單片機與物聯網

     互聯網是一個時代，物聯網，也是一個時代。最近聽到一句話“只要有人的地方，就有物聯網技術”，物聯網技術是當今電子、通信、計算機、IT行業技術的大融合。如圖，物聯網技術的技術組成（簡單版），也就是物聯網的主要學習內容。

# 物聯網技術之一：單片機/嵌入式開發

智能硬件不就是單片機嗎？說到底就是一個微控制器，現在出現的智能手表，調光LED燈，藍牙開鎖，WiFi插座等等，說到底不就是單片機開發嘛？單片機，電子和通信專業一般都會教51或AVR、計算機系接觸不到。現在流行的Arduino也是單片機開發的一種。

但是要做一款智能硬件，技術上只會單片機編程還是不行的。什么智能硬件，本質上就是一個電子產品。所以你要開發一款能拿得出手的智能硬件，電子系統設計必須要會的！

硬件設計階段：

l MCU選擇

l 電路設計（電路圖）

l 驗證電路（面包板、萬用板）

l 電路板設計（PCB圖）

l 送工廠打板或自己做板

l 元器件、物料管理（采購等）

l 拿到電路板后，焊接芯片和元器件、上電測試、燒寫最后版本的代碼到芯片里

如果你熟悉以上硬件設計階段，并知道要做什么事情，已經是一個合格的單片機硬件工程師了哈~接下來就是單片機軟件工程師的事情了，單片機軟件一般都不會太復雜，有的還是不用上操作系統的裸機開發，做過單片機課程設計的學生都懂。

軟件設計流程：

l 確定軟件架構（主循環？狀態機輪詢？）

l 編寫軟件

l 調試代碼（開發板或自己搭建好的電路）

l 燒寫最終版本的代碼到電路里

這些都不算復雜了，如果你用的芯片高級一點，不是微控制器而是微處理器的話，那么就是嵌入式開發了。

# 物聯網技術之二：網絡通信協議

智能硬件與傳統的電子產品最大的差別，就是智能硬件連上了網絡。要連上網絡，就需要用到網絡通信模塊及學習網絡通信協議——TCP/IP。

TCP/IP是一個技術的總稱，里面包含兩種協議TCP、UDP，位于網絡通信分層模型的傳輸層，同時也是由操作系統管理。而HTTP、DNS、URI等這些技術，屬于應用層，位于TCP/UDP之上。同樣，最近物聯網比較流行的，針對計算能力有限的通訊設備而出的MQTT協議，也屬于TCP之上。為了讓電子產品有聯網的能力，只要在電路設計上給主控芯片連接一個通信模塊，寫好收發網絡指令的代碼，剩下的就是電子產品設計了。到這里，基本是一個物聯網產品的雛形了，以上也是物聯網中基本會用到的電子和通信技術。

# 物聯網技術之三：服務端開發框架

Client/Server架構，即客戶端/服務器架構。智能硬件連上后臺服務器后，其就是一個客戶端，一個終端。由于單片機中資源受限，實際上是不太可能用HTTP協議的，所以互聯網中通用的Web服務器開發并不適合這里。有的廠家會在TCP之上自定義協議，有的就移植別人做好的協議比如MQTT，CoAP等等。

服務端開發就比較復雜了。單片機/嵌入式軟件開發還好，只要學習好C語言即可打遍天下無敵手，而服務端開發，用Java還是Python呢？反正Java和Python選一個就好了，嵌入式出身的工程師，一般都會學Python。

Python服務器端的開發框架種類繁多，Web開發的有Django、Flask、Tornado Web Server，TCP服務器可以用Twisted，等等。MQTT有已經做好的服務器，像這樣的服務器不用自己開發，直接部署即可。

到了這里，服務端開發和前面兩個技術可以作為一個分層，前面的單片機/嵌入式和網絡通信的開發可以算作是一個電子設備的開發，后臺工程師只要拿到了這個電子設備，知道這個設備提供了哪些接口（API），就可以進行后臺開發了——把設備連上網絡，分配給它一個IP或者什么的，配置好接口及相關操作，剩下的事情就交給前端了。

# 物聯網技術之四：無線自組網

無線自組網，或稱無線傳感網絡，這肯定是物聯網專業的學生要學的一門學科，屬于通信領域，電子、計算機出身的人對這沒有太多的概念。無線自組網最典型的技術之一是ZigBee。

# 物聯網技術之五：RFID

仔細觀察上面那張無線技術的圖，最右邊，NFC/RFID。對，RFID，非接觸射頻識別，也是物聯網技術重中之重的技術。

早已實現了的公交卡以及校園一卡通，用的就是RFID技術。RFID可讀可寫，所以公交卡、校園卡的錢能存在卡里面。NFC，也是RFID的技術一種。

# 結語

當然，由于物聯網本身就是所有技術的大融合，做電子產品的還要考慮產品外殼，不過這是結構工程師的事情；做服務器后臺的還要考慮用戶帳號數據庫讀寫等，前端也要考慮如何把設備數據和操作方式優雅的展現給用戶看，這些是IT程序員的事情；電池技術也需要單方面突破，超小體積、超大容量等等。

與其說物聯網是一種技術吧，不如說它是一個時代，物聯網通過對相關技術進行整合，形成一個時代的概念，是一個建立在技術基礎之上的時代。

將挑戰看成跳板，超越挑戰，你能跳得更遠。