用的物聯網。例如，由CAN 總線構成的汽車電子系統是局限在一輛汽車中的局域物聯系統，當延伸到互聯網后，便可將單輛汽車納入城市交管的物聯網系統中。物聯網交管系統可隨時隨地實時地了解車輛狀況、行駛狀態、違章事件等。又如，當一個智能家居延伸到互聯網后，成為無限時空、無限通達的物聯網家居后，家居主人可以在任何時間、任何地點與家居中的物聯對象實時交互。
　　通常，局域物聯網與廣域網互連是局域網的一種上聯行為，即局域物聯網向互聯網延伸。通過局域物聯網中主控節點內含的互聯網接口，或在外部擴展一個互聯網接口芯片，與互聯網相聯。智能照明模塊系統物聯網概念及發展前景.