物聯網相關開源項目整理

本文轉載自查看原文 2019-09-06 18:12 1007 物聯網

在上篇文章物聯網、開源硬件與開源社區里，提到我自己對物聯網感興趣的原因，以及從開源社區里收獲的東西。

本文准備對物聯網領域里有趣的開源項目做個梳理。

如果你對某個技術領域感興趣，帶着關鍵詞去Github里淘金通常是個不錯的主意:

如果逐個介紹這些高贊的項目，夠寫一個系列的書了。我挑選我自己熟悉的，且覺得很有潛力的項目來做些介紹。

本文的目標之一是，希望讓開發者看到, 通過組合這些項目，能構建出自己的物聯網產品。

沒圖說個xx

先來畫個草圖，展示一個典型用戶在使用物聯網產品時的邏輯圖。

圖很簡略，來自10000英里高空的視角，省去了大多細枝末節的東西。

通信邏輯

我們來用文字描述一下圖中場景: 用戶通過客戶端(用戶代理)連接到雲端(通常雲端運行着一個MQTT服務器)，來自客戶端的指令通過MQTT協議，經由雲端下發給物聯網設備，設備的狀態信息也可以通過MQTT反饋給客戶端。

看圖說話

接下來說說在圖中不同環節中，有哪些有趣的開源項目能為我們所用。

服務器

圖中那朵雲比較大，我們以此為起點。

你可能要爭辯說:

沒有雲那只不過是別人的電腦。

道理我也懂，我們暫且假裝服務商不偷數據，盡管目前沒有任何技術能夠保證這點。好在硬件加密目前進展不錯，指不定我們哪天就能真的安全使用別人的電腦了。

說回正題，為了讓客戶端與設備建立雙向通信，物聯網行業一般使用MQTT協議。當然也有許多公司將這協議隨便改改，起個新名字什么的，就舉着自主研發的旗號去拿投資。

目前為止我們沒有必要深究MQTT協議，可以把MQTT看作一個通信管道，能夠在客戶端與設備之間傳遞信息。

MQTT消息會流經一個服務器，服務器上運行着MQTT服務，更專業的術語叫MQTT Broker，我們暫時把它想象做消息中轉站即可。

聽起來這東西在物聯網中占據中心地位呢，所有消息都流經它。怎么搭建一個MQTT Broker呢，目前有很多開源項目能幫你做到這點:

emqx : erlang
mosca : javascript
mosquitto: C/Python
hbmqtt: Python

我目前正在使用emqx和hbmqtt, emqx性能很高，配置高的單台服務器就能支持百萬連接。集群的話，可以處理千萬級連接。

emqx自帶web管理面板,這是我目前正在運行的節點:

當然，除了大量的開源項目可以用作基礎設施，許多雲服務商，也開始提供此類基礎服務。本月21號准備去北京參加阿里雲十年再出發技術峰會，其中物聯網專場就會提到他們目前在這塊提供的雲服務。

Client(Proxy)

說完了服務端，來說說Client(用戶代理)。

如果站在MQTT服務器的視角，我們會看到User Client和device都是MQTT客戶端。

我們先談論用戶接觸的客戶端(用戶代理)，設備端稍后來說。

今天，用戶一般通過手機APP和智能音箱與物聯網設備交互。

假設用戶采用手機APP來控制設備，開源社區有那些項目能幫到我們構建這些APP呢？

blynk非常值得關注。

Blynk是一個與硬件無關的物聯網平台，具有可定制的移動應用程序、私有雲、規則引擎和設備管理分析儀表盤。

在blynk平台中，通過可視化拖拽，你就能創建一個可發布到google play或app store的應用。

blynk是全球最流行的物聯網平台之一，如果考慮開發者數量，可能沒有之一。

blynk開源了若干項目，開源地址在 github.com/blynkkk，如果擔心自己的數據安全，可以搭建自己的server。

blynk幫助你快速構建易用的客戶端，它默認支持400多款硬件，其中很多是開源硬件，所有的硬件驅動，blynk都開源出來了！

blynk是個綜合項目，它遠不止幫你構建物聯網客戶端。

如果你希望客戶端APP更加可控，你可以選擇自己構建APP UI，只使用MQTT client庫，這樣所有事情都在你控制之中。社區里有大量MQTT client開源項目:

MQTT-Client-Framework: iOS, macOS, tvOS native ObjectiveC MQTT Client Framework
paho.mqtt.android
MQTT.js

device(物聯網設備)

最后我們來說說圖中最下邊的部分: 物聯網設備。

無論是MQTT Broker還是Client(用戶代理), 都是為了與device通信，device是用戶實際使用的東西。典型的device有智能智能燈、智能插座這類東西。

值得注意的是，在現實中並不是每個設備都聯網。目前的行業慣例是，這些設備先接入物聯網網關，實際上收發MQTT消息的是物聯網網關。

各個設備與網關之間可能通過ZigBee或者bluetooth通信。目前bluetooth5已經登場，我相信網關與設備之間通信的未來是bluetooth5，新舊技術交接的時候，也是大量機會存在的時候。關於bluetooth5的優勢，有時間單獨寫一篇文章。

device是一個硬件，上邊運行着程序。當然有大量的開源項目在這個領域出現。

我們來聊聊圍繞device的開源硬件和開源軟件。

由於device上要運行程序，所以它上邊通常跑着一個實時操作系統，程序則運行在這個系統之上，有大量開源的實時操作系統，如:

RIOT:RIOT - The friendly OS for IoT
FreeRTOS: FreeRTOS的設計小巧且簡易，整個核心代碼只有3到4個C文件
rt-thread: 小而美的物聯網操作系統

device上也可以不跑操作系統。諸如直接運行着micropython, micropython是我很喜歡的項目，利用這個項目，我們可以直接使用Python為硬件編程。如此一來，既能快速構建原型，性能和穩定性又完全足夠用於生產環境。當然啦，如果你更喜歡lisp，可以使用ulisp，如果你更喜歡JavaScript，可以使用espruino。所有這些是開源項目。

micropython支持眾多類型的板子，大多數都完全開源，社區里有現成的MQTT庫供你使用。你可以選擇任意一個板子構建你的產品。如果你構建的的物聯網產品服務於教育，micropython社區有個對教育友好的分支:circuitpython。

device一般需要與網關協作。對於構建原型來說，樹莓派是非常理想的網關。事實上國外有大量項目將其用於生產實際，用於工業或農業領域。

再往底層說，我們可能關心device上采用什么芯片，我比較喜歡兩個系列的芯片: