掌握物联网开发技术，未来究竟有多吃香

「只要有人的地方，就有物联网技术。」我不清楚这句话的出处，我只知道有人的地方就有江湖~哈哈。我想说的是，「物联网技术」这个名词是一个很大很泛的概念，我可以说不存在这种技术，我也可以说这技术实际上就是当今电子、通信、计算机三大领域的基础技术。

我在这问题下的回答「物联网和互联网的区别和联系？」简单阐明了物联网和互联网之间的关系。请问，1994年中国接入互联网以来，我们作为互联网原著居民的90后，认为互联网技术又是一种怎样的技术呢？

我就奇了怪了，当初教育局怎么不开一个互联网技术专业？实际上现在也没必要开设互联网专业了，当今大学的计算机系本科所学的大部分内容，就是互联网会用到的技术。其中之一是Web建站技术。

Web 建站技术中，HTML、HTML5、XHTML、CSS、SQL、JavaScript、PHP、ASPNET、Web Services 是什么？ - 张秋怡的回答

什么？你们计算机系不是学这些？来来来，我电脑坏了，过来帮我修一下电脑吧~

总之，互联网是一个时代，物联网，也是一个时代。物联网技术是当今电子、通信、计算机、IT行业技术的大融合。如图，物联网技术的技术组成（简单版）。

# 物联网技术之一：单片机/嵌入式开发

智能硬件，哎，不就是单片机吗？说到底就是一个微控制器，现在出现的智能手表，调光LED灯，蓝牙开锁，WiFi插座等等，说到底不就是单片机开发嘛？单片机，电子和通信专业一般都会教51或AVR、计算机系接触不到。现在流行的Arduino也是单片机开发的一种。

但是要做一款智能硬件，技术上只会单片机编程还是不行的。哎呀嘛什么智能硬件，本质上就是一个电子产品！。所以你要开发一款能拿得出手的智能硬件，电子系统设计必须要会的！

电子系统设计（电子系统设计与实践 (豆瓣)），我不是指《电子系统设计》这本书里的内容，而是一个动手实验过程。要做智能硬件，广看书没用，只会单片机编程也不够的！真正有用的是一个实打实的课程设计，或者一个项目经历。一个电子系统设计流程一般是这样的：

硬件设计阶段：

MCU选择

电路设计（电路图）

验证电路（面包板、万用板）

电路板设计（PCB图）

送工厂打板或自己做板

元器件、物料管理（采购等）

拿到电路板后

焊接芯片和元器件

上电测试

烧写最后版本的代码到芯片里

如果你熟悉以上硬件设计阶段，并知道要做什么事情，已经是一个合格的单片机硬件工程师了哈~接下来就是单片机软件工程师的事情了，单片机软件一般都不会太复杂，有的还是不用上 *** 作系统的裸机开发，做过单片机课程设计的学生都懂。

软件设计流程：

确定软件架构（主循环？状态机轮询？）

编写软件

调试代码（开发板或自己搭建好的电路）

烧写最终版本的代码到电路里

这些都不算复杂了，如果你用的芯片高级一点，不是微控制器而是微处理器的话，那么就是嵌入式开发了。

如图是ARM芯片架构系列。

一般网上STM32开发板的芯片是STM32F103，也就是Cortex-M3核，还算是单片机开发，如果外设没有太多功能，单片机想用更小巧一点的，可以选用M0核的芯片，名副其实的微控制器了。如果使用Cortex-A9开发，你这是要开发手机还是机顶盒（黑人问号）？

Cortex-A系列芯片的开发，或者说这类产品，一般一个人不可能独立完成所有工作，这种嵌入式开发的技术最少分为四个层次：硬件层、驱动层、系统层和应用层。每一层次都需要有人去设计。驱动和系统可以移植，硬件电路板肯定要专门的硬件工程师去做的，应用层可以交给应用工程师，只要上了Linux系统，不也就是Linux应用开发嘛？如果去网上买回来的嵌入式开发板，能拿得出手的项目只能应用层开发，比如什么「数码相框系统」、「视频点播系统」。别告诉我学会移植uboot或Linux就可以找工作了。

# 物联网技术之二：网络通信协议

智能硬件与传统的电子产品最大的差别，就是智能硬件连上了网络。要连上网络，就需要用到网络通信模块及学习网络通信协议——TCP/IP。

TCP/IP是一个技术的总称，里面包含两种协议TCP、UDP，位于网络通信分层模型的传输层，同时也是由 *** 作系统管理。而>

为了让电子产品有联网的能力，只要在电路设计上给主控芯片连接一个通信模块，写好收发网络指令的代码，剩下的就是电子产品设计了。

到这里，基本是一个物联网产品的雏形了，以上也是物联网中基本会用到的电子和通信技术。

# 物联网技术之三：服务端开发框架

Client/Server架构，即客户端/服务器架构。智能硬件连上后台服务器后，其就是一个客户端，一个终端。由于单片机中资源受限，实际上是不太可能用>

服务端开发就比较复杂了。单片机/嵌入式软件开发还好，只要学习好C语言即可打遍天下无敌手，而服务端开发，用Java呢还是Python还是PHP？反正Java和Python选一个就好了，嵌入式出身的工程师，一般都会学Python。

Python服务器端的开发框架种类繁多，Web开发的有Django、Flask、Tornado Web Server，TCP服务器可以用Twisted，等等。MQTT有已经做好的服务器，像这样的服务器不用自己开发，直接部署即可。

如图，这是我开发一个智能硬件的服务器端的框架图。使用Redis作为>

在这个项目开发中，最少需要开发用户端的>

到了这里，服务端开发和前面两个技术可以作为一个分层，前面的单片机/嵌入式和网络通信的开发可以算作是一个电子设备的开发，后台工程师只要拿到了这个电子设备，知道这个设备提供了哪些接口（API），就可以进行后台开发了——把设备连上网络，分配给它一个IP或者什么的，配置好接口及相关 *** 作，剩下的事情就交给前端了。

## 关于前端技术

关于前端技术，我这里不好单独写一个主题，其一，我对前端技术没有那么熟悉，还处于前端技术=HTML+JavaScript+CCS的概念，以及手机端的APP开发；其二，前端技术与电子硬件技术间隔相差太远，前端更多的是和美工沟通，和后台协调，和设计师交流，甚至可能还需要有一定的美感；其三，大部分项目的最重要的是实现设备的稳定性、联网、数据的获取和控制。如果设备不稳定，数据出现差错，没法控制，再漂亮的前端页面也没用。其四，如果是做智能家居，做消费电子领域的项目，针对广大普通消费者，比如WiFi插座，一个漂亮的界面是很重要，但是大多数的物联网项目，只需要一个后台管理界面就行了。

所以，没有前端的设计，界面都是很丑咯！

# 物联网技术之四：无线自组网

无线自组网，或称无线传感网络，这肯定是物联网专业的学生要学的一门学科，属于通信领域，电子、计算机出身的人对这没有太多的概念。无线自组网最典型的技术之一是，ZigBee。

什么是自组网？做个对比，比如我们的WiFi，我们要用手机去连一个SSID，输入密码才能连上WiFi，而且你的手机，一般来说也不可能再发射Wifi出去让其他手机连接，WiFi网络拓扑成星型网。

而自组网不一样，不需要用户输入用户名和密码，直接连到最近的一个自组网设备，最后自组网设备也可以作为一个中间节点，让下一级的设备连接进来，网络拓扑可以成星型网、簇型网和网型网。那么无线自组网的数据怎么流动呢？流去哪？无线自组网一般都会有一个数据汇聚的地方，这个地方就是网关。

但是ZigBee并没有连上互联网啊，它最多只是一个局域网！——这还不简单？这是就是网关要处理的事情了。而且，ZigBee协议栈Z-Stack是有Linux网关版本的。

Z-Stack - ZigBee 协议栈

不过呢，由于各种原因，ZigBee开始走下坡路了，最新的6LoWPAN会逐渐替代。6LoWPAN，是一种低功耗的无线网状网络，其中每个节点都有自己的 IPv6 地址，允许其使用开放标准直接连接到互联网。Zigbee使用网内专用地址，互联网主机无法访问。集成 Ipv6/6LoWPAN 堆栈的开源 *** 作系统Contiki也会逐步取代Z-Stack。

如果大学开设了无线自组网的课程，不是学习ZigBee的Z-Stack就是Contiki。使用无线自组网也并不是一个单独的开发过程，其技术需要结合单片机/嵌入式开发。

## 电源问题

是的，如果要用无线自组网，电池续航的能力是一个问题。如果是类似与WiFi插座、智能饮水机、智能风扇等等，接上市电就能用，这些电源都不是问题。而对于无线自组网，往大的方向说就是所有的便携式智能设备，都受限于电池续航能力，比如智能手表，运动手环。不过呢，突破电池技术并不是物联网开发者所需要做的工作，我们能做的，只能是挑选更低功耗的芯片，设计电路功耗更低一点，让单片机休眠并使用中断唤醒机制。

图，用水果电池供电的某430单片机系统。

# 物联网技术之五：RFID

仔细观察上面那张无线技术的图，最右边，NFC/RFID。嗯，对，RFID，非接触射频识别，也是物联网技术重中之重的技术，很多物联网书籍都会介绍RFID，搞得很多人以为RFID就是物联网。

介绍RFID前先简单说一下条形码。去超市购物的时候，收银员把扫描q对准上面的条形码扫一扫，商品信息和价格就录入到电脑里了。条形码替代了收银员手动输入数据，工作效率提高了几倍。

可是，进入21世纪后，条形码已经不能满足人们的需求，存储能力小、工作距离近、穿透能力弱、不能写 *** 作等等都是条形码的缺点。这个时候就出现了RFID技术。典型应用如下图：

（。。。好像没有什么奇怪的啊？）

一二线城市早已实现了的公交卡，以及校园一卡通，用的就是RFID技术。RFID可读可写，所以公交卡、校园卡的钱能存在卡里面。

NFC，也是RFID的技术一种，目前大部分手机都支持的NFC功能，手机取代公交卡真的是迟早的事。要是手机没有NFC功能，也可以这么装逼：

上班，在地铁里碰到同事。
我看他用手机刷卡出入站挺方便，就问他怎么弄的，是不是要下载什么软件。
他告诉我：“这个很简单，只要把公交卡藏在手机套里就行了。”

同样，RFID开发也是离不开单片机开发，网上也有相关的RFID开发套件出售。

# 结语

当然，物联网技术绝对不止以上五种，物联网本身就是所有技术的大融合，做电子产品的还要考虑产品外壳，不过这是结构工程师的事情；做服务器后台的还要考虑用户帐号数据库读写等，前端也要考虑如何把设备数据和 *** 作方式优雅的展现给用户看，这些是IT程序员的事情；电池技术也需要单方面突破，超小体积、超大容量，这个还得等待多时。

与其说物联网是一种技术吧，不如说它是一个时代，物联网通过对相关技术进行整合，形成一个时代的概念，是一个建立在技术基础之上的时代。

物联网市场调研情况、物联网行业前景及现状怎么样物联网市场得益于外部动力和内生动力的不断丰富，物联网应用场景迎来大范围拓展，智慧政务、智慧产业、智慧家庭、个人信息化等方面产生大量创新性应用方案，物联网技术和方案在各行业渗透率不断加速。

物联网市场调研情况、物联网行业前景及现状怎么样物联网市场得益于外部动力和内生动力的不断丰富，物联网应用场景迎来大范围拓展，智慧政务、智慧产业、智慧家庭、个人信息化等方面产生大量创新性应用方案，物联网技术和方案在各行业渗透率不断加速。物联网的来临使得“万物”都产生了上网的需求，但物联网产业链条十分冗长，从行业客户发展的必要情况来看，他们的优势集中在自己所深耕的垂直行业中。

2022物联网行业报告及市场浅析

目前物联网通信能力已经在过去2G、3G、4G的基础上得到拓展，诞生了更加符合物联网连接需求的NB-IoT、Cat1等技术。

近年来，物联网技术得以不断积累与升级，产业链也逐渐完善和成熟，加之受基础设施建设、基础性行业转型和消费升级等周期性因素的驱动，处于不同发展水平的领域和行业交替式地不断推进物联网的发展，带动了全球物联网行业整体呈现爆发式增长态势。

物联网是建立在互联网基础上的网络发展的一个新阶段。它可以通过各种有线或无线网络与互联网融合，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。

物联网 行业产值、增长率分析

目前全球物联网产值大约15万亿美元左右，其年均增长率接近23%，预计2021年以后物联网增速有望达到30%，到2025年，全球物联网产值将达到30万亿美元的体量。

中国是物联网应用实践和创新开发最多的国家，中国占到了全球物联网产值的1/4左右;其中一个主要原因在于，中国已完成5G基站超70万个，预计2021年年产值超27万亿人民币。 此外物联网产生3440亿美元的额外收入，同时还会降低1770亿美元的经营成本。

物联网的关键核心优势是实现万物互联，因此车联是物联网发展重点，以车联网为例，2025年5G联网车辆将超过6千万，100%新车都将连接网络，车联网市场空间无可估量。

物联网 市场规模

中国是物联网应用实践和创新开发最多的国家，中国占到了全球物联网产值的1/4左右;其中一个主要原因在于，中国已完成5G基站超70万个，预计2021年年产值超27万亿人民币。此外，2020年物联网产生3440亿美元的额外收入，同时还会降低1770亿美元的经营成本。物联网和智能设备已经在提高全球主要工厂的性能指标，并将生产率水平提高40-60%。

预计“十四五”期间，我国物联网产业仍然保持高速增长， 物联网 年均复合增长率约达23%-26%。2021年作为“十四五”的开启之年，将迎来发展新时期。

全球物联网市场规模约达136万亿美元，物联网产业力量不断丰富。当前，全球物物联网核心技术持续发展，标准体系加快构建，产业体系处于建立和完善过程中。未来几年，全球物联网市场规模将出现快速增长。

《2022-2027年中国物联网行业市场深度调研及投资策略预测报告》由中研普华研究院撰写，物联网报告对我国行业的供需状况、物联网发展现状、子行业发展变化等进行了分析，重点分析了物联网行业的发展现状、如何面对物联网行业的发展挑战、物联网行业的发展建议、物联网行业竞争力，以及行业的投资分析和趋势预测等等。物联网报告还综合了行业的整体发展动态，对物联网行业在产品方面提供了参考建议和具体解决办法。

Java语言作为上个世纪90年代主要的编程语言，至今发展也快20年，在编程语言体系中占据着相当大的市场份额。3G 的来临，意味着手机将享受更高速的数据传输服务，可以更好的实现在全球范围内的无线漫游，并在处理图像、音乐、视频流等多媒体数据能力方面有着显著的提升，可以更好支持包括在线浏览、电子邮件、即时通讯、全球定位、电话会议、电子商务等多种信息服务。3G时代造就了“移动商务应用领域”。这是对“传统商务应用”的扩展；将会为企业带来巨大的商机。物联网（The Internet of things）是在互联网基础上的延伸和扩展的网络，通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。 3G、物联网的兴起为商业应用开创了一个新的时代；这是继PC时代、互联网时代之后的又一个IT从业人员的“黄金时代”。对于选择java培训机构，关键就是看两点：1、培训机构的教学水平2、培训机构的就业保障达内Java培训的优势如下：1、达内拥有业界最权威、最系统、最实用的高端技术直接企业定向培养。2、课程完备、内容全面 内容全面涵盖Unix开发环境、Oracle数据库、C/C++基本语法、面向对象编程、数据结构与算法、Shell编程、Unix环境编程和开发工具、多线程编程等。3、实战项目驱动教学 企业对C/C++工程师的要求集中在多线程，网络，数据库，界面，COM，数据结构等方面。达内C++课程体系中的两大项目均以此为重点，并突出网络通信，比如视频会议，视频点播等。

近日，工业和信息化部公布2021年物联网示范项目名单，共遴选出179个项目，以此推进优秀成果推广应用，发挥物联网在推动数字经济发展、赋能传统产业转型升级方面的重要作用。其中， 北京经开区有3家企业携项目入选，分别是：北京慧飒 科技 有限责任公司、北方导航控制技术股份有限公司、北京航天拓扑高 科技 有限责任公司。

入选项目主要包括关键技术攻关类和融合应用创新类。关键技术攻关类项目在物联网领域相关的智能感知、新型短距离通信、高精度定位等方向取得关键核心技术突破，或在物联网与5G、大数据、人工智能、区块链等方面进行技术融合创新。 北京慧飒 科技 有限责任公司作为一家为城市灾害提供极早期预警和24小时远程安全监管服务的高新技术企业，此次凭借“城市重大危险源泄露极早期预警技术和应用”入选关键技术攻关类项目。

在融合应用创新类项目中，北方导航控制技术股份有限公司的“基于数据驱动的物联网智能工程应用示范”，以及北京航天拓扑高 科技 有限责任公司的“北斗+安全物联燃气管网天地一体智能调度与服务系统”入选。其中，北京航天拓扑高 科技 有限责任公司（简称“航天拓扑”）聚焦工业数字孪生，推动智能制造和智慧产业发展， 此次入选的项目以北斗三号全球卫星导航系统全面建成和开通服务为基础，融合5G、物联网等技术成果，开发出基于北斗系统的综合时空信息业务管理平台和应用支撑平台。

此次入选的项目也成为北京经开区企业以技术创新助力传统行业转型升级的一个缩影。长期以来，能源行业燃气管网面临多结构类型横向拓展、供气关系多级制/跨级制调压纵向延伸的难题，在此次入选的项目中， 航天拓扑的“北斗+安全物联燃气管网天地一体智能调度与服务系统”则在此方面取得行业领域的重大突破，实现了“国产可控、安全可靠”。 目前该平台系统已在北京燃气形成首单1100多万元的合同额，成为燃气行业的标杆项目。

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