6 物联网的计算 6.1 物联网硬件平台

6.物联网的计算物联网概论主讲教师：12物联网五大关键要素物联网关键要素及涉及的技术示例IoT关键要素涉及的技术示例识别命名电子产品代码（EPC）、泛在码（UCode）寻址IPv4、IPv6感知智能传感器、可穿戴设备、嵌入式传感器、执行器、射频识别标签通信射频识别通信（RFID）、近场通信（NFC）、超宽带通信（UWB）、蓝牙通信（BT）、蓝牙低功耗通信（BLE）、紫蜂通信（Zigbee）、Z-Wave、WiFi、LTE、LTE-A计算硬件Arduino、树莓派、MediaTekLinkItONE等物联网硬件平台软件Contiki、TinyOS、LiteOS、AndroidThings等物联网操作系统服务身份服务（如供应链管理）信息聚合服务（如智能电网）协作感知服务（如智能家居）3什么决定了IoT的计算能力？物联网硬件平台1234软件程序硬件处理单元物联网操作系统中间件技术（介于操作系统和应用程序之间）分布式计算46.物联网的计算6.36.16.26.4物联网硬件平台物联网操作系统中间件技术分布式计算物联网硬件平台开源电子平台Arduino针对物联网应用，硬件平台是初期设计流程中必不可少的部分物联网应用程序的运行需要依托硬件平台嵌入式开发平台树莓派RasberryPI物联网套件LinkItONE6Arduino：https://www.arduino.cc123Arduino一个基于一系列单片机电路板的开源物理计算平台诞生于意大利Ivrea交互设计研究所，是一个基于易于使用的硬件和软件的开源电子平台，适用于任何需要互动的项目的设计，可以帮助人类更加充分的感知和控制物理世界。一个用于Arduino和Genuino开发板的软件开发环境一个拥有活跃开发者和用户的社区7Arduino平台和软件Arduino可用于开发交互式物体，接受来自各类开关或传感器的输入（这些输入可以是传感器上的光、按钮上的手指或一条推特信息），并能将读取到的输入转换为输出，控制各类输出装置，如激活马达、打开LED、在线发布内容等操作。Arduino平台通过向板上的微控制器发送一组指令来告诉板子需要做什么。Arduino可以单独运行，也可以与计算机上运行的软件（Processing、MaxMSP）配合使用。使用者可以手动组装简单的开发板，或购买预装的整套开发板。Arduino平台使用Arduino编程语言和Arduino软件（IDE）。Arduino软件（IDE）已能支持由英特尔和三星等公司制造的众多核心板和开发板。8Arduino社区Arduino诞生之初：Arduino是能够快速进行原型（Prototype）制作的易用型工具，支持面向没有电子和编程背景的学生。Arduino社区的发展：一个由创客（学生、业余爱好者、艺术家、程序员和专业人士）组成的世界性社区聚集在Arduino开放源代码平台周围，为Arduino社区提供了可以免费访问的大量Arduino知识，对基于Arduino的项目开发提供帮助。9Arduino的成熟Arduino板不再仅限于产品原型制作，开始改变以适应新的需求和挑战，产品种类进一步拓展，从简单的8位板到适用于物联网应用、可穿戴、3D打印和嵌入式环境的产品，以满足各类应用的需求。Arduino板完全开源，允许用户独立地创意和构建，以适应特定应用的需求。Arduino软件完全开源，得以通过全世界开发者的贡献不断发展和成熟。10Arduino的易用性多平台运行：Mac、Windows、Linux。工具包：详尽的分步骤指导，供开发者学习调试。Arduino社区：经验、技巧、创意分享多领域：教育：教师和学生基于Arduino搭建低成本的科学仪器，或者用于机器人项目编程。设计：设计师和建筑师基于Arduino搭建可以互动的产品原型。艺术：音乐家和艺术家将Arduino用于安装和试验新的乐器。创意发明：创客利用Arduino构建新颖的项目。1112

优势描述成本低Arduino模块支持手工组装和预组装，成本低（2至50美金）。多操作系统支持Arduino软件（IDE）支持Windows、MacintoshOSX和Linux操作系统。编程简易Arduino的编程环境易于初学者使用，同时对高级用户来讲也足够灵活。以Processing编程环境为基础，可与Processing、MaxMSP等协作。软件开源可扩展Arduino软件（IDE）作为面向对象的开源编程工具，可以基于C++库以及AVR单片机的C语言进行扩展开发。硬件开源可扩展Arduino以ATMEL公司的8位单片机和32位单片机为硬件基础，其开发板遵循“知识共享许可协议”开源发布，可供电路设计人员理解内部原理，进行深度扩展开发。树莓派（RaspberryPI）树莓派（RaspberryPi）是教育慈善机构——树莓派基金会——在英国开发的一系列小型单板计算机，埃·厄普顿为项目带头人。旨在促进学校和发展中国家的基础计算机科学教学，让计算机编程变得更加有趣，期望这款电脑能支持更多领域的新颖应用开发。树莓派甫推出就极受欢迎，在其原定目标市场之外，出人意料地蓬勃生发出很多应用，比如被用于机器人、物联网等。13树莓派的诞生和发展树莓派：基于ARM的微型电脑主板

功能完整接口丰富的单片机计算机的必要组件集成在一个由CPU、内存、I/O端口及辅助内存组成的芯片上。所有部件被整合在一张仅比信用卡稍大的主板上，具备电脑必备的基本功能。拥有HDMI高清视频输出接口、3.5mm模拟音频/视频接口、USB2.0接口（4个）、以太网接口、摄像机串行接口、显示串行接口。树莓派3代还内置了蓝牙和WiFi模块，能用于无线数据传输和连接以太网。USB接口能连接键盘鼠标等外设，并支持接口供电。14树莓派主板尺寸近似信用卡15只需接通显示器和键盘，就能执行如电子表格、文字处理、玩游戏、播放高清视频等诸多功能。大大降低产品开发难度和开发成本、缩短产品上市时间，为企业研发带来切实的便利和商业效益。例：树莓派RasberryPi416树莓派入门级RaspberryPiZero17树莓派的社群强大的社群支持。创客们自发建立了围绕RaspberryPi的各类社群，以针对性做树莓派的知识和应用的分享和交流。关于社群的更多资料可参见/community/18树莓派很适合物联网应用开发硬件平台是初期设计流程中必不可少的部分，开发人员可以用树莓派这种即用型嵌入式开发平台来构建最终的物联网产品。某种意义上，RaspberryPi就是一台功能完整的计算机，特别适合应用于原型设计和概念的验证，尤其适用于物联网开发、工业自动化的控制应用开发、机器人/消费类电子开发等。19LinkItONELinkItONE是联发科（MediaTek）推出的一款物联网套件，是一个物联网设备原型设计开发平台。提供近似于Arduino的硬件和API，让开发人员可以基于创意研发设备原型，快速验证设计功能。20LinkItONE硬件配置：LinkItONE基于联发科技MT2502A系统单芯片，支持各种通行的通信与多媒体功能，如GSM、GPRS、卫星导航系统（GlobalNavagationSatelliteSystem，简称GNSS）、WiFi、蓝牙、SD卡、MP3/AAC音频等。软件环境：LinkItONESDK提供开发者熟悉的Arduino环境和简单易用的工具，让初学者能轻松进行开发。21LinkItONE开发板与工具套件包开发者用LinkItONE开发平台来建立控制可穿戴与物联网设备的应用软件以及可穿戴与物联网原型设备。LinkItONE开发板能与各种仿真与数字传感器及控制器连接，支持加上所需的硬件至设备。22LinkItONE开发板AWSIoTStarterKitAWSIoTStarterKit工具套件AWSIoTStarterKit是一个工具套件，它提供LinkItONE开发板，以及电池和天线，还有多种Grove感应器。可以使用A