嵌入式Linux基础教程（embedded Linux primer）
embedded Linux primer 的中文版。由华清远见翻译。译者序如果早些看到 Christopher Hallinan的这本书,我就不会在开发过程中走那么多弯路了!人类无限膨胀的欲望促进了嵌入式的发展。回想10年前,你能想象手机可以照相吗?你能想象汽车里会安装全球定位系统吗?今天看来,这些都是多么普通的功能,因为只要调用一些函数(压缩算法)就可以实现。但是你想过吗?如果没有操作系统的支持,很多复杂的功能是无法完成的。要从事嵌入式开发,掌握操作系统的知识是必要的本领之一个不可忽视的事实是电子产品的性能不断提升,而价格却在下降。开发商越来越重视成本免费、自由的 Linux无疑是一个强有力的竞争者。凭借优异的特性和良好的发展趋势, Linux轻而易举地坐上了嵌入式操作系统的头把交椅。嵌入式系统并不见得有多么高深,但是因为嵌入式系统本身涉及了很多学科,致使很多初学者时常深感迷茫,不知道从何入手,即便是编译环境都很难搭建,更不用说调试和部署了。幸运的是, Christopher Hallinan的这部著作为我们学习嵌入式系统提供了捷径。请允许我在此使用“捷径”一词,因为我在刚刚踏入嵌入式 Linux大门时,其中的很多概念也一度让我觉得神秘而困惑。虽然网络搜索功能很强大,但是就如同迷失在一棵大树的树叶之间,你很难摸索到树十,找到正确的方向,而 Christopher Hallinan的这本书就是指引我们前进的“树干”。更可贵的是,本书每章后都提供了相关参考资料,你会很容易地查找到需要了解的内容。在如此短的篇幅内阐述嵌入式 Linux的方方面面是不可能的。但本书作者却让你在一本书中轻松地掌握了嵌入式开发的脉络,这是难能可贵的。本书内容广泛而又不乏深度,嵌入式 Linux开发的初学者和提高者都能从中获得巨大收获。本书的翻译工作由北京华清远见科技信息有限公司负责组织,拿到书后,我们的翻译团队粗略地浏览了一遍,一致认为本书的内容尽在我们的掌握之中,毕竟我们自认为在嵌入式 Linux领域小有经验。但在翻译过程中,我们渐渐改变了最初的错误的想法。看起来和写出来有很大不同。除了赞叹作者扎实的基本功外,我们更被作者高超的写作艺术深深折服。摆在我们面前最大的难题不是技术,而是如何尽可能地把作者的原意表现出来。我想,这也是衡量一本书翻译质量的关键吧!翻译的具体分工如下:王辉翻译第1章至第4章、第8章,张小全翻译第5章、第6章、第9章至第11章,其余部分及全书统稿由孙天泽完成。我要特别感谢袁文菊、吴彦波两位老师对本书所做的贡献。我希望能够代表嵌入式同行们感谢人民邮电出版社图灵公司,是他们以卓越的眼光引进了这部著作。尽管我们做了充分的准备,但是受能力所限,译文中仍难免存在一些错误,还请读者批评指正。最后,祝读者能通过学习本书获得较大的提高序计算机无处不在!在过去大约25年中,只要不是与世隔绝的人就肯定不会对此感到大惊小怪。现在,计算机不仅占据了我们的桌面,进驻了我们的厨房,而且越来越多地进入到我们的生活场所,即便是在微波炉、电烤箱、移动电话和便携式数字音乐播放器中也出现了它的身影。选择本书的读者肯定已经了解了不少,但还想学习更多的嵌入式系统知识。就在不久前,嵌入式系统还不是很强大,它们运行具有特殊目的、专用的操作系统,而这些操作系统与工业标准的系统有很大不同(而且,它们也更难于开发)。现在,嵌入式系统即使在功能上不比家用计算机强大,但至少也与其相当(例如高端游戏终端)。伴随着这种强大的功能,运行 Linux等成熟操作系统的能力也呼之欲出,在嵌入式产品中使用 Linux这样的操作系统变得具有非常大的意义。一个庞大的开发者社区更使得这一切成为可能。开发环境和部署环境惊人相似,这也使得程序员的生活变得更轻松。现在我们既有由虚拟内存系统提供的保护地址空间的安全性,又有多用户的能力和灵活性。真是不老少了。出于这个原因,全世界的公司都在许多设备中选择使用Iinuⅸx,如PDA、家庭娱乐系统,甚至移动电话——不管你信不信!这本书很令我振奋。它为那些想在嵌入式系统中使用 Linux的开发人员提供了极好的学习路线指导。本书内容简洁、准确,组织合理, Christopher的知识和见解贯穿全书,你不仅能得到很多信息和帮助,也能获得阅读的乐趣。我希望在你学习的同时也能感受到这种乐趣,我自己已经感受到了。Arnold Robbins著名 Linux专家)虽然 Linux方面己经有很多好书,但是没有哪一本书能为嵌入式 Linux开发人员提供广泛的信息和建议。当然,有一些非常优秀的书籍介绍了 Linux内核和 Linux系统管理等方面的知识,本书也参考了许多我认为在同类书中最优秀的著作。本书的大部分素材取自我在这些年来收到的一些开发工程师提出的问题,当时我的职位是嵌入式 Linux顾问。现在我是 Monta vista software公司的现场应用工程师,该公司是嵌入式 Linux发行厂商的领跑者。即便对于很有经验的软件工程师来说,嵌入式 Linux也带来了一些特殊的挑战。首先,那些具有多年实时操作系统(RTOS)开发经验的工程师很难把思维转换到 Linux上;其次,有经验的应用程序开发人员通常很难理解多种开发环境的复杂性。虽然这只是一本面向刚接触嵌入式 Linux开发人员的基础读物,但是我确信有经验的嵌入式Linux开发人员也一定能从中找到有用的提示和技巧,这些可是我花费多年积累总结出来的。给嵌入式Lnux开发者的实用建议书中包括了我的一些观点。作为一名嵌入式工程师,要跟上嵌入式 Linux环境的快速发展,你需要知道这些观点。本书没有重点讲解 Linux内核内部原理,在谈论内核的章节中侧重从项目角度介绍内核,你可以阅读专门介绍内核内部原理的著作来了解相关知识。通过本书可以学习内核源码树的组织和布局,了解组成内核映像的二进制文件组件以及如何加载它们,它们在嵌入式系统中的作用等知识。图5-1是我最欣赏的一幅图,它形象地说明了合成内核映像的构建过程。本书的一些章节讲述了构建系统的工作原理,以及怎样将满足项目需求的定制的内核变化加载到内核中。你会了解用于驱动不同体系结构配置的机制和 Linux内核源码树的特性;更重要的是,掌握如何修改系统使之满足自己的需求。除此之外,我们还深入探讨了内核命令行参数机制,介绍了它是如何工作的,如何根据需求配置内核运行时行为,如何扩展系统功能,如何导航内核源代码,如何为相关嵌入式系统的不同任务配置内核。其他内容还包括嵌入式项目中一些非常有用的提示和技巧,内容涵盖了引导装入程序、系统初始化、文件系统和闪存、内核调试技巧以及应用程序调试技巧等。2前言读者对象本书需要读者具有一定的C语言编程基础,对局域网和因特网有基本的了解,理解IP地址的概念以及P地址在简单局域网中的用法,还需要理解十六进制和八进制编码方式以及它们常见的用法。本书也涉及一些C语言编译和链接中较为深入的概念,所以如果你能粗略复习一下C语言链接器的概念就更好了。同时,了解 GNU make操作和语法对于阅读本书也很有帮助。本书不是什么本书不是一本详细介绍硬件的指南。嵌入式开发者所面临的困难之一就是现在硬件设备之间有巨大的差异。一款集成部分外围设备的现代32位处理器,其用户手册动辄就有1000页,这没有捷径可走。但从程序员的角度看,如果需要理解硬件设备,你必须花费大量时间研读硬件数据手册和参考指南,同时要花费更多的时间编写和测试这些硬件设备的工作代码这也不是一本讲述 Linux内核和内部原理的书。从本书中无法学到用来实现 Linux虚拟内存管理策略和过程的内存管理单元(MMU)的精深知识。已经有许多关于这个主题的优秀书籍,我建议你翻阅每章后面的“参考资源”排版约定文件名和代码采用 Courier字体,需要读者输入的命令使用加粗 Courier字体。新术语或重要的概念使用楷体加以强调路径名前如有3个点则表示众所周知但未明确指定的顶层目录。上下文不同,顶层目录也会不同,但大多数情况下是指Linuκ内核源码目录的顶层。例如,,/arch/ppc/ kerne1/ setup.c表示 setup.c文件位于 Linux内核源码树的体系结构分支上。实际路径可能是/sandbox/linux. 2.6.14/arch/ppc/kernel/setup. co本书结构第1章简要介绍了 Linux被迅速应用在嵌入式环境的驱动因素,介绍了与嵌入式 Linux相关的几个重要的标准和组织。第2章介绍了许多与后几章所构建的嵌入式 Linux相关的概念。第3章将站在更高的层面了解用于构建嵌入式 Linux系统的流行的处理器和平台,介绍了从主要处理器厂商精选的几款产品,以及几乎所有主流的体系结构。第4章从略微不同的角度审视 Linux内核。这里没有重点讲解内核理论或其内部原理,只是介绍了内核的结构、布局和构建结构,目的是使读者从一开始就能学习这门庞大的软件工程项目。更重要的是,要知道哪些内容是必须重点关注的,包括对内核构建系统的详细讲解。第5章详细说明了 Linux内核的初始化过程。你可以学习到与体系结构和引导装入程序相关前言3的映射组件,是如何拼接成适合下载到闪存的内核映射,并最终通过嵌入式系统的引导装入程序启动的。从这一章学到的知识将帮助你自定义 Linux内核,使之可以满足你自己的嵌入式应用的需求。第6章继续讲述初始化过程。当 Linux内核完成自身初始化后,应用程序将根据预先确定的方式继续初始化过程。读完这一章以后,你就具备了自定义用户空间应用程序启动顺序的知识。第7章主要介绍引导装入程序及其在嵌入式 Linux系统中的作用。这一章以现在流行的开源引导装入程序U-Boot为例,说明了移植的概念;还简要介绍了其他几种现在使用着的引导装入程序,以便用户有特殊需求时可以有多种选择第8章介绍了 Linux设备驱动程序模型,提供了很多进行设备驱动程序开发的背景资料,这些资料都在“参考资源”中列出。第9章列举了目前嵌入式系统中使用的一些流行的文件系统,包括在闪存设备上最常用的JFFS2文件系统。这一章还简要介绍了如何创建自己的文件系统映像,这也是嵌入式 Linux开发人员所面临的一项艰巨任务。第10章介绍了MTD( Memory Technology Devices,内存技术设备)子系统。MTD是 Linux文件系统和硬件内存设备(尤其是闪存)之间一种非常有效的抽象层。第11章介绍了 Busy Box,它是我们构建小型嵌入式系统最常用的工具。这一章讲述如何根据特殊需求对 Busy Box进行配置和构建,随后介绍了仅使用 Busy Box环境完成系统初始化的全过程。附录B列举了最新版本 Busy Box提供的命令。第12章详细介绍了典型交叉开发环境的特殊需求。这一章所介绍的一些技术能有效地提高嵌入式开发人员的工作效率,例如强大的NFS根目录挂载开发配置。第13章介绍了一些有用的开发工具。介绍了使用gb进行调试,包括核心转储分析;并通过示例介绍了 strace、1 trace、top和ps,以及内存剖析工具 mtrace和dma11oc。这一章最后介绍了更重要的一些二进制实用工具,如 reade1f等。第14章深入探讨了一些 Linux内核的调试技术,介绍了内核调试器KGDB的用法,提出了gdb和KGDB组合使用的许多调试技巧。这一章涉及的内容还包括硬件JAG调试器的用法,以及当内核无法启动时的一些故障分析技巧。第15章把调试环境从内核转移至应用程序。这一章继续完善前两章用到的gdb示例,讲述了多线程和多进程的调试技巧。第16章介绍了将 Linux移植到自定义开发板的相关问题。这一章通过一个简单的示例,逐步说明了Linx内核移植到 PowerPC板的详细过程,还讲解了几个困扰 Linux内核移植方面新手的重要概念。读完本章后,会同第13章和第14章提出的技术,你应该能够对自己的开发板进行移植工作。第17章介绍了嵌入式 Linux中一个令人激动的发展:通过配置 CONFIG_R选项实现实时。这里介绍的特性通过RT选项得以实现,同时还介绍了如何在设计中使用这些特性。这一章也介绍了在应用程序中测试延时的技巧。附录内容包括U-Boot可配置命令、 Busy Box命令、 SDRAM接口的注意事项、开源开发者4前言的资源、BDI2000调试器的配置文件范例。BD2000是目前很流行的硬件JTAG调试器其他如果你能够边看书边在 Linux工作站上动手实验,将会从书中得到最大的收获。可以找一个较旧的x86计算机完成嵌入式系统实验。如果有条件能连接其他体系结构的平台进行实验就更好了。你将受益于学习到大型代码库(如 Linux内核)的布局和组织,在浏览内核并亲自动手实验时,能学到一些更重要的知识和经验。看一下本书使用的代码并试着理解书中的示例,要使用不同的设置方案、配置选项和不同的硬件设备进行实验。除可获得丰富的知识,还充满了乐趣!版权说明本书使用的开源代码的版权归很多个人或公司所有。复制代码遵循了GNU公共许可,即GPL。致谢我由衷地敬佩开源软件工程师的崇高精神,深深地折服于我们社区中远远超过我的天才们。在本书的创作过程中,我向 Linux和开源社区的很多人提出了大量问题,大多数问题都能很快得到答案,而且还经常获得鼓励。我要向Linuκ和开源社区中帮我解答问题的朋友致以真挚的谢意(排名不分先后):Dan malek为第2章的部分内容提供了创作灵感。Dan Kegel和 Daniel Jacobowitz耐心地帮我解答了关于工具链的问题。Scott Anderson提供了第14章中gdb宏的最初的思想。Brad Dixon不断地用他所掌握的知识挑战和扩展我的技术洞察力George Davis帮我解答了ARM的问题。Jim Lewis为我提供了关于MTD的意见和建议。Cal Erickson帮我解答了关于gdb用法的问题。John Twomey就第3章内容给出了建议。Lee revell、sven- Thorsten dietrich和 Daniel walker就实时 Linux的内容提供了建议。非常感谢AMCC、 Embedded planet、 Ultimate Solutions和 United Electronic Industries公司,它们提供了示例硬件。感谢我的公司 Monta vista,允许我进行这次与工作无关的创作,并且提供了一些软件示例。在创作过程中,还有很多人贡献了他们的想法,并给予我鼓励和支持,我也非常感激我要诚挚地感谢最初审阅本书的团队,他们迅速地阅读了每一章,提供了极好的反馈、注释和想法。谢谢 Arnold Robbins、 Sandy Terrace、 Kurt Lloyd和 Rob Farber。还要感谢 Amold帮助我这个写作新手学习撰写技术图书的规则。虽然我已经努力排除每处错误,但错误肯定还会存在,前言5这都归昝于我。感谢 Mark L.Taub使本书得以完成,感谢他的鼓励和无限的耐心。还要感谢制作团队,包括Kristy Hart、 Jennifer Cramer、 Krista Hansing和 Cheryl Lenser最后,还要把最特别、最衷心的感谢献给 Cary Dillman,在我撰写本书时她阅读了每一章,整个创作过程中都有她的不断鼓励和重要的贡献Christopher hallinan目录第1章引言……………………………………参考资源…………………………221.1为什么使用Lnux……1第3章处理器基础12嵌入式 Linux现状…31单机处理器2313开源和GPL……………………………14标准和相关机构22333.1.1IBM970FX3. 1.2 Intel Pentium14.lLSB…3. 1.3 Freescale14.2OSDL…33.14配套芯片组,1.5小结…………………43.2集成化处理器:片上系统………………27参考资源“3.2.1 PowerPC…………27第2章嵌入式初体验…53.2.2 AMCC PowerPC……………………272.1需要嵌入式系统吗…………………………53. 2.3 Freescale PowerPC.……3022嵌入式系统剖析……63.24MPs…322.1典型嵌入式 Linux系统设置3.2.5 Broadcom MIPS222启动目标板…………3.2.6 AMD MIPS……34223启动内核……………………93.27其他类型的MIPS…………3522.4内核初始化概述……103.2.8ARM……………35225第一个用户空间进程:init…113.29TARM………………………352.3存储的思考……23.2.10 Freescale arM………………37231闪存…123.2.11 Intel ARM XScale………………37232NAND闪存………………133212其他ARM………………………38233闪存的用途………143213其他体系结构…………38234闪存文件系统1433硬件平台……………………………38235存储器空间………………1533.1 CompactPCI…382.3.6运行上下文…………………………163.32ATCA……………………………39237进程中的虚拟内存………1734小结……………………………3923.8交叉开发环境…………19参考资源………………………4024嵌入式Liux的发行版…20第4章Lnux内核不同视角41241 Linux商业发行版……………214.1背景知识242 Linux自定义发行版………………214.1.1内核的版本………422.5小结……………………………214.1.2内核源码库………………43
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西门子MindSphere技术白皮书
西门子MindSphere技术白皮书西门子MindSphere技术白皮书白皮书| MindSphere简介物联网(oT)两门子预测物联网(oT)将带来巨大的机遇。物联网的价值在于连接真实世界和虚拟的数据世界。数字化转型将开辟新的业务模式。在物联网中,数丨亿物品都有其地址,并与玍联网相联。它们可将数据传送至厶进行处理,并可通过应用程序进行管理和控制。计算机的微型化、传感器的廉价化、网终的无所不在性和“智能”设备的可用性越米載高,将使这一情景变成现实。其应用示例涵盖了从网络车辆到健身数据跟踪工具,从智能家居刭智能农业等领域在软硬件结合方面,西门了的成功经验举世公认-包括生产、铁路管理、交通管理和分布式供电系统等领域的自动化解决方案。这些均是必须有监视和控制功能的复杂系统:它们具备真实世界和数字世界中的组件,通常涉及关键的基础设施。此类领域的客户对数据安仝性、可靠性、耐用性和保护性的期望非常高。此外,他们还希望采用数字化技术在不损害现有系统的前提卜加强有设备的功能。这止是西门了为什么要详绀描述物联网概念在⊥业上的应用。在这种方案中,设备和机器(例如,由西门」子生产的)以及它们在系统中的交互处于数字互联工业应用的中心地位。西门子正在将这一方案用于大量项日中。具体示例包括:汉堡、哥德堡和斯德哥尔摩正在使用的电动公交车充电系统。在该系统中,公交车内部的电气组件、快速充电站和受电弓等全鄙组件均通过Web进行通信并对充电过程实施协同。圣彼徳堡的供水管网优化项目。它通过一个智能传感器网络来帮助检测滴漏并将泵的能耗降低至最低程度。项日的重点在于集成已有的控制系统。现在,位」维也纳阿斯城滨湖的廾发项目凵经成功地将智能变压器用」智能电网智能城市能源管理风力发电mrm有了电力和天然气数字化工厂loT发电服务过程工业与驱动汽车楼宇技术医疗本白皮书的发有者:西门子生命周期管理软件公司-非限制性文档白皮书| MindSphere物联网是西门子数字化战略的基石。物联网已具备技术可行性,该方案也具各可转让性;所有这一切为西门子公司及其在各个行业的客户开创了全新的业务机遇-无论这些客户属于能源公用设施、交通控制、楼宇、制造业还是其它工业领域。数字化随着世界互联程度的日益提高,数字化(采用数字技术实现ψ务运营方式的转换)已经成为保持公司竞争力的关键技术手段。数宇化有望降低生产成木,提高生产质量、生产灵活性和生产效率,缩短对客户需求和市场需求的响应时间,同时,还开创了全新的创新性业务机遇数字企业已经成为现实;公司正通过数字化转型获得利润和发展机遇-这一过程要求整个价值链都实现无缝数据集成。产海量数据的数十亿智能设备正在推动例如工业4.0和物联网等创新技术。如何将这些数据转变成价值是一个关键的成功因索西门子正在利用基于电气化、自动化和数字化的数字技术应对这些挑战。数字化西门子数字化服务西门子软件Mind Sphere自动化只面采用数字化增强的电气化和自动化电气化@数字化进程正在重塑各个工业领域。随着计算、物联冈和其它相关技术的迅猛发展,企业现在可以实时采集、分析大数据,从中获得可以引导业务决策的可付诸行动的信息。西门子在自动化和电气化领域的经验和专家知识正在帮助企业应对这些挑战数字化是一个关键的技术手段,可让企业在未持续保持竞争力。这既适用小型公司,也适用只备全球性业务的大公司。日益变短的创新周期,意味着上业企业必须持之以恒地缩短产品丌发和产品生产吋间。这要求在整个价值链-从产品构想到实际产品直到产品维修-都实现无缝数据集成。利用数字化提供的机遇更快、更灵活地响应客户的需求,将公获得市场优势。白皮书发布者:西门子生命周期管理软件公司-非限制性文档白皮书| Mind Sphere西门子惠及客户的整个价值链数据分析实现更高水平的生产率和上市时灵活性和适应性可用性和效率。人工智能设计和工程组态自动化和运营维护和服务]仿真1具C云和平台技术安全连接网络安全确保工业级网络安全作为一个全球性制造企业,西门子对客户的理解绝对不会局限于表面层次。西门子依托自有经验理解客户如何才可以更快、更灵活地以最髙效率和最佳质量将产品推向市场-换句话说,就是通过产品硏发的虚拟世界与真实的制造世界之间的完美协同。四门子是当前市场中哐—一个集最新产品生命周期管理软件、功能强大的自动化技术和服务于一身的公司。凭借在世界各地安装的数以百万计西门子设备(3000万个自动化系统、7000万个智能仪表、80万个关联品),西门子及其合作伙伴可利用 MindSphere丰富的应用程序接口(AP)开发高价值应用,并基于深厚的行业知识和经验交付数字化服务设计和程组态自动化和运营维护和服务西门子软件西门子数字化服务Mind sphere-物联网操作系统采用数字化增强的电气化和自动化数字化双胞胎除了连接西门子设备外,客户还利用西门子软件来设计、仿真和生产数以百万计的、支持物联网的产品。这些产品涵盖高技术电子产品、消费类产品、汽车、航空航天和其它大量工业领域。西门子是产品生命周期(PLM)软件和制造运营管理(MOM)软件的仝球领先供应崗。其系统和服务遍及仝球,分发的授权超过1500万个,全球客户数超过了140000个-全球尚没有哪一个物联网提供商可以像西门子一样地通过用于产品、生产和绩效的全数字化双孢胎推动闭环创新5本白皮书的发有者:西门子生命周期管理软件公司-非限制性文档白皮书| MindSphereMindsphereMind Sphere是西门子推出的、基于云的开放式物联网操作系统。融合真实世界与数字化世界,使利用强大的工业应用和数字化服务驱动商业成功成为可能。 MindSphere的开放式半台即服务(PaaS)使卡富的合作伙伴生态系统开发和交付新应用成为可能。将数字化和物联网数据转化为生产运营成果是 Mindsphere的核心驱动力。基于 MindSphere构建的高价值行业应用,可通过基于最佳实践解决方案获得重人成果。此外,个业还可利用 Mindsphere将产品的构思、实现和利用封閉成一个环,将运营数据无缝集成到整个价值链中-不仅可以提高运营效率,而且还可以实现仿真和测试结果与实际观察结果之间的比较。本白皮书从四个重要的方面描述 Mind Sphere的功能和优点:快速、方便地融合真实世界与数字化世界基于开放的半台即服务(PaS)创造强大的合作伙伴生态系统利用强大的领域专用行业应用和数字化服务推动业务成功采用全数字化双胞胎实现无与伦比的闭环创新Mind Sphere作为完整数字化战略的一部分,可以探索新的解决问题的方法,计仚业思考创新性的商业模式。白皮书发布者:西门子生命周期管理软件公司-非限制性文档白皮书| MindSphere融合真实世界与数字化世界目前互联网上连接了80亿个设备。2030年,这一数字将达到10000亿。水源:2016世界经济论坛互联是物联网领域的主要话题之一。全球已经安装了数百万个西门子设备、资和自动化系统。这些设备、资产和自动化系统涉及到电丿发电、能源管理、交通运输、工业牛产以及楼宁技术等领域。人多数情况下,可以获取特定场景下的数据,但尚能挖掘其中的价值。西门子将向现有系统提供插件和扩展程序,使Mind Sphere可以方便地连接这些插件和扩展程序以利用这些数据西门子一直稳定地交付数百万个新型设备、资产和自动化系统。这些设备、资产和自动化系统在交付时就集成了 MindSphere连接功能,因此,安装后即可获得数据产生的价值。借助开放通信标准,其它供应商提供的设备、资产和自动化系统也可以将数据传送全 MindSphere。这确保同·方法的可用性,并可以对数据分析技术采用此前无法使用的组合运用。除了西门子系统外,采用西门子PLM数字化企业软件套装和制造软件进行产品设计、开发和制造的企业也可为其客户提供数十亿个文持物联网功能的产品,例如笔记本电脑、计算机、电视、汽车、卡车、飞机、重型设备、健身设备和白色家电等产品。这些产品中的物联网数据源自大量各种不同数据源。西门子展望Mind Sphere将连接大量各种不同物联网源设备,从而可以收集这些产品的相关数据,并将其用于MindSphere应用。Mind Sphere1回交通运输能源管理运营公月设备个可持续性本白皮书的发有者:西门子生命周期管理软件公司-非限制性文档白皮书| MindSphere可以连接到 MindSphere上的设备类型几乎是无穷无尽的,并且 MindSphere将会支持大多数主流开放连接标准能源例如,涡轮机、风力发电机、蓄电池、智能电表、变电站、压缩机交通运输例如,火车、地铁车站、船舶、卡车、行李车、集装箱工业生产例如,机床、输送机、控制裝置、传动装置、泵、阀楼宇技术例如,采暖、通风、空调、照明、门禁安全、消防安全医疗例如,医疗设各、植入设备、医院其他例如,农业、智能家居、零售髙价值App将利用米自各种不同源的数据向 Mindsphere用户提供独特的价值。Mind Sphere采用了简洁、清晣的结构,可以使用户忺速地将其资产连接到云,并从其物联网数据获得相关价值。SIEMENS3∷∴∷ MindSphere∷∷为了实现用户数据端至端的集成,仝业首先必须将其资产连接到数字化世界。⊥厂、机器和系统所产生的原始数据,如果事先没有对其实施连接、采集和管理,将不能得到全方位的深入分析MindConnect,轻松实现安全连接为了简便、安全地将资产连接到 MindSphere,西门子提供了系列丰富的 MindConnect组件。 Mind Connect组件是软件和庋或硬伫解决方案,它们使即插即用连接成为可能,从而可以收集相关数据,例如将能量计、移动设备(火车等)、空调、各种传动装置和输送系统的状态数据按设定的间隔传输到 Mind Sphere。这使得仝业可以快速、经济地收集性能数据,并将它们发送给 MindSphere以进行分析。白皮书发布者:西门子生命周期管理软件公司-非限制性文档白皮书| MindSphereMindSphere可使客户可以快速展开相关工作Mind Sphere可以帮助客户快速实现其数字化商业模式。无需编程技术,也个需要关停设备每个客户都有一个可定制型登录功能。主页面简洁、清晰,仅显示建立连接时所需要的功能(“资产组态"( Asset Configuration)、管理员客户端与用户登录功能(“客户管理( Customer Management)和"用户管理”( User Management))和 MindApp利用 Mind connect组件的即插即用连接,客户可以快速地使用 MindSphere。貝体过程如下设置并连接 Mindconnect组件组态需要发送给 MindSphere的数据利用集成有规则引擎的 Fleet Manager进入第一个界面并定义相关操作SIEMENSInghuiyf-Lfe23第1步迕接|获得 MindSphere用尸帐号,接收数据接入网关并将它集成到机器/备中第2步组态|利用 Mind Sphere对数据采集功能,连接和可视仁分析器进行组态第3步正棠使用|监视全部设备的健康状念信息:采用 Fleet Manager查看详细的信息MindSphere使客户可以快速展开相关工作开放式连接标准开放的标准和接∏使得从各种不同制造商所生产的资产、设备和系统抉得相关数据成为可能。 Mind connect基于已经建立的工业标准确保可以进行可靠的、独立于制造商的通信。这些标准中有一个名为OPC统架构(○PCUA)标准。该标准是由OPC基金组织制定的、用于实现工业自动化交互性的机器-机器通信协议。对于本文此前描述的各种不冋资产类型的其它标准和协议,将由西门子或其合作伙伴提供相应支持。Mind connect软件具备良好的可扩展性,可以方便地适应各种不同资户类型、协议和通信标准。通过这些扩展, MindSphere客户可以对两门子和其它第三方支持 MindSphere的资产实施全球性访问,并通过嵌入式连接或辅助连接高效地从中提取数据。这将给各种供应商制造的各种资产连接至 MindSphere提供了无尽的可能性。此外, Mind connect库还可协助开发人员将定制型软件代理连接至 Mind connet ap:·库的代码很短,可以方便地集成第三方设备资产·可以定制数据采集功能本白皮书的发有者:西门子生命周期管理软件公司-非限制性文档白皮书| MindSphere·可将数据直接发送给 Mind Sphere,无需掌握任何 Internet协议知识可以简化 MindSphere的通信与调试过程。安全通信Mind connect组件采用了相关安全机制,只允许连接 MindSphere平台并将数据发送给该平台。它通过安全证书验证识别 Mind Sphere后端。对于 Mind connect组件所采用的证书和密钥,通过证书和密钥管理措施进行处理。登录期间, Mind cannect组件必须通过 MindSphere的认证过程。该认证过程完成后,双方即就后续通信所采用的加密密钥达成一致。因此, Mind Sphere平台被设计成只接收来自合法 Mindconnect组件的数据:合法 Mindconnect组件指登录期间成功地完成了认证过程的 MindConnect组件与 MindSphere进行加密通信随着数字化稈度的日益提高,综合性应用安全方案的重要性也越来越人。对于纵深防御,西门子按照丨SA99EC62443和面向工业的信息安全标准lsO27001/BS的建议提供了一种与信息安全、网络安全和系统完整性有关的多层方案。通信数据始终采用不低于256位的 SSL/TLS进行加密。Mind connect组件与 MindSphere平台之间的全部通信都采用传输层安全(TLS)1.2标准进行加密。对于TLS的组态,将会定期检查,使其符合适用的西门子信息安仝指南。这有助于防止中间人攻击和对Mindsphere平台通信实施的各种篡改行为。例如, Mind Connect nano只通过已经建立的、连接至 MindSphere平台的 Https对外连接进行基于Https的、与防火墙友好的互联网出站通信( Https端口443)(该连接的建立由 Mindconnect nano而非 MindSphere半台发起)。即使史新了 Mind connect nano上的固件,仍然遵守“仅出站”规则。最高机密性MindSphere客户是数据的拥冇人,并负责控制杈限级别。 MindSphere提供髙安全数据环境,允诈数据拥有者可对数据访问权限级别进行完全控制。数据保存在由领先的云数据中心合作伙伴(aS)提供的高安全基础设施中。这些专业的laaS提供商可以提供比典型的现玚和本地数据存储设施高得多的安全标准。此外,还通过分离租用者对数据访问权限实现严格管理,从技术上仅允许已经分配的租用拥有者(数据拥有者)进行数据访问。Mind Sphere开发时将数据安全冒于最高优先级,设计了访问保护、分段和加密通信、防篡改保护和机密性保护等功能。客户可确信对自凵的数据进行完仝的访闩控制。白皮书发布者:西门子生命周期管理软件公司-非限制性文档
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