php与硬件交互开发,一文打通前后端与软硬件交互

前言

之前看了一篇文章，直接把我之前所学的很多知识瞬间打通了，这里也给大家分享出来。主要关于如何把前端，后端，以及硬件相结合起来，其实方法有很多种，这里只是给一个思路。首先分别介绍一下软件(前后端)，硬件，以及软硬件的交互。

前端

前端就是指我们用户所能够看到的页面，比如Web网页，安卓APP；以Web页面为例，Web页面可以利用一些现有的样式实现炫酷效果，熟悉前端的小伙伴应该知道前端三剑客：html5、css3、javascript。

前端开发中有一些库/框架，降低开发难度，比如jquery、Bootstrap，AngularJs，ReactJs，VueJs，利用这些库/框架，可以很容易搭建自己所要的前端UI(个人用过Java的AWT和Swing，python的PyQt5，MFC,在写样式的时候还是相对复杂的)。

还有一种选择是用微信小程序，来充当前端，或者使用Electron(实际就是利用前端的技术来搭建的)来搭建桌面UI。

后端

后端接收前端发来的请求，处理业务逻辑，数据库的访问，并返回响应结果。后端开发语言比较多了，Java，Python，C，C++，PHP等等，后端开发个人用的比较多的是Java和Python。Java开发在IT行业用的比较多(SSM，SSH等一些框架，Springboot…)，在实验室，我用的比较多的是Python了(个人没有使用过java操作硬件，常用Python)，Python在处理矩阵很方便，还有很多包都可以直接用pip安装(这里打个广告，自己之前写了一个pip安装的工具，可以自动扫描文件中的包并且下载，点击这里)，使用也很方便。

前后端交互

前端通过ip地址和端口号进行后端访问，后端接收前端的数据，进行业务处理，将结果返回到前端。Tomcat是一个web服务器，常用在JavaWeb开发中。因为个人常用python作为后端开发，利用tornado包可以搭建python的一个web服务器，然后前端可以根据ip地址和端口号访问python，执行后端python文件。

硬件

个人熟悉的硬件有51单片机，stm32芯片，Arduino，都是用c语言来编程的，可以利用这些芯片的GPIO来控制其他的电子元件，比如LED，舵机等。

后端与硬件的交互

后端如何给芯片发送数据呢？最简单的就是通过串口了，当然还可以通过其他的比如无线，蓝牙等等。比如在Python中，有serial这个包，可以操作串口，那么硬件连接上只需要用一个数据线连接电脑的usb和芯片的串口。

串接所有技术

如果有这么一个需求：在PC上的一个网页上有前后2个按钮，我们需要通过这2个按钮控制小车的前进和后退，该如何实现呢？

答：如果理清思路，就发现问题并不难，其实质就是就是把前端的数据传送到芯片，当然还可以接收返回来的数据。

1) 前端通过前面介绍的前端技术，框架，很容易实现页面的布局(甚至是酷炫的效果)，然后通过AJAX(或者其他的Http请求库，jquery等)发起HTTP请求，访问后端Python的代码。

2) 后端的Python解析前端发来的数据，然后进行处理，这里处理逻辑就看实际需要！！然后Python通过serial操作串口，通过串口给硬件芯片发送数据。

3) 硬件芯片开启串口的监测，接收Python发来的数据，解析并执行相关的操作(比如点亮led，驱动舵机，读取传感器的数据等)，然后通过串口给Python后端发送响应数据。

4) Python后端通过串口接收硬件芯片发来的数据，进行处理，然后通过HTTP响应，把数据返回到前端，甚至还可以把数据存入到数据库，常用的数据库Mysql，Redis等。

5) 前端接收到数据就可以展示在页面上。尤其在展示曲线、图上，前端很方便，比如Echarts这个就很好用。

框图

后续

其实，还有一个很好用的硬件，树莓派。树莓派是一个小型的电脑，可以装linux系统，就和使用linux服务器没啥区别，当做电脑/服务器使用就OK，同时树莓派还引出了IO口供硬件驱动。可以把树莓派当做一个服务器，将前端后端的项目直接部署在树莓派，通过浏览器访问(同一局域网下)，同时直接用树莓派驱动硬件。