理论教育 物联网技术中的CPS与嵌入式系统

物联网技术中的CPS与嵌入式系统

时间:2023-11-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:在技术构成上,虽然嵌入式系统是依照软硬件协同理念进行开发和设计的,但CPS中计算单元和物理对象的结合与传统的软硬件协同技术不同。而CPS要解决如何在时间和空间多维异构环境下的大范围复杂巨系统的系统一致和高效等问题。这些问题正是CPS旨在避免和解决的。然而,虽然存在以上几大不同,CPS的核心却离不开嵌入式,可以将CPS技术视为对现有嵌入式技术的完善与优化。

物联网技术中的CPS与嵌入式系统

在技术构成上,虽然嵌入式系统是依照软硬件协同理念进行开发和设计的,但CPS中计算单元物理对象的结合与传统的软硬件协同技术不同。CPS要求硬件中一定要包含Cyber组件。软硬件协同的目的是为了提供一个稳定的集成环境,以便通过在物理设备中嵌入一定的计算设备和相应的软件来增强嵌入式系统的功能。而CPS中Cyber-Physical集成是为了使系统更好地适应周围不确定的、动态发展和变化的环境,更注重计算资源与物理资源的深层耦合、协调同步,以及资源的有效利用等问题。在控制实现上,嵌入式系统的控制大多是基于连续动态反馈实现的,往往忽略实现过程中的细节问题,比如模式转换、错误检测、时间约束等问题。在系统实时监控上也常采用基于事件的设计方法,但该方法对于稳定性、短暂恢复和参数变化等随时间动态变化的问题无法实现有效监控。CPS需要面对的是更为复杂的应用程序,比如大型安全系统、自治系统和多智能体系统,这些系统往往具有分布式混杂系统的特性,需要精密的数字化控制算法。因此,单纯从工程化的角度,利用现有基于测试的嵌入式平台是不够的,可考虑在CPS中采用基于多模型的设计结构来替代传统基于事件的结构。在产品开发应用上,首先,嵌入式软件主要面向小型计算机的设计,对应的问题也是在有限资源环境下的优化。而CPS要解决如何在时间和空间多维异构环境下的大范围复杂巨系统的系统一致和高效等问题。其次,嵌入式系统是封装式的,一旦和具体应用结合在一起,它的升级换代也必须和具体产品同步进行,导致了系统不够灵活,平台兼容性和适用性较差,系统更新换代的代价较大。这些问题正是CPS旨在避免和解决的。然而,虽然存在以上几大不同,CPS的核心却离不开嵌入式,可以将CPS技术视为对现有嵌入式技术的完善与优化。(www.daowen.com)

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