STM32 ES8266上阿里云IOT MQTT实践【第一章】：物联网简介（什么是物联网）
课程大纲
【第一章】：物联网简介（什么是物联网）
【第二章】：物联网十大应用场景
【第三章】：什么是MCU？
【第四章】：MCU的应用范围
【第五章】：咱们要怎么入门MCU开发？
【第六章】：如何使用STM32Cube MX进行STM32的快速开发
【第七章】：ESP8266+MQTT上阿里云物联网平台实践（附源码）php
STM32CubeMX AT指令实现MQTT协议并接入阿里云IOT平台 源码解析
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1.什么是物联网
导 读git
2020年3月4日，中央政治局常务委员会议做出“加快5G商用步伐，增强人工智能、工业互联网、物联网等新型基础设施建设”的重大部署，促进经济高质量发展，“新基建”做为数字经济基础保障地位获得凸现。github
近日，中国信通院正式发布《新基建产品手册（1.0版）》，手册以新基建为主线，聚集了5G、工业互联网、区块链、人工智能、车联网、数据中心、智慧能源、物联网等领域的研究成果和支撑服务产品，内容涵盖战略规划、政策标准、运行平台，以及测试认证等方面。web
相关文档：中国信通院《新基建产品手册（1.0版）.pdf》算法
1.1 定义
- 百度百科
物联网（The Internet of Things，简称IOT）是指经过 各类信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各类装置与技术，实时采集任何须要监控、 链接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化 学、生物、位置等各类须要的信息，经过各种可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在链接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让全部可以被独立寻址的普通物理对象造成互联互通的网络。数据库
- 维基百科
物联网（英语：Internet of Things[1]，缩写IoT），是互联网、传统电信网等的资讯承载体，让全部能行使独立功能的普通物体实现互联互通的网络[2]。物联网通常为无线网，而因为每一个人周围的设备能够达到一千至五千个，因此物联网可能要包含500兆至一千兆个物体。在物联网上，每一个人均可以应用电子标签将真实的物体上网联结，在物联网上均可以查出它们的具体位置。经过物联网能够用中心计算机对机器、设备、人员进行集中管理、控制，也能够对家庭设备、汽车进行遥控，以及搜寻位置、防止物品被盗等，相似自动化操控系统，同时透过收集这些小事物的数据，最后能够汇聚成大数据，包含从新设计道路以减小车祸、都市更新、灾害预测与犯罪防治、流行病控制等等社会的重大改变，实现物和物相联。
物联网将现实世界数位化，应用范围十分普遍。物联网拉近分散的资讯，统整物与物的数位资讯，物联网的应用领域主要包括如下方面：运输和物流领域、工业制造[3]、健康医疗领域范围、智慧环境（家庭、办公、工厂）领域、我的和社会领域等[4]，具备十分广阔的市场和应用前景。编程
1.2 起源
物联网概念最先出现于比尔盖茨1995年《将来之路》一书，在《将来之路》中，比尔盖茨已经说起物联网概念，只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引发世人的重视 [4] 。安全
1998年，美国麻省理工学院创造性地提出了当时被称做EPC系统的“物联网”的构想 [5] 。服务器
1999年，美国Auto-ID首先提出“物联网”的概念，主要是创建在物品编码、RFID技术和互联网的基础上。过去在中国，物联网被称之为传感网。中科院早在1999年就启动了传感网的研究，并已取得了一些科研成果，创建了一些适用的传感网。同年，在美国召开的移动计算和网络国际会议提出了，“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇” [4] 。
2003年，美国《技术评论》提出传感网络技术将是将来改变人们生活的十大技术之首 [4] 。
2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了“物联网”的概念。报告指出，无所不在的“物联网”通讯时代即未来临，世界上全部的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾均可以经过因特网主动进行交换。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加普遍的应用 [4]
1.3 相关技术
与物联网项目相关的软件、硬件和链接技术多达数百种，那么究竟哪些技术值得关注？
物联网市场调研机构IoT Analytics精挑细选了43项与全球物联网项目相关的最有前景的技术，并基于能够感知到的成熟度对这些技术进行了排名。
1.3.1 软件技术
| 序号 | 技术 | 描述 | 成熟度 | 供应商 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 云计算 | 使用远程网络服务器储存、管理和处理数据 | 至关成熟 | AWS, Azure,阿里云 |
| 2 | 物联网平台 | 以模块化软件的形式，方便的链接各类物联网设备，并提供其余功能（例如，远程设备管理、数据分析） | 趋于成熟 | AWS IoT平台, Azure IoT平台,PTC Thingworx 平台 |
| 3 | 边缘分析 | 在传感器、设备、网关或边缘数据中心侧收集和分析数据，而不是等待数据被发送到云端。 | 趋于成熟 | AWS Greengrass, 微软IoT Edge,Foghorn, Crosser |
| 4 | 基于物联网的流分析 | 物联网设备数据流的实时处理 | 趋于成熟 | Cloud vendor solutions, Hortonworks Dataflow, SAS, Software AG |
| 5 | 有监督机器学习 | 一种训练数据是有标签的机器学习方法 | 趋于成熟 | Uptake, Sparkcognition, Senseye |
| 6 | 无监督机器学习 | 一种训练数据是无标签的机器学习方法 | 趋于成熟 | Uptake, Sparkcognition, Darktrace |
| 7 | 容器 | 容器是指具备本身的虚拟资源和文件系统（内存、CPU、磁盘等）的进程，与其它应用程度和容器隔离 | 趋于成熟 | Docker, Kubernetes, OpenShift |
| 8 | 物联网市场 | 一站式购物商店，提供完整的物联网解决方案，可以随时部署智能应用，包括硬件、软件和云链接 | 即将到来 | PTC, 西门子, ABB, 施耐德电气, Inductive Automation |
| 9 | 数字双胞胎 | 物理资产、过程和设备在虚拟世界里的数字镜像 | 即将到来 | GE，Azure，西门子，霍尼韦尔，爱默生 |
| 10 | 容器安全 | 保护容器完整性的解决方案 | 即将到来 | Cloud Vendor Solutions, Palo Alto Networks |
| 11 | 物联网安全平台 | 为任何类别的物联网设备提供安全解决方案的平台 | 即将到来 | Mocana, Bayshore Networks, Device Authority |
| 12 | 实时数据库 | 处理不断变化的工做负载的数据库 | 即将到来 | MongoDB, Counchbase |
| 13 | FaaS | 开发、运行和管理应用程序功能，而不须要构建和维护与开发和启动应用程序相关的基础设施 | 即将到来 | AWS Lamda, IBM OpenWhisk, Google Cloud Functions |
| 14 | 深度学习 | 这是基于人工神经网络的机器学习方法家族的一员 | 即将到来 | TensorFlow, Apache Mahout, Caffe, Deepmind |
1.3.2 硬件技术
| 序号 | 技术 | 描述 | 成熟度 | 供应商 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | CPU | 中央处理单元 | 至关成熟 | 英特尔, HPE, AMD |
| 2 | 安全芯片 | 安全加强型低功耗模块，包括各类安全敏感性功能 | 至关成熟 | 苹果Alphabet |
| 3 | 边缘网关 | 做为云与控制器、传感器和智能设备之间链接点的物理设备 | 至关成熟 | 戴尔HPE |
| 4 | GPU | 图形处理单元 | 即将到来 | 英伟达, AMD,Asus, 英特尔 |
| 5 | NAND | 一种非易失性存储技术，即断电后仍能保存数据 | 即将到来 | Micron, 三星, Toshiba |
| 6 | ASIC | 特殊应用集成电路，指应特定用户要求和特定电子系统的须要而设计、制造的集成电路 | 即将到来 | Fujitsu, 霍尼韦尔, Advanced Linear Devices |
| 7 | DRAM | 动态随机存取存储器，最为常见的系统内存，只能将数据保持很短的时间 | 即将到来 | 三星,Micron,SK Hynics |
| 8 | FPGA | 现场可编程门阵列，一种半定制电路，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点 | 即将到来 | Xilinx,英特尔,Altera |
| 9 | 类脑芯片 | 由大脑结构启发的计算机芯片，其中晶体管模拟神经元和突触 | 即将到来 | IBM |
| 10 | 智能传感器 | 当传感器感知到适当的输入时，它们会执行一些预约义的操做 | 多年之后 | Texas Instruments, TE Connectivity,博通 |
| 11 | 机器学习优化网关 | 为机器学习算法优化的控制器 | 多年之后 | Adlink, 英特尔 |
| 12 | LPD能量收集 | 利用环境中一种或几种形式的可用能源向低压配电系统供电，而不是使用一次性电池或与电网的链接 | 多年之后 | STMicroelectronics, ABB |
| 13 | 云链接传感器 | 直接向云发送数据的传感器 | 多年之后 | 施耐德电气 |
| 14 | 量子计算 | 利用量子力学现象，如叠加纠缠，进行计算 | 遥遥无期 | IBM, Microsoft, Rigetti |
1.3.3 链接技术
| 序号 | 技术 | 描述 | 成熟度 | 供应商 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | WLAN | 无线局域网，包括Wi-Fi和它的不一样版本 | 至关成熟 | 思科, Aruba, Extreme Networks |
| 2 | WPAN | 无线我的区域网络，包括一些短距离(100米之内)的链接技术(如BLE, Zigbee) | 至关成熟 | DiGi Int., NXP Semiconductors, Silicon Labs |
| 3 | 蜂窝物联网（2G/3G/4G） | 经过传统蜂窝通讯技术为物联网应用提供链接 | 至关成熟 | 中国移动, 沃达丰, Orange |
| 4 | WNAN | 无线邻域网络，包括基于IEEE 802.15.4标准的中程(500- 2000千米)网格链接技术(如Wi-SUN) | 至关成熟 | Itron/Silver ，Spring Networks, Wirepas |
| 5 | LPWAN | 用于链接物联网应用的低功耗广域网络技术(例如Sigfox、LoRa、NB-IoT、LTE-M) | 趋于成熟 | Semtech,Sigfox |
| 6 | Pub/Sub | 用于物联网消息传递协议的异步服务对服务通讯形式(如MQTT、XMPP) | 趋于成熟 | AWS,谷歌云,PubNub |
| 7 | eSIM | 将传统SIM卡直接嵌入到设备芯片上，而不是做为独立的可移除零部件加入设备中，用户无需插入物理SIM卡 | 即将到来 | ST Microelectronics, Gemalto, Giesecke & Devrient, ARM |
| 8 | 网络虚拟化 | 将网络元素和资源抽象为逻辑虚拟网络，并在物理网络上独立运行 | 即将到来 | Oracle,VMWare,Juniper Networks |
| 9 | 5G | 第五代移动通讯网络技术，于2019年投入商业运营 | 已经到来 | 华为，爱立信，诺基亚 |
| 10 | WiFi 6 | 最新版本的Wi-Fi协议，也被称为IEE 802.11ax | 即将到来 | 高通、思科，华为 |
| 11 | TSN | 时间敏感型网络，是IEEE为在肯定性以太网上传输时间敏感型数据而定义的一套标准 | 即将到来 | ABB, 博世, 思科, 西门子 |
| 12 | 光通讯 | 利用光传输数据的无线通讯技术。 | 多年之后 | 松下, Oledcomm,飞利浦 |
| 13 | 卫星物联网 | 经过卫星网络提供与物联网应用的链接 | 多年之后 | Iridium, Inmarsat, Eutelsat |
| 14 | APL（高级物理层） | 开发工业以太网标准，旨在利用IEEE 802.3cg (10BASE-T1L)工做组的工做，为危险地区实现一个单绞线工业以太网标准 | 多年之后 | Pepperl+Fuchs, Endress+Hauser, Analog Devices |
| 15 | 6G | 第六代移动通讯网络技术 | 遥遥无期 | 华为，爱立信，诺基亚 |
1.4 常见物联网通讯技术
MBUS 和MODBUS之间的关系：
M-Bus是针对仪表（主要是热表）的单线制通信总线标准，对于物理层、数据链路层、应用层和网络层都有严格的规定。Modbus则对物理层没有过多限制，在RS-23二、RS-48五、TCP/IP、光纤、红外等任意物理层上均可以跑，基本上来讲，Modbus只包含应用层和网络层的定义。
M-Bus 是一种专门为消耗测量仪器和计数器传送信息的数据总线设计的。M-Bus在建筑物和工业能源消耗数据采集有多方面的应用。Modbus协议是一个master/slave架构的协议。有一个节点是master节点。其余使用Modbus协议参与通讯的节点是slave节点。每个slave设备都有一个惟一的地址。在串行和MB+网络中，只有被指定为主节点的节点能够启动一个命令（在以太网上，任何一个设备都能发送一个Modbus命令，可是一般也只有一个主节点设备启动指令）。
1.5 《2020中国物联网产业全景图谱》
2009-2019是中国物联网产业发展的第一个10年，2020年是十三五收官的重要节点，同时也成为中国物联网下一个10年的起点。咱们如今没法看到10年后的物联网世界，可是，在这个10年的起步期，咱们能够看到物联网发展呈现的诸多特征，或许如今的选择将决定多年后的结果。
概况
- 慢热型产业，新兴基础设施做用凸显
- AIOT再也不是探索，而是物联网落地的标配
- 通讯技术进展基本覆盖全部场景需求，但便捷链接还在努力
- 产业政策的明晰依然是物联网快速发展的关键
- 传统产业自发创新驱动愈来愈明显