掌握物联网开发技术,未来究竟有多吃香

物联网0152

掌握物联网开发技术,未来究竟有多吃香,第1张

「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,有的还是不用上操作系统的裸机开发,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,同时也是由操作系统管理。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,配置好接口及相关操作,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 堆栈的开源操作系统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,收银员把扫描枪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、不能写操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操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。

你好的,你的提问正是我现在所研究的,我的回答如下

PCB是印刷电路板(即Printed Circuit Board)的简称。印刷电路板是组装电子零件用的基板,是在通用基材上按预定设计形成点间连接及印制元件的印制板。该产品的主要功能是使各种电子零组件形成预定电路的连接,起中继传输的作用,是电子产品的关键电子互连件,有“电子产品之母”之称。印刷电路板作为电子零件装载的基板和关键互连件,任何电子设备或产品均需配备。其下游产业涵盖范围相当广泛,涉及一般消费性电子产品、信息、通讯、医疗,甚至航天科技(资讯 行情 论坛)产品等领域。随着科学技术的发展,各类产品的电子信息化处理需求逐步增强,新兴电子产品不断涌现,使PCB产品的用途和市场不断扩展。新兴的3G手机、汽车电子、LCD、IPTV、数字电视、计算机的更新换代还将带来比现在传统市场更大的PCB市场。

PCB是信息电子工业最基本的构件,属于电子元器件行业中的电子元件产业。按照层数来分,PCB分为单面板(SSB)、双面板(DSB)和多层板(MLB);按柔软度来分,PCB分为刚性印刷电路板(RPC)和柔性印刷电路板(FPC)。在产业研究中,一般按照上述PCB产品的基本分类,将PCB产业细分为单面板、双面板、常规多层板、柔性板、HDI(高密度烧结)板、封装基板等六个主要细分产业。

PCB行业为典型的周期性行业。从历史情况来看,其周期一般为7-8年,但随着下游需求更新速度的加快,逐步缩短为4年左右,近期景气的高点分别出现在1995年、2000年和2004年。和液晶面板及内存等产品不同,CCL的价格走势主要受原材料成本驱动,而PCB的价格则受供需平衡度影响较大。

二、PCB产业链

按产业链上下游来分类,可以分为原材料-覆铜板-印刷电路板-电子产品应用,其关系简单表示为:

玻纤布:玻纤布是覆铜板的原材料之一,由玻纤纱纺织而成,约占覆铜板成本的40%(厚板)和25%(薄板)。玻纤纱由硅砂等原料在窑中煅烧成液态,通过极细小的合金喷嘴拉成极细玻纤,再将几百根玻纤缠绞成玻纤纱。窑的建设投资巨大,一般需上亿资金,且一旦点火必须24小时不间断生产,进入退出成本巨大。玻纤布制造则和织布企业类似,可以通过控制转速来控制产能及品质,且规格比较单一和稳定,自二战以来几乎没有规格上的太大变化。和CCL不同,玻纤布的价格受供需关系影响最大,最近几年的价格在050-100美元/米之间波动。目前台湾和中国内地的产能占到全球的70%左右。

铜箔:铜箔是占覆铜板成本比重最大的原材料,约占覆铜板成本的30%(厚板)和50%(薄板),因此铜箔的涨价是覆铜板涨价的主要驱动力。铜箔的价格密切反映于铜的价格变化,但议价能力较弱,近期随着铜价的节节高涨,铜箔厂商处境艰难,不少企业被迫倒闭或被兼并,即使覆铜板厂商接受铜箔价格上涨各铜箔厂商仍然处于普遍亏损状态。由于价格缺口的出现,2006年一季度极有可能出现又一波涨价行情,从而可能带动CCL价格上涨。

覆铜板:覆铜板是以环氧树脂等为融合剂将玻纤布和铜箔压合在一起的产物,是PCB的直接原材料,在经过蚀刻、电镀、多层板压合之后制成印刷电路板。覆铜板行业资金需求量不高,大约为3000-4000万元左右,且可随时停产或转产。在上下游产业链结构中,CCL的议价能力最强,不但能在玻纤布、铜箔等原材料采购中拥有较强的话语权,而且只要下游需求尚可,就可将成本上涨的压力转嫁下游PCB厂商。今年三季度,覆铜板开始提价,提价幅度在5-8%左右,主要驱动力是反映铜箔涨价,且下游需求旺盛可以消化CCL厂商转嫁的涨价压力。全球第二大的覆铜板厂商南亚亦于12月15日提高了产品价格,显示出至少2006年一季度PCB需求形式良好。

三、国际PCB行业发展状况

目前,全球PCB产业产值占电子元件产业总产值的四分之一以上,是各个电子元件细分产业中比重最大的产业,产业规模达400亿美元。同时,由于其在电子基础产业中的独特地位,已经成为当代电子元件业中最活跃的产业,2003和2004年,全球PCB产值分别是344亿美元和401亿美元,同比增长率分别为527%和1647%。

四、国内PCB行业发展状况

我国的PCB研制工作始于1956年,1963-1978年,逐步扩大形成PCB产业。改革开放后20多年,由于引进国外先进技术和设备,单面板、双面板和多层板均获得快速发展,国内PCB产业由小到大逐步发展起来。2002年,中国PCB产值超过台湾,成为第三大PCB产出国。2003年,PCB产值和进出口额均超过60亿美元,成为世界第二大PCB产出国。我国PCB产业近年来保持着20%左右的高速增长,并预计在2010年左右超过日本,成为全球PCB产值最大和技术发展最活跃的国家。

从产量构成来看,中国PCB产业的主要产品已经由单面板、双面板转向多层板,而且正在从4~6层向6~8层以上提升。随着多层板、HDI板、柔性板的快速增长,我国的PCB产业结构正在逐步得到优化和改善。

然而,虽然我国PCB产业取得长足进步,但目前与先进国家相比还有较大差距,未来仍有很大的改进和提升空间。首先,我国进入PCB行业较晚,没有专门的PCB研发机构,在一些新型技术研发能力上与国外厂商有较大差距。其次,从产品结构上来看,仍然以中、低层板生产为主,虽然FPC、HDI等增长很快,但由于基数小,所占比例仍然不高。再次,我国PCB生产设备大部分依赖进口,部分核心原材料也只能依靠进口,产业链的不完整也阻碍了国内PCB系列企业的发展脚步。

五、行业总评

作为用途最广泛的电子元件产品,PCB拥有强大的生命力。无论从供需关系上看还是从历史周期上判断,2006年初是行业进入景气爬坡的阶段,下游需求的持续强劲已经逐层次拉动了PCB产业链上各厂商的出货情况,形成至少在2006年一季度“淡季不淡”的局面。将行业评级由“回避”上调到“良好”。

江苏省昆山市千灯镇是PCB行业的基地,也是龙头!台资企业及民营企业均以PCB为主导产品!

昆山千灯企业名录

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物联网的目标是物物相连相通,但是,如果连物品编码都无法统一,物联网势必被局限在一个狭窄的范围内,变成孤岛。目前的状况就是:多种物品编码方式共存,企业无所适从,甚至很多自行编码,不利于统一管理和信息共享。针对目前物联网编码技术标准不统一、使少量应用局限在局域网内、物联网应用门槛高等问题,北龙中网(北京)科技有限责任公司(以下简称中网公司)日前推出了“物联网标识公共服务平台”,意欲实现物联网从局域到互联、企业应用从互联网到物联网的跨越,推动物联网产业从技术理念走向日常公共应用服务。

统一物联网标识

10月19日,由中科院计算机网络信息中心、中国互联网络信息中心、中国电子商务协会、中国通信标准化协会、中国信息产业商会、中国互联网协会六家机构指导,中网公司主办的“从互联网到物联网的跨越――物联网标识公共服务平台启动仪式暨物联网标识技术论坛”在京举行。

由中网公司建立的国内首个“物联网标识公共服务平台”是兼容各种编码标准的解析枢纽系统,通过一个物联网标识能够映射多种应用,如定位信息资源、定位物品应用等,实现了从互联网到物联网的跨越。该平台还托管了多种物联网应用,降低企业的应用门槛。平台可以兼容各种物联网编码标准,为商家自建应用提供网关;且支持全部应用的自主化管理,使应用随需而变。

物联网标识可以让消费者通过物品与商家互动营销,实现低成本高效跨网推广和业务管理。同时,系统提供多渠道的商家信息宣传推广通道,按终端选择智能化应用。用户通过在电脑里输入商品的编码数字,或是用手机摄像头拍摄下二维条码,传到系统,解析后能够直达网站,让用户快速找到商品的官网,进行浏览。对商家来说,可以实现物品追踪、物品定位托管,并轻松了解产品物流情况和销售分布情况。

中网公司相关负责人表示,该平台的特色可以概括为“通用”、“易用”、“好用”。首先,“物联网标识公共服务平台”能够兼容各种物品编码及技术标准,实现互联互通;其次,在“物联网标识公共服务平台”启动以后,只要商家注册通用网址、无线网址,即可生成物联网标识,掌握物联网入口,开展物联网应用; “好用”则指的是,平台支持全部应用的自主化管理,应用随需而变,平台还提供了企业自建应用的接转网关、实现了智能化、人性化。

中网公司董事长毛伟告诉记者:“作为国家核心战略产业,物联网科研创新和物联网应用创新密不可分,‘物联网标识公共服务平台’就是用物联网创新科技满足广大网络用户需求、让科技创新成果服务经济社会发展的有益尝试。”目前通用网址和无线网址率先融入该平台作为物联网标识,意味着物联网从数字编码进入中文标识阶段。借助该公共平台,通用网址将成为真正在互联网和物联网上都“通用”的网址。

首批用户代表

“吃螃蟹”

作为“物联网标识公共服务平台”的首批用户代表,江苏物联网研究发展中心、慧聪、望京科技园智能园区、灵思生态农业等企业也出席此次活动,并在会上签定合作协议。

谈到此次合作,江苏物联网研究发展中心王文升坦言:“当前,发展物联网技术和应用已经上升到关系国家未来竞争力的战略高度,物联网将发展成为一个上万亿元规模的超大市场。作为国家‘感知中国’的创新基地,我们承担着中国物联网核心技术研发、成果转化、产业孵化、应用开发的战略任务,希望能够多方合作、共同努力,搭建功能强大的公共服务平台,以确保我国在新一轮国际竞争中赢得先机、掌握主动。中网公司在技术成果转化为应用服务方面有大量成功的实践,其在互联网和物联网的标识寻址方面的雄厚实力,正是我们所看重的。”

中网公司去年11月成立,由中国科学院计算机网络信息中心(中国互联网络信息中心)出资组建,是互联网基础资源服务领域重要的科技创新产业化平台,负有将科技创新成果产业化的职责,目前,中网已参与制定了互联网关键词寻址技术标准、域名安全防护技术标准等系列国家行业标准。其主要业务包括通用网址、无线网址、可信网站验证、可信服务器证书、域名云解析服务、B2B商圈平台商商通。

据悉,目前与中网公司达成合作意向的机构囊括了知名企业、成长性企业和国家重大科研项目用户等,均具有创新科技应用的领先意识。众机构代表纷纷表示,促成本次合作的原因有二,一方面是对物联网未来应用前景非常看好,另一方面也是看重中网公司的企业背景和技术实力。

编辑点评:物联网涉及的范围非常广,上百亿的物品都要被编码,但每个编码到底对应什么物品、承载什么样的信息、提供什么类型的服务、适配什么样的服务接口等,需要一个统一的归口进行解析、翻译、呈现和定位。如果物品之间的话语无法沟通,那么信息流就会被阻断,物联网自然就成了镜中花、水中月。但凡涉及到“统一”一词,并不是想像中的这样简单,要让物品说“普通话”,确实还有很长一段路要走。

图注:用手机拍下商品的二维条码,上传到“物联网标识公共平台”进行识别。

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远望谷业绩暴增逾两倍

远望谷第三季度实现净利润1676万元,同比增幅达20235%。在良好业绩支撑下,股价也已创出上市以来新高,复权已在百元之上。

作为物联网概念股龙头之一,远望谷从产业发展中已被市场寄予极高期望。在去年公司主营收入和净利增长分别仅2845%和122%的背景下,物联网业务带来的业绩增长也对股价形成重要支撑。远望谷RFID射频技术近5年不断出现超预期增长,随着政府对该行业的扶持还将推动公司在该方面的发展。

今年9月28日,远望谷公告称与昆山市周庄签署《物联网产业园项目框架协议书》,就共建周庄“智慧水乡”,提升景区的信息化管理水平,及共建物联网产业园等事宜,达成合作框架协议。而此前,董事会还通过决议,同意与深圳市建设集团签订《远望谷射频识别产业园总承包工程施工合同》,合同总价434961万元。

三季报也显示,其在物联网产业中的收益已经逐步兑现。在主营收入增幅不过3675%之下,公司三季度的净利润增长超过2倍。

“感知健康舱”亮相成都双流

10月21〜22日,中国(成都)国际物联网峰会期间,“感知健康舱”正式亮相。市民可以通过刷二代身份证或者社保卡获取生理指标检测和其他辅助功能服务。其中,生理指标检测主要包括身高、体重、身体质量指数、体温、血压、血氧、无创血糖、脉搏、呼吸、心电、肿瘤早期感知、血管年龄检测、舌诊等功能模块;其他辅助功能有身份识别、健康信息历史追溯、远程会诊、专家预约、健康报告打印等功能模块;今后,还将纳入自动售药、流行病预警等功能模块。

在峰会上亮相之后,“感知健康舱”将很快走进成都市民的生活当中。据悉,明年上半年以前,全市将在小区、商场、机场、公园、写字楼等人群集中点,布点400台左右健康舱,供市民24小时自助检测。市民目前使用感知健康舱都是免费的,今后是否实行低价服务,目前还没确定。

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