物联网技术体系（一）

物联网的技术体系主要分为大三层：

1.感知层：
 1.1终端设备：
物联网芯片 Arduino，Raspberry Pi,ESP32，C51，Stm32系列，华为NB-IOTstm32I4开发板，cc2530开发板；

1.2.终端设备搭载的嵌入式操作系统：VxWorks、FreeRTOS（多任务实时操作系统）、LiteOS、mbed
1.3.IoT 开发平台：Ruff、Tessel、JerryScript、Johnny-Five,PTC Thingworx，Software AG Cumulocity、GE Predix、 thingsboard

1.4.常用物联网智能设备技术：二维码、RFID、GPS、眼球与虹魔识别、听觉、嗅觉、触觉、味觉识别、VR/AR、SLAM、行为与复合特征识别、面部识别、指纹、手型

1.5常用传感器设备：温度/湿度传感器、力觉传感器、加速度传感器、光传感器、测距传感器、磁性传感器、微机电传感器、生物传感器、智能传感器、传感器与传感器网络

1.6.物联网常见协议：TCP/IP、TCP、UDP、HTTP、Websocket、wifi、蓝牙、NFC
MQTT：是一种基于发布/订阅（publish/subscribe）模式的"轻量级"通讯协议;
             最大优点：可以以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用.
            应用场景：

          技术架构：
            

     mqtt协议实现方式分为:发布者（Publish）、代理（Broker）（服务器）、订阅者（Subscribe）。其中，消息的发布者和订阅者都是客户端，消息代理是服务器，消息发布者可以同时是订阅者。

        MQTT传输的消息分为：主题（Topic）和负载（payload）两部分：

• （1）Topic，可以理解为消息的类型，订阅者订阅（Subscribe）后，就会收到该主题的消息内容（payload）；
• （2）payload，可以理解为消息的内容，是指订阅者具体要使用的内容。

    mqtt协议数据包结构:一个MQTT数据包由固定头（Fixed header）、可变头（Variable header）、消息体（payload）三部分构成。
      MQTT数据包结构如下：

• （1）固定头（Fixed header）。存在于所有MQTT数据包中，表示数据包类型及数据包的分组类标识。
• （2）可变头（Variable header）。存在于部分MQTT数据包中，数据包类型决定了可变头是否存在及其具体内容。
• （3）消息体（Payload）。存在于部分MQTT数据包中，表示客户端收到的具体内容。

 Payload消息体位MQTT数据包的第三部分，包含CONNECT、SUBSCRIBE、SUBACK、UNSUBSCRIBE四种类型的消息：

• （1）CONNECT，消息体内容主要是：客户端的ClientID、订阅的Topic、Message以及用户名和密码。
• （2）SUBSCRIBE，消息体内容是一系列的要订阅的主题以及QoS。
• （3）SUBACK，消息体内容是服务器对于SUBSCRIBE所申请的主题及QoS进行确认和回复。
• （4）UNSUBSCRIBE，消息体内容是要订阅的主题。

RTSP(Real Time Streaming Protocol):实时流传输协议，是cs模式的流媒体播放协议（视频播放协议）
Modbus：一个请求/应答方式的串行通信协议，目前存在用于串口、以太网以及其他支持互联网协议的网络的版本，通常用来连接监控计算机和远程终端控制系统


nb-lot（窄宽带物联网）：基于蜂蜜的窄宽带，具有大容量、低功耗、低成本
coap：物联网世界的类web协议，使用在资源受限的物联网设备上。物联网设备的ram，rom都通常非常小，运行TCP和HTTP是不可以接受的。
LoRa：基于蜂窝的长距离、低功耗、低成本，应用在智慧社区、智能家居和楼宇、智能表计、智慧农业、智能物流等多个垂直行业。
            城镇可达 2-5 Km ， 郊区可达 15 Km；一个 LoRa 网关可以连接上千上万个 LoRa 节点。

 

     协议特点：

  基于REST，server的资源地址和互联网一样也有类似url的格式，客户端同样有POST，GET,PUT,DELETE方法来访问server，对HTTP做了简化；

   COAP是二进制格式的，HTTP是文本格式的，COAP比HTTP更加紧凑；
    轻量化，COAP最小长度仅仅4B，一个HTTP的头都几十个B了；
    支持可靠传输，数据重传，块传输。 确保数据可靠到达；
     支持IP多播, 即可以同时向多个设备发送请求；
    非长连接通信，适用于低功耗物联网场景；

COAP协议有4种消息类型:

               CON—— 需要被确认的请求，如果CON请求被发送，那么对方必须做出响应。这有点像TCP，对方必须给确认收到消息，用以可靠消息传输。

                          

              NON—— 不需要被确认的请求，如果NON请求被发送，那么对方不必做出回应。这适用于消息会重复频繁的发送，丢包不影响正常操作。这个和UDP很像。
    用以不可靠消息传输。

     ACK —— 应答消息，对应的是CON消息的应答。

     RST —— 复位消息，可靠传输时候接收的消息不认识或错误时，不能回ACK消息，必须回RST消息。

BLE：低功耗蓝牙

    主要应用领域：1、移动扩展设备 2、汽车电子设备 3、健康医疗用品：心跳带、血压计等 4、定位应用：室内定位、井下定位等 5、近距离数据采集：无线抄表、无线遥测等   6、数据传输：智能家居室内控制、蓝牙调光、打印机等

zigbee：低速短距离传输的无线网上协议,特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全
opc协议：利用微软的COM/DCOM技术来达成自动化控制的协定，采用典型的C/S模式，针对硬件设备的驱动程序由硬件厂商完成，提供统一OPC接口标准的Server程序，软件厂商只需按照OPC标准接口编写Client程序就访问Server程序进行读写，即可实现与硬件设备的通信