單片機(jī)與物聯(lián)網(wǎng)

     互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)時(shí)代，物聯(lián)網(wǎng)，也是一個(gè)時(shí)代。最近聽到一句話“只要有人的地方，就有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是當(dāng)今電子、通信、計(jì)算機(jī)、IT行業(yè)技術(shù)的大融合。如圖，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的技術(shù)組成（簡(jiǎn)單版），也就是物聯(lián)網(wǎng)的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容。

# 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之一：?jiǎn)纹瑱C(jī)/嵌入式開發(fā)

智能硬件不就是單片機(jī)嗎？說到底就是一個(gè)微控制器，現(xiàn)在出現(xiàn)的智能手表，調(diào)光LED燈，藍(lán)牙開鎖，WiFi插座等等，說到底不就是單片機(jī)開發(fā)嘛？單片機(jī)，電子和通信專業(yè)一般都會(huì)教51或AVR、計(jì)算機(jī)系接觸不到。現(xiàn)在流行的Arduino也是單片機(jī)開發(fā)的一種。

但是要做一款智能硬件，技術(shù)上只會(huì)單片機(jī)編程還是不行的。什么智能硬件，本質(zhì)上就是一個(gè)電子產(chǎn)品。所以你要開發(fā)一款能拿得出手的智能硬件，電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須要會(huì)的！

硬件設(shè)計(jì)階段：

l MCU選擇

l 電路設(shè)計(jì)（電路圖）

l 驗(yàn)證電路（面包板、萬用板）

l 電路板設(shè)計(jì)（PCB圖）

l 送工廠打板或自己做板

l 元器件、物料管理（采購(gòu)等）

l 拿到電路板后，焊接芯片和元器件、上電測(cè)試、燒寫最后版本的代碼到芯片里

如果你熟悉以上硬件設(shè)計(jì)階段，并知道要做什么事情，已經(jīng)是一個(gè)合格的單片機(jī)硬件工程師了哈~接下來就是單片機(jī)軟件工程師的事情了，單片機(jī)軟件一般都不會(huì)太復(fù)雜，有的還是不用上操作系統(tǒng)的裸機(jī)開發(fā)，做過單片機(jī)課程設(shè)計(jì)的學(xué)生都懂。

軟件設(shè)計(jì)流程：

l 確定軟件架構(gòu)（主循環(huán)？狀態(tài)機(jī)輪詢？）

l 編寫軟件

l 調(diào)試代碼（開發(fā)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(fù)雜了，如果你用的芯片高級(jí)一點(diǎn)，不是微控制器而是微處理器的話，那么就是嵌入式開發(fā)了。

# 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之二：網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

智能硬件與傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品最大的差別，就是智能硬件連上了網(wǎng)絡(luò)。要連上網(wǎng)絡(luò)，就需要用到網(wǎng)絡(luò)通信模塊及學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議——TCP/IP。

TCP/IP是一個(gè)技術(shù)的總稱，里面包含兩種協(xié)議TCP、UDP，位于網(wǎng)絡(luò)通信分層模型的傳輸層，同時(shí)也是由操作系統(tǒng)管理。而HTTP、DNS、URI等這些技術(shù)，屬于應(yīng)用層，位于TCP/UDP之上。同樣，最近物聯(lián)網(wǎng)比較流行的，針對(duì)計(jì)算能力有限的通訊設(shè)備而出的MQTT協(xié)議，也屬于TCP之上。為了讓電子產(chǎn)品有聯(lián)網(wǎng)的能力，只要在電路設(shè)計(jì)上給主控芯片連接一個(gè)通信模塊，寫好收發(fā)網(wǎng)絡(luò)指令的代碼，剩下的就是電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)了。到這里，基本是一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的雛形了，以上也是物聯(lián)網(wǎng)中基本會(huì)用到的電子和通信技術(shù)。

# 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之三：服務(wù)端開發(fā)框架

Client/Server架構(gòu)，即客戶端/服務(wù)器架構(gòu)。智能硬件連上后臺(tái)服務(wù)器后，其就是一個(gè)客戶端，一個(gè)終端。由于單片機(jī)中資源受限，實(shí)際上是不太可能用HTTP協(xié)議的，所以互聯(lián)網(wǎng)中通用的Web服務(wù)器開發(fā)并不適合這里。有的廠家會(huì)在TCP之上自定義協(xié)議，有的就移植別人做好的協(xié)議比如MQTT，CoAP等等。

服務(wù)端開發(fā)就比較復(fù)雜了。單片機(jī)/嵌入式軟件開發(fā)還好，只要學(xué)習(xí)好C語言即可打遍天下無敵手，而服務(wù)端開發(fā)，用Java還是Python呢？反正Java和Python選一個(gè)就好了，嵌入式出身的工程師，一般都會(huì)學(xué)Python。

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

到了這里，服務(wù)端開發(fā)和前面兩個(gè)技術(shù)可以作為一個(gè)分層，前面的單片機(jī)/嵌入式和網(wǎng)絡(luò)通信的開發(fā)可以算作是一個(gè)電子設(shè)備的開發(fā)，后臺(tái)工程師只要拿到了這個(gè)電子設(shè)備，知道這個(gè)設(shè)備提供了哪些接口（API），就可以進(jìn)行后臺(tái)開發(fā)了——把設(shè)備連上網(wǎng)絡(luò)，分配給它一個(gè)IP或者什么的，配置好接口及相關(guān)操作，剩下的事情就交給前端了。

# 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之四：無線自組網(wǎng)

無線自組網(wǎng)，或稱無線傳感網(wǎng)絡(luò)，這肯定是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的學(xué)生要學(xué)的一門學(xué)科，屬于通信領(lǐng)域，電子、計(jì)算機(jī)出身的人對(duì)這沒有太多的概念。無線自組網(wǎng)最典型的技術(shù)之一是ZigBee。

# 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之五：RFID

仔細(xì)觀察上面那張無線技術(shù)的圖，最右邊，NFC/RFID。對(duì)，RFID，非接觸射頻識(shí)別，也是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)重中之重的技術(shù)。

早已實(shí)現(xiàn)了的公交卡以及校園一卡通，用的就是RFID技術(shù)。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(shù)一種。

# 結(jié)語

當(dāng)然，由于物聯(lián)網(wǎng)本身就是所有技術(shù)的大融合，做電子產(chǎn)品的還要考慮產(chǎn)品外殼，不過這是結(jié)構(gòu)工程師的事情；做服務(wù)器后臺(tái)的還要考慮用戶帳號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫等，前端也要考慮如何把設(shè)備數(shù)據(jù)和操作方式優(yōu)雅的展現(xiàn)給用戶看，這些是IT程序員的事情；電池技術(shù)也需要單方面突破，超小體積、超大容量等等。

與其說物聯(lián)網(wǎng)是一種技術(shù)吧，不如說它是一個(gè)時(shí)代，物聯(lián)網(wǎng)通過對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行整合，形成一個(gè)時(shí)代的概念，是一個(gè)建立在技術(shù)基礎(chǔ)之上的時(shí)代。

將挑戰(zhàn)看成跳板，超越挑戰(zhàn)，你能跳得更遠(yuǎn)。