搞物联网开发设计，这些技术得懂！.doc

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1、搞物联网开发设计，这些技术得懂！　　不管是从商业模式导出的业务模型，还是从技术发展的角度看，文本都倾向于将物联网技术构架看作是互联网技术构架的延展。而与这个观念对立的，是传统嵌入式软件开发的视角。　　简单来说，目前的互联网技术构架主流是大前端与后端两个世界：大前端包括Web的JavaScript技术、Android和iOS技术，着眼于解决用户交互；后端包括数据库、服务构架、运维等，着眼于解决存储、业务逻辑、安全与效率等。当然，现在前后端技术争相更新，比如业务逻辑前置化、微服务构架、JavaScript全栈化等新的解决方案也开始模糊前后端的差异。　　而物联网设备端的引入，着实让这些技术有点难以归

2、类，从业务性质上物联网是另外一种前端或是前端的延伸，比如共享单车应用中，自行车端的应用显然是跟人交互的另一个业务场景，也在为后端源源不断地提供着数据，但是自行车又不像网页或者App完全是在解决可视化UI的事情。　　而且，现在的设备端开发技术跟前端技术太不像了，由于目前设备端的开发技术都还偏底层，一般来说计算资源如处理能力、本地存储都非常有限，反而像后端一样要考虑资源效率。　　那么，我们只好为物联网单独命名一个端，不如我们暂时就叫它设备端。　　　　2.新后端2.1MQTT　　新后端核心问题在于加入了面向设备的接入服务，实际上在这里，除类似视频对讲或是安防监控的多媒体实时通道外，这个接入服务已经基

3、本事实化为MQTT。　　消息队列遥感传输协议是在TCP/IP协议之上使用的，基于发布/订阅的“轻量级”消息协议，目前为ISO标准（ISO/IECPRF20922）。它被设计用于轻量级和低带宽的远程连接，发布/订阅消息传递模式需要消息代理，消息代理负责根据消息的主题向需要的端发布消息。　　如果需要连接的设备没有超过10万台，使用8GB内存的云主机跑Mosquitto就可以；如果设备量是几十万台，可以考虑Mosquitto做集群负载均衡；如果设备量是大几十万台乃至百万台以上，那你需要专业的团队或专门的投入来维护这件事情，这个细节就不在本文讨论范围了。2.2OTA　　固件组件在线升级是必须要做的事情

4、，MQTT传大文件不靠谱，所以一般传过去一个带Token的URL，设备端去下载就好，HTTP或者HTTPS都可以。业务比较简单，设备端几十万以内没有什么特别的地方。2.3数据存储与服务　　Mosquitto作为MQTT的引擎，需要后端按照业务逻辑去调用，这里按照业务需求写好后端逻辑即可。在各种后端语言中调用Mosquitto都非常简单。3.设备端　　设备端是物联网领域最五花八门并且正在发展中的地方。其他领域，后端或者前端，经过十几年的发展，已经出现每个细节的主流技术，基本没有碎片化的情况，但是在设备端，开发技术的碎片化是应用发展还不到位的充分表现。　　举例讲，选用不同的芯片，就要用不同的操作系

5、统，不同的C库封装，各家IDE也不尽相同，编译工具链更是从芯片原厂给出。开发起来呢，寄存器、内存分配、硬件中断都要深入进去。这就是传统嵌入式开发的现状，也是物联网设备端开发的现状。　　到目前为止，真正生产环境中用到的语言就是C/C++，极个别会在设备端用到Python，基本没有其他语言。操作系统超过50种，主流的也有10种以上，其中嵌入式Linux份额并不大，各种实时操作系统各具特色，各有一片天地。　　简单总结一下相对于物联网开发，传统嵌入式开发的方式主要有以下几个问题：　　需要考虑中断、寄存器、内存分配等过于底层的工作；　　编译、烧写、观察、借助调试设备进行调试的开发生命周期；　　不同SoC

6、和系统的差异过大；　　缺乏代码复用与开源的习惯；　　开发者在开发环境和固件编译上花费的时间过多。　　所以我们看到设备端的开发是基于芯片选型完成的。当设备端产品面临一个需求时，现有的流程是判断产品的各项技术参数，从而确定一个芯片，进而使用这个芯片的一整套开发技术。这也是早期嵌入式场景使用的芯片自生技术特性所决定：计算资源（CPU主频、存储）、外围接口、使用温度、通讯协议等核心参数的不同导致芯片碎片化，芯片碎片化导致嵌入式开发碎片化。　　目前这个领域的大趋势是：物联网芯片有望走向趋同，物联网开发环境与技术有望趋同。3.1物联网芯片　　早期由于成本所限，物联网领域使用的芯片总是表现得非常缺资源，很难

7、找到一个各方面（计算资源、外围接口、使用温度、通讯协议等）都比较合适的芯片去适应普遍的场景。随着半导体门槛逐步降低，中国半导体制造业逐步成型，芯片资源开始走向富余，其中的代表芯片是MTK的MT7697、MT7688和乐鑫的ESP32。　　MT7697主要参数为：ARMCortexM4CPU，带浮点单元，最大主频192Mhz，内存为256KBSRAM，可配置4MB以上的存储空间，芯片内嵌WiFi和B