物联网开发模式|学习笔记

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物联网开发模式

目录

一、接口——为什么有这么多种？

二、用Lifi理解通信介质的变化

三、物联网无线通信

四、根据通信协议远近排序

一、接口——为什么有这么多种？

GPIO CAN I2C UART SPI SDlO USB SSRAM SATA LPC MlIVGAADC

SMBUS  MPI   SDRAM  SAS  PCI   RMII   DVI

PWM  12S  TTL  DDR   PCle  SMII   HDMI  RS232

DDR2   SSMII   DP   RS485  DDR3  Rapid lO  RS422

PS2 DDR4   RGMII  DDR5  sGMIITBI  QDR  RTBI  并口

XGMII  parallel port  XAUI

GPIO：是用一根线进行组简单的信息传递，通过高低电频传输01代码，同时在软件设计的时候也可以使用GPIO去模拟一些通讯协议。

ADC：也是一种通讯方式，在使用传感器的时候，利用传感器输出的电压值来知道环境中的类似于温度、湿度等一些模拟量的值。

PWM：包括控制链接，告诉链接具有一个转述，同时在许多实际场景下使用PWM表示实际需要进行传输的值。

串口 I2C：属于低速的接口，这些接口传输的速率不会特别高，但是因为协议比较简单，所以在传输低速率的数据的时候，用它们是很合适的，因为物联网传输的数据不会特别多，数据带宽要求不会特别高，所以使用还是特别多的。

SDIO：比SPI速率更高，应用于电路板内部，用于一些传输卡或者高速模块通信

USB ：目前主要用于电脑的外设，例如 U 盘，鼠标，打印机等，传输速率比上面提到的接口更快一些，但是由于它的协议更复杂，所以会用芯片集成的硬件模块或者专门的 USB 协议。

PS2 ：在 USB 出现之前，电脑的一些外设包括键盘鼠标都会使用USB接口和电脑进行连接，但是这个接口也慢慢消亡了。

内存接口：内存接口的发展也是一个庞杂的领域，内存接口是非常多的内容，包含的种类比较多，而且发展的速率也比较快。

LPC 以及 PCIe 接口也在发生着日新月异的变化。

Rapid IO 最常用于硬件的背板总线设计的方式，实际上是在成本、功耗、速率上不同的选择。

VGA、DVI、HDMI、DP都是视频接口，视频流的传输需要较大的数据通道，如果视频传输的很远，往往不能使用这几个接口。

以上都是本地化的视频接口，优点就是可以直接进行传输，不需要进行压缩和传输协议，它利用数字或者模拟信号直接把高清视频中的一些颜色数据进行传输，不需要压缩，但是由于它本身的一个特点，它的传输距离不会很远。

二、用 Lifi 理解通信介质的变化

以上的有线接口都是经过电器连接进行传输的，物联网的场景下有很多各种各样的传输通道，但更多的是一种无线的通信方式，因为万物互联之后，所需要的连接数量比原先的数量大很多很多倍，如果还是通过导线或者导体这种方式进行传输的话，连线的方式就会变得很复杂，也就是说，在部署每一台设备的时候，都需要对它进行连线的控制和连线的处理，因特网的传输方式可以用网线也可以用光纤。

在视频中可以看到，已经实现了蓝光视频的流畅传输，至此可以发现，有线传输和无线传输的方式是一样的，只是传输介质的变化，视频中Lifi可见光通信和日常使用的WIFI的区别从表象上来看只是电磁波的波段不同而已，当然无线通信和有线通信相比，无线的信号是在空气中传播的，所以会面临更多的挑战，所以还需要调制相应的技术，这与有线通信是不一样的。

三、物联网无线通信

无线通信和有线通信一样的问题，就是在传输距离、成本和功耗上也有很大的差别，由于物联网的蓬勃发展，很多设计初衷不是应用于物联网的无线网通信协议慢慢也加入了物联网通信的阵营。

比如 GPRS ,原本只是用于2G手机上网的一个方式，但是由于运营商前期大量的投入，所以资费相对来说比较便宜，逐步运营商又推出了物联网卡，慢慢这种通信方式成为了很多物联网上网的重要方式。

蓝牙设计初衷就是给电脑和手机的外设使用，随着物联网的发展，它慢慢会提高很多技术的特性，比如传输的速度会越来越高，传播的距离越来越远，同时支持多跳等特性，以适应物联网的设计需求，物联网发展过程中，许多嵌入式的通信方式都被纳入了物联网，这是由于物与物的连接通信距离从几厘米到几公里，它们之间需要通信的时候就需要选择一个合适的可以满足需求的通信方式。

这个表可以看出每种通信方式的通信速率、通信距离都是不同的，各种通信方式、通信距离都是不同的，通信方式之间也存在着竞争关系，如果两个通信方式属性非常接近，那么优势的那一个会胜出，处于劣势地位的通信协议会慢慢消亡。所以一些设计的出发点是应用于物联网的最终会被其他领域的无线通信协议所战胜。

四、根据通信协议远近排序

1.近距离无线局域：

（1）NFC近场：ISO/IEC  18092  GSMA NFC

（2）WPAN个人：zigbee  lrDA  Bluetooth  ANT+/ANT

（3）WHAN家庭：zigbee  z-wave  Thread   EnOcean

（4）WFAN工业：ISA 100.11a  wireless  HART

2.远距离无线广场：

（1）窄带广域：NB-IoT  Sigfox  LoRa  Telensa  RPMA  Weightless-p  ZETA

（2）宽带广域：LTE  GPRS  GSM  UMTS  CDMA  LTE-MTC eMTC/Cat M  LTE-VWIMAX

近距离无线局域和远距离无线广域实现的通信距离的不同。除此之外还有卫星通信（ GPS 等），宇宙通信，三体通信。

远距离、低功耗、低成本、带宽几个维度是相互制约、相互矛盾的，不可能说全部做到最优。

NFC就是生活中常用的刷卡，它的通信距离大概在十厘米以内。

大于10厘米小于5公里的有 WIFI、ZigBee 和蓝牙等，更远距离的是 LoRa、3G、4G 等广域通讯方式。