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。

我们都知道NET Core是一个可以用来构建现代、可伸缩和高性能的跨平台软件应用程序的通用开发框架。可用于为Windows、Linux和MacOS构建软件应用程序。与其他软件框架不同，NET Core是最通用的框架，可用于构建各种软件，包括Web应用程序、移动应用程序、桌面应用程序、云服务、微服务、API、 游戏 和物联网应用程序。与其他框架不同，NET Core并不局限于单一的编程语言，它支持C#、VBNET、F#、XAML和TypeScript。这些编程语言都是开源的，由独立的社区管理。

NET Core提供了最先进、最成熟和最广泛的类库、公共API、多语言支持和工具。借助于Visual Studio 2019和Visual Studio Code 这些最先进和最现代的开发工具，使得NET Core成为开发人员最高效的平台之一。

NET Core的 历史

NET Core是由Microsoft开发，目前在NET Foundation(一个非营利的开源组织)下进行管理。NET Core是用C#和C++编写的，并采用MIT协议作为开源协议。第一个版本的NET Core 10是在2016年发布的，功能有限。NET Core 20于2017年8月14日发布。在这个版本中发布的两个核心框架是ASPNET Core20和 Entity Framework Core 20。下一个稳定版本NET Core 21和22于2018年5月和12月发布。NET Core的当前版本为300，并且在2019年5月6日发布了第5个预览版。

下表总结了NET Core的主要里程碑：

版本发布日期关键特征/产品NET Core 106/27/2016VisualStudio 2015 Update 3支持的NET Core的初始版本。net Core 1113/7/2017NET Core Tools 10受VisualStudio 2017支持NET Core 208/14/2017VisualStudio 2017 153，ASPNETCore 20，实体框架20NET Core 215/30/2018ASPNET Core 21，EF Core 21NET Core 2212/4/2018ASPNET Core 22，EF Core 22NET Core 30预览33/6/2019通过VisualStudio2019支持ASPNET Core 30、EF Core30、UWP、Windows窗体、WPF。

NET Core的特点

NET Core的主要特性包括开源、跨平台、现代、灵活、轻量级、快速、友好、可共享，以及为未来的软件开发而构建的。

NET Core是免费和开源的

NET Core平台是免费的、开源的。NET Core的源代码托管在Github上。任何开发人员都可以参与到NET Core的开发。有数千名参与NET Core开发的活跃开发人员正在改进特性、添加新特性以及修复bug和问题。

NET Core由一个名为NET Foundation的独立的非营利组织管理。60，000多名开发人员和3，700多家公司正在为NET生态系统做出贡献。

NET Core是免费的，并且采用MIT和Apache协议作为开源协议。对商业十分友好。不像某Java

NET Core是跨平台的

NET Core支持并运行在Windows、MacOS和Linux *** 作系统上。NET Core跨体系结构(包括x64、x86和ARM)是一致的。可以导入相同的程序集和库，并在多个平台上使用。这些程序集和库都可以使用如下的NET语言进行构建，如：C#、VBNET或F#。

NET Core是可共享的

NET Core使用一种用NET Standard编写的一致API模型，这种模型对所有NET应用程序都是通用的。相同的API或库可以与多种语言的多个平台一起使用。

NET Core是现代的

与一些较旧的框架不同，NET Core旨在解决当今的现代需求，包括移动友好、构建一次在任何地方运行、可伸缩和高性能。NET Core旨在构建针对各种设备的应用程序，包括物联网和 游戏 机。

Visual Studio 2019和Visual Studio Code是世界上最先进和最现代的集成开发环境。这两个IDES都支持当今的现代需求，并且专注于干净、速度和生产力。在这里了解有关VisualStudio 2019功能的更多信息：VisualStudio 2019新特性

NET Core是快速的

NET Core 30 是快速的。与NET Framework和NET Core 22及以前的版本相比，NET Core 30的速度很快。NET Core比其他服务器端框架(如Java Servlet和Nodejs)快得多。

根据TechEmpowers发布的一份报告，NET Core比任何其他框架都要快得多。 TechEmpower基准测试通过对多个Web应用程序框架做如下比较：数据库的单表查询，多表查询，文件访问，数据更新，明文和JSON序列化等任务进行比较。

NET Core是轻量级的

NET Core是轻量级的。NET Core可以包含在您的应用程序中，也可以安装在并行用户、机器范围内或服务器上。NET Core可以部署在Docker容器中。

NET Core是友好的

NET Core通过NET Standard与NET Framework，Xamarin和Mono兼容。 NET Core还支持使用各种流行的Web框架和库，如React，Angular和JavaScript。 TypeScript是NET Core和Visual Studio生态系统的关键组件之一。

我们可以使用NET Core构建哪些类型的应用程序？

NET Core是一个通用的软件开发框架。它允许开发人员构建各种软件，包括Web，桌面，移动，云， 游戏 ，物联网等。

NET Core更适合跨平台需求。NET Core应用程序支持在Windows，Linux和macOS上运行。Linux和macOS上也都支持Microsoft流行的开源代码编辑器Visual Studio Code。VS Code支持代码编辑器的现代需求，包括智能提醒和调试。大多数第三方编辑器（如Sublime，Emacs和VI）都支持NET Core。

Web应用

ASPNET Core是NET Core生态系统的核心组件。ASPNET Core是一个用于构建网页的框架。ASPNET Core基于MVC架构，并提供用于构建Web的通用库。开始使用ASPNET Core

Razor是一个使用C＃和TypeScript构建动态网页的新框架。Razor是一种改变 游戏 规则的技术，它允许C＃开发人员用C＃构建Web应用程序。

移动开发

移动开发是NET Core的关键产品。Xamarin是一套使用C#构建跨平台移动应用程序的工具和库。Xamarin允许开发人员在共享的NET代码库上为IOS、Android、Windows和MacOS构建本地应用程序。

桌面应用程序

NET Core提供各种框架和工具来构建桌面应用程序。Windows窗体、WPF、UWP和Xamarin是构建桌面应用程序的四个主要框架。NET Core还支持这些框架之间的互 *** 作性。

Windows窗体是一种构建Windows桌面应用程序的技术。Windows窗体是NET Framework的首批组件之一。

WPF(Windows Presentation Foundation)是一种较新的构建Windows桌面应用程序的技术。WPF是作为NET Framework版本的一部分发布的

了解有关wpf的更多信息这里

UWP是一种较新的技术，是在Windows 8之后发布的。如今，UWP已经成熟。UWP使用XAML作为表示层(UI)和C#作为后端编程。但是，貌似微软已经宣布了他的死亡。

微服务和容器

微服务是一种新的设计模式，它允许开发人员构建软件服务的小模块，这些模块可以使用定义良好的契约相互通信。微服务使开发、测试和部署应用程序的独立部分更加容易。一旦部署完毕，每个微服务都可以根据需要独立地进行缩放。NET Core支持微服务体系结构，它允许跨平台服务与NET Core一起工作，包括使用NET Framework、Java、Ruby或其他开发的服务。

容器是今天的越野车。NET Core的模块化、轻量级和灵活性使得将NET Core应用程序部署到容器中变得更加容易。容器把一个应用程序的所有的配置文件和依赖关系，包含在一个单独的、小型的和独立的软件部署单元中。容器可以部署在任何平台、云、Linux和Windows上。NET Core与Docker和Azure Kubernetes服务都很好地协作。

云应用程序

云应用程序现在越来越受欢迎。Azure支持各种云应用程序。NET Core和C#应用程序可以通过Visual Studio 2019部署在Azure上。

物联网

物联网应用正在增长。NET Core支持通过UWP框架为运行Windows 10 IoT Core的物联网设备进行物联网开发。UWP可用于构建在由Raspberry Pi，MinnowBoard MAX，DragonBoard 410c等提供支持的物联网上运行的应用程序。

机器学习

机器学习是软件开发人员日益增长的领域。

参考微软官方文档

游戏

Unity是最受欢迎的 游戏 开发框架之一。C＃和UWP用于构建移动，桌面，控制台，电视，VR，AR和Web 游戏 。

NET Core 30中的新增的功能有哪些？

最新版本的NET Core 30刚刚发布。C#8和Windows桌面是这个版本的两个主要新增部分。

C＃8是C＃语言的最新版本。C＃8是NET Core的一部分。C＃8增加了新功能，包括

Windows桌面是NET Core 30的新增功能，允许开发人员使用Windows窗体，WPF和UWP构建Windows桌面应用程序。

以下是NET Core 30中的其他功能和增强功能列表，

参考文献

---