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IoT物联网 主题:13763帖子:222036

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物联网技术体系(一)

sangjunke 2021/4/30 663

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

2.网络层

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。
 

     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。


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。
 

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


————————————————
版权声明:本文为CSDN博主「mask哥」的原创文章,遵循CC 4.0 BY-SA版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接:https://blog.csdn.net/crazy123456789/article/details/116240809

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Jack20
0 0
2021/4/30 13:55

感谢分享

ttking
0 0
2021/4/30 16:02

不错的分享

极客潇
0 0
2021/4/30 16:34

感谢分享

花溪
0 0
2021/4/30 22:13

不错的分享,感谢!

谭涟漪
0 0
2021/5/1 09:28

感谢分享

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sangjunke

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发表于2021年04月30日 13:16:25 663 5
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[实例分享] 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

2.网络层

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。
 

     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。

                          

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    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。


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。
 

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


————————————————
版权声明:本文为CSDN博主「mask哥」的原创文章,遵循CC 4.0 BY-SA版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接:https://blog.csdn.net/crazy123456789/article/details/116240809

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