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近日，Arm宣布扩展其物联网全面解决方案产品路线图，新增两款全新基于Arm Cortex-M和Cortex-A处理器的解决方案，以简化并加速物联网和嵌入式开发流程。在此次扩展的产品路线图中，Arm同时推出迄今性能最强且安全性最高的Cortex- M处理器Arm Cortex-M85，并将Arm虚拟硬件扩展至包括第三方设备的更多平台，进而使开发流程更简单流畅。在6个月前推出的Arm物联网全面解决方案，标志着物联网和嵌入式市场的设计方法发生了根本性转变，它通过结合硬件IP、平台软件、机器学习模型、工具等，简化开发并加速产品设计。此次推出的Arm云原生边缘设备全面解决方案是首款为Cortex-A设计且基于Corstone1000的产品。它使物联网开发者首次能轻松利用Linux等操作系统的平台功能和潜力，同时也实现在智能可穿戴设备、网关和高端智能摄像头等设备上进行应用级工作负载的开发。

赛题简介：本次比赛赛题根据实际嵌入式产品场景，抽象为智能工厂仪器部署问题。我们期待您精彩的解决方案。赛题背景：我们乘坐时光机来到2050年，戴维斯在退休后开了一家智能工厂，这种工厂使用一套加工仪器，支持成千上万种加工流水线。现在场地和仪器都已经购置好了，戴维斯需要你来帮忙规划一下仪器的安装位置，使得安装费用和出货速度达到最优。初赛比赛规则：选手可在下方附件中下载赛题包，编程语言支持C、C++，选手在本地编译调试完成后，通过“提交作品”页面提交代码，每个团队每天可提交5次。后台将取选手提交的代码运行、评分，然后以提交代码所获得的最好成绩进行排名，并每天发布排行榜。作品提交要求：请将赛题包中的code目录压缩为zip文件后提交到比赛平台。评分和排名规则：1. 编译失败不得分；2. 执行任意一组测试用例出现以下5种情况之一都不得分： （1）运行异常退出（2）运行时读/写/执行了提交内容以外的文件（3）运行时间超过15s（4）运行内存超过512M（5）输出结果不符合题面要求3. 全部用例判题成功，则：（1）分数计算：用例分数*用例系数的累和（2）分数从低到高排名 （3）分数相同，先提交的排名靠前 （4）同一个队伍的提交，以最优成绩的为准，分数相同以先提交的为准4. 大赛比赛过程中，评委组将对选手作品进行复核审查，如出现影响比赛公平性的代码实现方式，将取消团队成绩。判题环境：linux、g++8.5.0、cmake3.20.2

作为感知交互的桥梁，无线通信技术在物联网系统中扮演着非常重要的角色。与蓝牙、Wi-Fi等短距离无线局域网技术相比，LoRa等低功耗无线广域网（LPWAN）技术着重于远距离、低带宽、低功耗、大量连接需求的物联网应用场景。凭借自组、安全、可控的应用优势，LoRa在全球范围内的部署持续扩大，商业落地进程也不断加速，逐渐成为物联网领域的主流技术之一。聚焦LoRa技术，Semtech（升特半导体）已经发布了诸多产品和解决方案，覆盖了物流资产管理、智能表计、智能楼宇、智慧工厂、智慧农业等多个应用领域。以LoRa EdgeTM产品系列为例，LR1110芯片组以LoRa技术为基础，结合LoRa CloudTM地理定位及设备管理服务，显著降低了物联网定位和监测的成本和复杂性。在LR1110的基础上，Semtech实现了对LoRa EdgeTM地理定位平台的再次扩展。全新LoRa EdgeTM LR1120芯片组具备多频段能力，支持物联网应用实现直接卫星通信，为物联网系统填补了连接空白。新增2.4GHz与卫星通信S频段与LoRa Edge LR1110相比，LR1120增加了2.4GHz频段与卫星通信S频段，同时具备低功耗、覆盖范围大、带宽大等优势，还支持云服务端解析。据Semtech中国区LoRa市场战略总监甘泉介绍，在2.4GHz频段范围内，LR1120不仅可支持正常的FSK调制，还支持LoRa 2.4GHz频段调制；在卫星通信S频段，该芯片组则可支持1.9GHz到2.2GHz频段范围，其中部分频段可专门用于卫星通信。与此同时，LR1120还保留了Sub-GHz频段，以及低功耗Wi-Fi与GNSS扫描定位功能。从框图来看，LR1110由加密引擎、Sub-GHz频段的LoRa收发器，以及Wi-Fi无源扫描与GNSS全球导航卫星系统接口组成。卫星定位数据会发送至LoRa CloudTM云服务器，并通过云服务器解调为地理定位数据。而对于LR1120而言，增加了两个通信频段，意味着增加了两个收发器。与前者相比，LR1120不仅可通过Sub-GHz频段LoRa收发数据，还可以通过2.4GHz与卫星通信S频段进行数据传输，整体系统的可扩展性大幅度提升。沿用LR1110的整体电路设计，LR1120芯片组在引脚数量与芯片外观上都与前代一致，其功耗与定位精度也没有变化。两者主要的差异点在于，LR1120将Wi-Fi功能引脚及其射频与基带电路进行了整体复用。因此，在Wi-Fi功能引脚上，又能分时实现2.4GHz和卫星通信的数据收发。区域地面与卫星网络全面融合据估计，地面网络连接仅覆盖全球地表面积的10%，而对于这些覆盖区域内的不同国家与地区，Sub-GHz的频段也是各不相同的。因此，Sub-GHz的LoRa频段并不具备全球范围内的普适性。与之相对，2.4GHz与卫星通信S频段则在全球各地区都拥有一致的频段，可以实现全球范围的无缝连接。“频率越高，波长越短，传输远距离能力越弱。”甘泉表示，若想实现更远的通信距离与更大的覆盖范围时，Sub-GHz频段更具优势；而若要实现实时响应、快速传输及控制，则应选择2.4GHz频段范围；若要实现全球无死角的物联网覆盖，则建议使用卫星通信技术。“用户可根据不同场景、不同应用的实际需求，选择不同频段应用，或将这些不同频段的无线通信技术组合起来。”通过三种技术的有机组合，能够全面覆盖各种不同场景的应用，同时最大程度上降低了整体功耗与成本，提高了系统效率。未来，区域地面与卫星网络融合逐渐成为无线通信技术发展的趋势。构建全球无缝通信数字经济盛行，终端设备的智能交互需求不断攀升，物联网正加速向各行业渗透，设备连接数井喷式增长。此次LoRa技术的升级，有助于突破传统Sub-GHz频段的区域性，真正实现全球范围内的无缝互连。凭借全球范围的普适性，2.4GHz频段与卫星通信S频段成为构建全球无缝通信的关键。

英国半导体IP公司Arm推出了其物联网全面解决方案（Total Solutions for IoT）的产品路线图，以及最新一代Cortex-M85处理器内核。Cortex-M85是Arm如今性能最强的Cortex-M系列处理器。Arm物联网兼嵌入式事业部副总裁Mohamed Awad预计，在2022年，其合作伙伴将会发布基于Cortex-M85的芯片产品。活动期间，Mohamed Awad分享了其Cortex-M85的性能提升、Arm全面物联网解决方案的的各类子系统和应用，芯东西等媒体和Mohamed Awad就Arm全面物联网解决方案的落地情况、实际案例等进行了深入交流。一、Arm物联网方案路线图公布，边缘设备和语音识别方案推出Arm的物联网全面解决方案分别为Arm Corstone子系统、Arm虚拟硬件（Arm Virtual Hardware Targets）和Project Centauri标准三个部分。在Corstone子系统方面，除了此前已推出的Corstone-300子系统，Arm还有推出了新的Corstone-1000和Corstone-310子系统，分别为Arm云原生边缘设备全面解决方案和语音识别全面解决方案的基础。Corstone-1000基于Cortex-A系列处理器和Cortex-M系列处理器；Corstone-310则基于新的Cortex-M85处理器和Ethos-U55 NPU，是当前Arm最先进的MCU子系统。Arm的云原生边缘设备全面解决方案是首款为Cortex-A设计、且基于Corstone-1000的产品。它使物联网开发者首次能使用Linux等操作系统，实现在智能可穿戴设备、网关和高端智能摄像头等设备上进行应用级工作负载的开发。基于Cortex-M85，Corstone-310子系统能够应用在智能音箱、无人机、智能恒温器等产品上，并具备Arm MCU在传统和机器学习工作负载上的最高性能。二、M85传统性能超M7 30%，ML性能高M55 20%新的Cortex-M85内核被Mohamed Awad称为“我们最新、最快、最安全的Cortex-M处理器”。具体来说，Cortex-M85具有Arm Helium技术，可支持终端机器学习和DSP工作负载；该处理器还是首个从Arm-v8.1M架构中集成指针认证和分支目标识别（Pointer Authentication and Branch Target Identification, PACBTI）的Cortex产品，该技术能有效增强其安全性。与上一代Cortex-M7相比，Cortex-M85在传统工作负载性能上提升了30%。Cortex-M85还在机器学习性能上较Cortex-M55提升了20%。相比M7和M55，Cortex-M85能够同时提供较高的传统性能和机器学习性能，可通过灵活的搭配应用于各类应用中。Mohamed Awad预计，在2022年，其合作伙伴将会发布基于Cortex-M85的芯片产品。三、虚拟硬件支持七款内核，百度、声加科技、未艾智能除了Arm Corstone子系统和新的Cortex-M85内核，Arm物联网全面解决方案还包括虚拟硬件。该产品使厂商能够采用云端开发和持续集成，而不需定制大型硬件集群。目前已有数百名开发者使用了Arm虚拟硬件。基于其反馈，Arm也新增了数款新的虚拟设备，支持七款从Cortex-M0至Cortex-M33的内核。如今虚拟硬件已在亚马逊云科技上提供。在中国，百度、声加科技、未艾智能等厂商已成为Arm虚拟硬件的人工智能合作伙伴。Arm今天发布了开放物联网SDK框架，包括全新的Open-CMSIS-CDI软件标准，目前已有八家来自芯片合作伙伴、云服务提供商、ODM和OEM厂商等主要行业参与者加入。对于机器学习和人工智能，Mohamed Awad提到人工智能和机器学习对物联网嵌入式设计非常关键，推动了很多技术发展。当前大部分的人工智能都运行在基于Arm物联网终端的设备上，Arm也在不断研究、发展相关机器学习应用。Arm物联网全面解决方案的目标是实现软件和硬件在系统层面共同设计，Mohamed Awad认为，从长期来看，软件在物联网领域的重要性将会超过硬件。据他分享，未来十年物联网硬件的年增长率在10%左右，但是软件+服务的年增长率是20%。根据如今的发展趋势，未来物联网软件与服务的比重将会超过硬件部分。因此Arm在物联网领域的投资支出也并非专注于传统的硬件IP，而是对软件、硬件进行了相同的投资布局。结语：Arm物联网全面解决方案或为中国开发者带来便利Arm作为全球半导体IP龙头以及最先布局物联网的半导体公司之一，其在物联网芯片领域有着产品生态上的优势。本次其物联网全面解决方案，希望实现软件和硬件在系统层面共同设计，包括硬件子系统、虚拟硬件以及物联网接口标准，是Arm在物联网领域的关键产品。在Arm物联网全面解决方案中虚拟硬件等落地中国后，或许将帮助中国物联网芯片厂商和软件开发者缩短产品开发时间，并提高产品安全性能。本次Arm推出的M85内核，在传统性能和机器学习性能上都有所提升，进一步拓展了Cortex-M系列产品线。

今天，英国半导体IP公司Arm推出了其物联网全面解决方案（Total Solutions for IoT）的产品路线图，以及最新一代Cortex-M85处理器内核。Cortex-M85是Arm如今性能最强的Cortex-M系列处理器。Arm物联网兼嵌入式事业部副总裁Mohamed Awad预计，在2022年，其合作伙伴将会发布基于Cortex-M85的芯片产品。另外，此前Arm推出的虚拟硬件现在已正式落地中国，中国开发者可通过亚马逊云科技进行下载。活动期间，Mohamed Awad分享了其Cortex-M85的性能提升、Arm全面物联网解决方案的的各类子系统和应用，芯东西等媒体和Mohamed Awad就Arm全面物联网解决方案的落地情况、实际案例等进行了深入交流。一、Arm物联网方案路线图公布，边缘设备和语音识别方案推出Arm的物联网全面解决方案分别为Arm Corstone子系统、Arm虚拟硬件（Arm Virtual Hardware Targets）和Project Centauri标准三个部分。在Corstone子系统方面，除了此前已推出的Corstone-300子系统，Arm还有推出了新的Corstone-1000和Corstone-310子系统，分别为Arm云原生边缘设备全面解决方案和语音识别全面解决方案的基础。Corstone-1000基于Cortex-A系列处理器和Cortex-M系列处理器；Corstone-310则基于新的Cortex-M85处理器和Ethos-U55 NPU，是当前Arm最先进的MCU子系统。Arm的云原生边缘设备全面解决方案是首款为Cortex-A设计、且基于Corstone-1000的产品。它使物联网开发者首次能使用Linux等操作系统，实现在智能可穿戴设备、网关和高端智能摄像头等设备上进行应用级工作负载的开发。基于Cortex-M85，Corstone-310子系统能够应用在智能音箱、无人机、智能恒温器等产品上，并具备Arm MCU在传统和机器学习工作负载上的最高性能。Arm Corstone-310子系统二、M85传统性能超M7 30%，ML性能高M55 20%新的Cortex-M85内核被Mohamed Awad称为“我们最新、最快、最安全的Cortex-M处理器”。具体来说，Cortex-M85具有Arm Helium技术，可支持终端机器学习和DSP工作负载；该处理器还是首个从Arm-v8.1M架构中集成指针认证和分支目标识别（Pointer Authentication and Branch Target Identification, PACBTI）的Cortex产品，该技术能有效增强其安全性。与上一代Cortex-M7相比，Cortex-M85在传统工作负载性能上提升了30%。Cortex-M85还在机器学习性能上较Cortex-M55提升了20%。相比M7和M55，Cortex-M85能够同时提供较高的传统性能和机器学习性能，可通过灵活的搭配应用于各类应用中。Mohamed Awad预计，在2022年，其合作伙伴将会发布基于Cortex-M85的芯片产品。Arm Cortex-M85在传统性能和机器学习性能上都有着较好的表现三、虚拟硬件支持七款内核，百度、声加科技、未艾智能除了Arm Corstone子系统和新的Cortex-M85内核，Arm物联网全面解决方案还包括虚拟硬件。该产品使厂商能够采用云端开发和持续集成，而不需定制大型硬件集群。目前已有数百名开发者使用了Arm虚拟硬件。基于其反馈，Arm也新增了数款新的虚拟设备，支持七款从Cortex-M0至Cortex-M33的内核。如今虚拟硬件已在亚马逊云科技上提供。在中国，百度、声加科技、未艾智能等厂商已成为Arm虚拟硬件的人工智能合作伙伴。Arm今天发布了开放物联网SDK框架，包括全新的Open-CMSIS-CDI软件标准，目前已有八家来自芯片合作伙伴、云服务提供商、ODM和OEM厂商等主要行业参与者加入。对于机器学习和人工智能，Mohamed Awad提到人工智能和机器学习对物联网嵌入式设计非常关键，推动了很多技术发展。当前大部分的人工智能都运行在基于Arm物联网终端的设备上，Arm也在不断研究、发展相关机器学习应用。Arm物联网全面解决方案的目标是实现软件和硬件在系统层面共同设计，Mohamed Awad认为，从长期来看，软件在物联网领域的重要性将会超过硬件。据他分享，未来十年物联网硬件的年增长率在10%左右，但是软件+服务的年增长率是20%。根据如今的发展趋势，未来物联网软件与服务的比重将会超过硬件部分。因此Arm在物联网领域的投资支出也并非专注于传统的硬件IP，而是对软件、硬件进行了相同的投资布局。结语：Arm物联网全面解决方案或为中国开发者带来便利Arm作为全球半导体IP龙头以及最先布局物联网的半导体公司之一，其在物联网芯片领域有着产品生态上的优势。本次其物联网全面解决方案，希望实现软件和硬件在系统层面共同设计，包括硬件子系统、虚拟硬件以及物联网接口标准，是Arm在物联网领域的关键产品。在Arm物联网全面解决方案中虚拟硬件等落地中国后，或许将帮助中国物联网芯片厂商和软件开发者缩短产品开发时间，并提高产品安全性能。本次Arm推出的M85内核，在传统性能和机器学习性能上都有所提升，进一步拓展了Cortex-M系列产品线。

写在前面：为了应对标准化和跨平台的趋势，更好的推广OPC，OPC基金会在OPCDA成功应用的基础上推出了一个新的OPC标准——OPC UA，OPCUA不再基于分布式组件对象模型（DCOM），而是以面向服务架构（SOA）为基础，因此，在未来的若干年中，OPCUA将逐步取代OPCDA，成为新一代的OPC标准，助力工业4．0。而提起MQTT，或许大家有些陌生。MQTT是一个基于客户端－服务器的消息发布／订阅传输协议。具有轻量、简单、开放和易于实现的特点，尤其在IOT领域应用非常广泛。物联网一直都是一个很热门的话题，而数据上云，也是现在工业上很普遍的一个需求。至于如何实现，各个厂家都提供了各种不同的解决方案，无分好坏，最适合的就是最好的。刚看完一篇名为《OPCUA＋MQTT＝物联网扩展的热门组合》的公众号文章之后，文思泉涌，想着如何将OPCUA与MQTT联合起来，构建一个物联网通用框架，实现数据远传。01PART整体网络架构很多时候，我们的需求是这样的：现场有N台不同的设备或系统，每台设备或者系统的协议是各不相同的，希望可以用一种通用并且简单的方法，将这些数据传到云端，实现远程访问。这样的需求，在上位机中其实是物联网最典型的应用之一，那么采用OPCUA＋MQTT或许是个不错的选择，整体的框架设计如下：图表 1 整体网络架构为了实现整体功能，这里的设备层，采用Modbus Slave，基于Modbus TCP协议来做仿真测试，增加5个变量，分为为压力1－压力5，对应地址从40001－40010，数据类型为浮点型，运行Modbus Slave仿真结果如下：图表 2 ModbusTCP服务器02PART服务层至于服务层，主要是OPCUA服务器的开发应用，这里我们有两个选择，一种是采用第三方的OPC软件，比如Kepware、Knight、Matrikon这些公司的产品，这种比较容易，做下相关配置即可，另外一种方式就是自己开发，相对来说难度要大一些。这里我使用自己开发的一款软件——上位机CMS配置一体化软件，通过简单配置，在10秒内，实现了ModbusTCP客户端数据通信，结果如下：图表 3 ModbusTCPClient通信测试然而，这部分，仅仅是实现了ModbusTCP客户端的功能，如果要实现OPCUA服务器的功能，需要激活一下OPCUA服务器，在服务器节点下添加一台OPCUA服务器即可，添加完成后，保存重新运行，结果如下： 图表 4 开启OPCUAServer为了测试OPCUA服务器是否开启成功，需要进行测试，可以使用官方软件UAExpert软件来测试一下：图表 5 OPCUAClient通信测试03PART数据层（1）在实现数据层功能之前，需要创建一个MQTT服务器，这里基于．NET CORE编写了一个MQTT服务器的程序，并在阿里云服务器中部署运行（这里要注意开放端口1883），运行效果如下： 图表 6 MQTT服务器（2）MQTT服务器创建完成之后，重新打开一个CMS配置软件来进行OPCUAClient的功能测试，上一节中的UAExpert是官方的OPCUA客户端软件，仅用于测试使用，这里的使用的CMS配置软件的OPCUAClient是自己开发的客户端程序，经过配置之后，运行结果如下： 图表 7 OPCUAClient（3）在CMS配置人家的服务器节点中，右击添加一个MQTTClient，根据MQTT服务器配置相关IP、用户、密码、主题及更新时间等信息，具体如下：图表 8 MQTT客户端配置（4）配置完成后点击启动按钮，整体运行之后，可以看到MQTT连接成功，并按照设定的周期将最新的数据发布到指定的主题中，效果如下：图表 9 启动MQTT客户端（5）打开MQTT服务器，也可以看到不断地有数据发布过来，这里为了便于观察结果，将压力1的数据仿真成每秒加1，MQTT服务器数据接收如下：图表 10 MQTT服务器数据接收04PART应用层通过以上的相关部署，即可实现整个OPCUA＋MQTT的实现，实际应用时，只需要开启一个MQTT客户端，连接指定的MQTT服务器，并订阅相应的主题，即可获取到设备层的实时数据，这里使用一个常用的MQTT客户端软件，即MQTT．fx： 图表 11 MQTT．fx通信测试写在最后：本文旨在结合当下主流的OPCUA统一架构和MQTT通信协议，实现一种数据上云的途径，对于自动化行业的上位机工程师来说，可以拓展大家的思路。未来更多是IT和OT相结合的一种趋势，因此，作为每个工控技术人员，都要时刻保持危机感，不断学习，不断进步，这样才能更好地面对未来工业的快速发展。       原文标题 : OPCUA+MQTT实现数据上云

作者：赵小飞智库 原创导读随着环境能量采集技术的进一步发展，无源不仅能够为仅需微瓦级别功耗的反向散射通信节点提供能量来源，也能够在一定场景下为NB－、LoRa等低功耗广域网络（LPWAN）终端提供能量支持，让此前依赖于电池工作的节点可以彻底摆脱电池，实现更长生命周期。无源物联网已成为业界关注的一个热点，随着 Advanced和6G研究和讨论不断深入，无源物联网也作为未来升级版5G和6G的重点研究课题，并承载着蜂窝网络支撑海量节点乃至千亿级连接的任务。对于无源物联网的研究，重点集中在能量获取、低功耗通信、低功耗计算、低功耗传感等方向，其中前两项是无源物联网的重点，相应的主流的技术是环境能量采集和反向散射通信技术。 随着环境能量采集技术的进一步发展，该技术不仅能够为仅需微瓦级别功耗的反向散射通信节点提供能量来源，也能够在一定场景下为NB－IoT、LoRa等低功耗广域网络（LPWAN）终端提供能量支持，让此前依赖于电池工作的节点可以彻底摆脱电池，实现更长生命周期。低功耗是物联网发展的一条主线降低终端节点功耗一直是物联网发展中的核心主题之一，过去十余年产生了多项技术创新，对降低物联网节点功耗有明显的作用，目前也已发展成为物联网产业界最受关注的领域，可以说低功耗是物联网发展的一条主路径。 以蜂窝物联网为例，早在2009年，3GPP在其R8版本标准中，就对低功耗的蜂窝物联网接入终端定义了LTE Cat．1的标准，经过多年发展，Cat．1已成为蜂窝物联网的主力之一；更吸引业界目光的NB－IoT在2016年推出首个标准，其最大的卖点也是进一步降低了功耗，在特定场景电池供电5－10年也能驱动其工作；近期，5G R17冻结在即，其中RedCap（缩减能力终端）备受关注，也是在很大程度上降低了5G物联网终端的功耗。在非蜂窝物联网领域，最为典型的低功耗广域网络技术LoRa也是近年来物联网的热点，支持了大量传感器终端低功耗接入；局域物联领域也将降低功耗作为其核心技术路径之一，如蓝牙每推出一代新技术都会将低功耗作为其重要亮点，WiFi联盟推出专门的低功耗标准WiFi Halow来支持海量节点通过WiFi接入。 以上各类低功耗的技术和标准大大扩展了物联网连接的范畴。近年来，物联网新增的连接节点中，采用低功耗技术的连接占比最大，可以说低功耗已成为物联网连接的绝对主力。不过，现有低功耗技术支持的物联网节点依然需要各种形式主动供电，虽然大部分仅需普通电池或纽扣电池，但很多场景并不具备电池供电的条件，或者场景生命周期大于电池寿命会产生较高维护成本，这些是无源物联网需要支持的场景。 目前大规模商用的低功耗广域网络主要以NB－IoT、LoRa为代表，相关节点通过电池驱动工作。不过，业界已经开始探索对其无源化升级，通过环境能量采集技术，为NB－IoT、LoRa节点提供能量支持，做到免电池、免维护并永久供能，在很多场景扩大了NB－IoT、LoRa的应用范围和降低成本。NB－IoT、LoRa无源化正在进行中从公开资料看，针对NB－IoT、LoRa的无源化工作已经在探索中，也有小范围落地，这方面主要集中在环境能量采集技术与NB－IoT、LoRa结合形成的自供能模块，其中环境能量采集方案主要由一些初创型公司提供。 早在2019年，海思半导体就和荷兰一家能源管理芯片公司Nowi合作，推出能源自给的NB－IoT平台，并在2020年实现第二代升级。该平台是基于海思的Hi2115 NB－IoT解决方案和Nowi的NH2能量收集电源管理芯片，通过能量收集供能为芯片和模组长期供电，支持NB－IoT传输。Nowi是一家专注于能量采集管理的初创公司，核心技术为环境能源收集管理，其目标是为低功耗连接应用提供“一插永逸”（Plug ＆ Forget）的供电方案。2021年1月，比利时一家名为e－peas的半导体初创公司与蜂窝芯片厂商Sequans合作，推出自供电的LTE－M／NB－IoT解决方案。该方案采用e－peas的能量收集管理IC和Sequans的Monarch LTE－M／NB－IoT芯片，e－peas的能量管理IC将能量从光伏接收电量传输到储存组件，然后供给Sequans的LTE－M／NB－IoT组件工作。双方推出的示范套装附带一个小型的室内光伏电池单元，该电池单元可使用室内照明作为环境能量来源。2021年4月，日本村田公司（Murata）与Nowi公司合作推出无电池LoRa方案参考平台，该平台使用村田的LoRa模块，由Nowi的能量采集电源管理（PMIC）芯片，该电源管理芯片为Smtech的LoRa收发器以及意法半导体的MCU供给能量。在这一参考平台下，一些场景可以大范围部署无电池的低功耗广域网络节点。在今年的MWC期间，村田公司、德国电信以及Nowi公司合作推出了“能源自主蜂窝物联网开发解决方案”，这一方案被称为NB－IoT自主开发方案（Autonomous NB－IoT Development Solution，ANDS），号称全球最小的能源采集NB－IoT模块。在这一方案中，村田提供其小尺寸的1YS NB－IoT模组，德国电信的nuSIM直接集成到村田公司的模组，Nowi提供其NH2能源采集芯片，该芯片体积为3x3mm，可为解决方案提供永久供能。这一方案涵盖了无线通信、电源管理和SIM管理。 笔者了解到，国内一家名为飞英思特的无源物联网公司，也在和相关物联网模组厂商合作，通过其微能管理模块，为NB－IoT模组提供能源，支持一些场景下NB－IoT免电池工作。 目前，NB－IoT、LoRa已经形成上亿级的连接规模，广泛分布于多个场景。若无源化技术能够成熟，则会进一步扩展NB－IoT、LoRa的应用场景，为其打开新的市场空间。进一步破解NB－IoT、LoRa无源化的壁垒目前，低功耗广域网络终端节点普遍采用电池供电来驱动其工作，基本满足了智能水表、智能燃气表、智能烟感、智能追踪定位等场景终端生命周期供电的需求。不过，低功耗广域网络终端无源化依然有不少需求，在笔者看来，这些需求主要表现在以下两方面：（1）NB－IoT、LoRa等技术比较适合部分场景对通信技术的需求，但电池供电周期低于场景对终端节点生命周期的要求，由此产生更换电池等维护成本；（2）反向散射通信技术目前还处于商业化早期，其通信距离、吞吐量、安全性等各方面尚不完善，能够应用的场景有限。以NB－IoT为例，虽然NB－IoT相比LTE功耗大幅下降，而且引入了eDRX和PSM省电模式进一步降低终端能耗来提升电池使用时间，但在实际部署场景中，具体环境和业务模型差别很大，普通电池不一定能够支持所宣称的5－10年的周期，用更大容量电池会造成成本提升和终端体积增大，不利于终端快速部署。例如，针对牛羊等牲畜的定位终端，尤其是对大量牲畜群或者散养牲畜，由于环境复杂，定位终端功耗大于理论功耗，往往需要在牲畜生长周期内重新更换电池。 不过，NB－IoT、LoRa等技术是目前成熟的大连接、长距离物联网通信技术，在这些场景中非常适合支持感知节点数据回传。目前成熟的反向散射通信技术的距离仅有10米级，传输速率也非常低，相关性能替代NB－IoT、LoRa技术，所以NB－IoT、LoRa依然是一些低功耗广域场景的首选。此时就需要采用免电池供电的技术，支持NB－IoT、LoRa终端节点更长时间、更低成本运行，因此环境能量采集技术就派上用场。笔者曾在《远低于NB－IoT功耗，无源物联网才是实现千亿级IoT连接的“杀器”！》一文中对环境能量采集进行总结，这一技术可以驱动物联网终端节点摆脱电池困扰，实现长期供能。不过，环境能量采集技术对于NB－IoT、LoRa节点的支持面临巨大的挑战，集中体现在环境能量采集技术获取的能量非常微弱，需要通过大量技术优化才能满足NB－IoT、LoRa节点通信需求。 中国科学院北京纳米能源与系统研究所专家张小涵等人在一篇学术论文中总结了典型的环境能量采集技术能够获取的能量密度如下：可以看出，典型的环境能量采集技术如太阳能、温差能、射频能、振动能等所能获取的能量密度大部分在微瓦级别，而NB－IoT、LoRa的模组的发射和接收功率都在毫瓦级别，尤其是发送数据的最大功率达到数百毫瓦。环境能量采集获取的能量微弱性、随机性使其驱动NB－IoT、LoRa模组工作面临巨大挑战。 因此，环境能量采集技术并非仅仅聚焦于能量采集，采集后对其微弱能量的管理、存储等也非常重要，尤其是能量管理异常重要，因为通过太阳能、温差、振动、射频采集转换形成的能量比较微弱且不稳定，需要能源管理相关技术有效整合起来，才能为节点供电或存储到能量储能单元中形成连续供能。目前，很多新兴的无源物联网厂商都将能量管理作为其核心技术，不断提升对采集的微弱能量管理的效率，比如采用采用优化的最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking）算法等手段。笔者曾和飞英思特团队交流，获知其为了获得较好的微能量管理效率，尝试过数百种组合，实现七种模块组合的低功耗微能管理架构。 能量采集技术尤其是微能管理技术的进展，为NB－IoT、LoRa的无源化提供了解决方案。微能管理领域也吸引了大量厂商入局，除了新兴的无源物联网企业，一些传统的半导体厂商如德州仪器、安美森等也非常重视微能管理技术和产品的提升。当然，还有一个老生常谈的因素就是成本，当能量采集系列技术支撑的自供能方案能够显著低于现有电池供电的方案，相信在很多场景能够得到NB－IoT、LoRa方案商的青睐，也就能大幅扩展NB－IoT、LoRa的市场空间。       原文标题 : NB-IoT和LoRa不用电池也可以工作：无源物联网为LPWAN开辟新机遇！

一、前言目前联网物联网云平台的都是采用ESP8266、BC20、BC26、SIM800C 等这些WIFI、NBIOT、GSM模块居多，本篇文章利用ENC28J60移植协议栈栈完成，联网操作。二、ENC28J60要进行以太网通信需要用到ENC28J60 以太网控制器和 uIP 1.0 以太网协议栈。下面将介绍这两个部分。3.1  ENC28J60 简介 3.1.1 ENC28J60芯片介绍ENC28J60 是带有行业标准串行外设接口（Serial Peripheral Interface，SPI）的独立以太网 控制器。它可作为任何配备有 SPI 的控制器的以太网接口。ENC28J60 符合 IEEE 802.3 的全部规范，采用了一系列包过滤机制以对传入数据包进行限制。 它还提供了一个内部 DMA 模块， 以实现快速数据吞吐和硬件支持的 IP 校验和计算。 与主控制器的通信通过两个中断引脚和 SPI 实现，数据传输速率高达 10 Mb/s。两个专用的引脚用于连接 LED，进行网络活动状态指示。ENC28J60 总共只有 28 脚，提供 QFN/TF。  ENC28J60 的主要特点如下： 兼容3 协议的以太网控制器 集成 MAC 和 10 BASE-T 物理层 支持全双工和半双工模式 数据冲突时可编程自动重发 SPI 接口速度可达 10Mbps 8K 数据接收和发送双端口 RAM 提供快速数据移动的内部 DMA 控制器 可配置的接收和发送缓冲区大小 两个可编程 LED 输出 带7个中断源的两个中断引脚 TTL 电平输入 提供多种封装：SOIC/SSOP/SPDIP/QFN 等。ENC28J60 的典型应用电路如下图：ENC28J60 由七个主要功能模块组成： 1） SPI 接口，充当主控制器和 ENC28J60 之间通信通道。 2） 控制寄存器，用于控制和监视 ENC28J60。 3） 双端口 RAM 缓冲器，用于接收和发送数据包。 4） 判优器，当 DMA、发送和接收模块发出请求时对 RAM 缓冲器的访问进行控制。 5） 总线接口，对通过 SPI 接收的数据和命令进行解析。 6） MAC(Medium Access Control)模块，实现符合 IEEE 802.3 标准的 MAC 逻辑。 7） PHY(物理层)模块，对双绞线上的模拟数据进行编码和译码。  ENC28J60 还包括其他支持模块，诸如振荡器、片内稳压器、电平变换器（提供可以接受 5V 电压的 I/O 引脚）和系统控制逻辑。ENC28J60 的功能框图如下图所示：ENC28J60实物图： 3.1.2 ENC28J60以太网模块介绍ENC28J60 网络模块采用 ENC28J60 作为主芯片，单芯片即可实现以太网接入， 利用该模块，基本上只要是个单片机，就可以实现以太网连接。模块实物图如下： 模块的主要引脚功能：其中 GND 和 V3.3 用于给模块供电，MISO/MOSI/SCK 用于 SPI 通信，CS 是片选信号，INT 为中断输出引脚，RST 为模块复位信号。3.2 嵌入式以太网协议栈简介uIP是一个简单好用的嵌入式网络协议栈，易于移植且消耗的内存空间较少，非常适合学习和使用。可以肯定的说uIP是嵌入式以太网学习的好起点，但不一定是终点。uIP的功能远不如LwIP强大，但两者并没有孰优孰劣之分，uIP和LwIP的作者同为Adam Dunkels，LwIP开发较早uIP开发较晚，uIP经过这几年的发展从IPV4迁移到IPV6，最终可以适用于无线传感网络。总的来说，uIP是一个很好的起点，学好uIP可以迁移到LwIP，也可以迁移到uIPV6。3.3 UIP 简介uIP 由瑞典计算机科学学院(网络嵌入式系统小组)的Adam Dunkels 开发。其源代码由C 语 言编写，并完全公开，uIP 的最新版本是 1.0 版本。 uIP 协议栈去掉了完整的 TCP/IP 中不常用的功能，简化了通讯流程，但保留了网络通信 必须使用的协议，设计重点放在了 IP/TCP/ICMP/UDP/ARP 这些网络层和传输层协议上，保证 了其代码的通用性和结构的稳定性。官网：https://github.com/adamdunkels/uip 由于 uIP 协议栈专门为嵌入式系统而设计，因此还具有如下优越功能：1） 代码非常少，其协议栈代码不到 6K，很方便阅读和移植。 2） 占用的内存数非常少，RAM 占用仅几百字节。 3） 其硬件处理层、协议栈层和应用层共用一个全局缓存区，不存在数据的拷贝，且发送 和接收都是依靠这个缓存区，极大的节省空间和时间。4） 支持多个主动连接和被动连接并发。 5） 其源代码中提供一套实例程序：web 服务器，web 客户端，电子邮件发送程序(SMTP 客 户端)，Telnet 服务器， DNS 主机名解析程序等。通用性强，移植起来基本不用修改就可以通过。 6） 对数据的处理采用轮循机制，不需要操作系统的支持。 由于 uIP 对资源的需求少和移植容易，大部分的 8 位微控制器都使用过uIP 协议栈, 而且很多的著名的嵌入式产品和项目(如卫星，Cisco 路由器，无线传感器网络)中都在使用 uIP 协议栈。 uIP 相当于一个代码库，通过一系列的函数实现与底层硬件和高层应用程序的通讯，对于 整个系统来说它内部的协议组是透明的，从而增加了协议的通用性。uIP 协议栈与系统底层和高层应用之间的关系如图：从上图可以看出，uIP 协议栈主要提供 2 个函数供系统底层调用：uip_input 和 uip_periodic。 另外和应用程序联系主要是通过 UIP_APPCALL 函数。 当网卡驱动收到一个输入包时，将放入全局缓冲区uip_buf 中，包的大小由全局变量uip_len 约束。同时将调用 uip_input()函数，这个函数将会根据包首部的协议处理这个包和需要时调用 应用程序。当 uip_input()返回时，一个输出包同样放在全局缓冲区 uip_buf 里，大小赋给 uip_len。 如果 uip_len 是 0，则说明没有包要发送。否则调用底层系统的发包函数将包发送到网络上。 uIP 周期计时是用于驱动所有的 uIP 内部时钟事件。当周期计时激发，每一个 TCP 连接都 会调用 uIP 函数 uip_periodic()。类似于 uip_input()函数。uip_periodic()函数返回时，输出的 IP 包 要放到 uip_buf 中，供底层系统查询 uip_len 的大小发送。 由于使用 TCP/IP 的应用场景很多，因此应用程序作为单独的模块由用户实现。uIP 协议 栈提供一系列接口函数供用户程序调用，其中大部分函数是作为 C 的宏命令实现的，主要是为 了速度、代码大小、效率和堆栈的使用。用户需要将应用层入口程序作为接口提供给uIP 协议 栈， 并将这个函数定义为宏UIP_APPCALL()。这样，uIP 在接受到底层传来的数据包后，在需要送到上层应用程序处理的地方，调用 UIP_APPCALL( )。在不用修改协议栈的情况下可以适配不同的应用程序。 uIP 协议栈给我们提供了很多接口函数，这些函数在 uip.h 中定义，为了减少函数调用造成的额外支出，大部分接口函数以宏命令实现的。uIP 提供的接口函数有：1．初始化 uIP 协议栈：uip_init()2．处理输入包：uip_input() 3．处理周期计时事件：uip_periodic() 4．开始监听端口：uip_listen() 5．连接到远程主机：uip_connect() 6．接收到连接请求：uip_connected() 7．主动关闭连接：uip_close()8．连接被关闭：uip_closed() 9．发出去的数据被应答：uip_acked() 10．在当前连接发送数据：uip_send() 11．在当前连接上收到新的数据：uip_newdata() 12．告诉对方要停止连接：uip_stop()13．连接被意外终止：uip_aborted()3.4 UIP移植说明Uip源码分布如图：移植第一步：实现在 unix/tapdev.c 里面的三个函数。首先是 tapdev_init 函数，该函数用于 初始化网卡（也就是我们的 ENC28J60），通过这个函数实现网卡初始化。其次，是 tapdev_read 函数，该函数用于从网卡读取一包数据，将读到的数据存放在 uip_buf 里面，数据长度返回给 uip_len。最后，是 tapdev_send 函数，该函数用于向网卡发送一包数据，将全局缓存区 uip_buf 里面的数据发送出去（长度为 uip_len）。其实这三个函数就是实现最底层的网卡操作。 第二步：因为uIP协议栈需要使用时钟，为TCP和ARP的定时器服务，因此我们需要STM32 提供一个定时器做时钟，提供 10ms 计时（假设 clock-arch.h 里面的 CLOCK_CONF_SECOND 为 100），通过 clock-arch.c 里面的 clock_time 函数返回给 uIP 使用。 第三步：配置 uip-conf.h 里面的宏定义选项。主要用于设置 TCP 最大连接数、TCP 监听端口数、CPU 大小端模式等，这个大家根据自己需要配置即可。 通过以上 3 步的修改，我们基本上就完成了 uIP 的移植。在使用uIP 的时候，一般通过如下顺序： 1）实现接口函数（回调函数）UIP_APPCALL。 该函数是我们使用 uIP 最关键的部分，它是 uIP 和应用程序的接口，我们必须根据自己的需要，在该函数做各种处理，而做这些处理的触发条件，就是前面提到的 uIP 提供的 那些接口函数，如 uip_newdata、uip_acked、uip_closed 等等。另外，如果是 UDP，那么还需要实现 UIP_UDP_APPCALL 回调函数。 2）调用tapdev_init函数，先初始化网卡。 此步先初始化网卡，配置 MAC 地址，为 uIP 和网络通信做好准备。 3）调用 uip_init 函数，初始化 uIP 协议栈。 此步主要用于 uip 自身的初始化，我们直接调用就是。4） 设置 IP 地址、网关以及掩码这个和电脑上网差不多，只不过我们这里是通过 uip_ipaddr、uip_sethostaddr、 uip_setdraddr 和 uip_setnetmask 等函数实现。 5） 设置监听端口 uIP 根据你设定的不同监听端口，实现不同的服务，比如我们实现 Web Server 就监听 80 端口(浏览器默认的端口是 80 端口)，凡是发现 80 端口的数据，都通过 Web Server 的 APPCALL 函数处理。根据自己的需要设置不同的监听端口。不过 uIP 有本地端口（lport）和远程端口（rport）之分，如果是做服务端，我们通过监听本地端口（lport）实现；如果是做客户端，则需要去连接远程端口（rport）。 6） 处理 uIP 事件 最后，uIP 通过 uip_polling 函数轮询处理 uIP事件。该函数必须插入到用户的主循环里 面（也就是必须每隔一定时间调用一次）。ENC28J60模拟时序接口：   

【CSDN 编者按】在嵌入式环境中，C、C++作为最常见的编程语言，早已被广泛应用在底层工具链、库中。不过，近日嵌入式工程师Omar Hiari提出一种完全不同的看法，他认为一开始就考虑安全问题的编程语言Rust才是嵌入式领域的未来。虽然要将嵌入式应用程序代码迁移到一种新的编程语言上非常麻烦，但他认为这是可行的，只是需要一些方法和实践。软件故障在嵌入式领域时常发生，随着物联网（IoT）和网络物理系统（CPS）等技术的普及，这些故障也没有得到应有的重视。当人们谈论自动驾驶汽车、机器人、无人机时，他们总认为这些出错的机率很小。但在了解一些历史上著名的软件事故、Bug案例研究后，你就不会这么想了。重现问题简直是一场噩梦首先，需要声明的是，我主要从事汽车嵌入式领域。此外，在职业生涯中，我还接触到了功能安全领域。功能安全，简单来说，是指一个系统或是设备整体安全的组成部分。其达成安全性的方式是靠系统或组成零件在接受输入讯号后，可以正常的动作，来减少导致人类受伤的事故风险。例如一个马达中加装温度感测器，若温度超过一定值，即停止马达运转，此机能就属于功能安全。在进入到汽车行业这些年，我担任过几个项目的技术负责人，其中部分职责会涉及到处理客户退货的问题。之所以这些汽车会被退回，大概率是由于电子单元或模块出现了问题，而我们团队需要确定导致该问题的根本原因。如果问题的根源确认是模块中出现了一个错误，我们会针对这个错误提出一个修复方案，并且将它整合到未来的更新中。有时我们会花费几天，甚至是几周来找出Bug的原因。我现在还记得我第一次处理这些问题的的经历，那时我还是一个做模块测试的实习生。我们发现，有几个被退回的模块，在现场测试时出现了不一样的结果。有些能够正常工作，有些不能。在和软件团队调试了很长时间后，我们终于找出了问题所在，原来是因为一个未初始化的变量！我惊讶于这样的错误竟然没有被检测出来。随着在这个行业不断地成长，我所遇到的问题越来越复杂。有时，我们会在成千上万的模块中找一个有问题的模块。通常情况下，第一步是尝试复现这种问题，以便用调试工具追踪问题的来源。这简直是一场噩梦！复现某些行为需要几天或者几周的时间，有时甚至需要更长的时间，因为要复现这个问题，需要非常具体的实现过程相组合。在大多数情况下，这些实现过程会存在一些未经测试的配置，最终导致触发Bug。正常导致汽车故障的大多数问题本质上出在软件上。有趣的是，即使是在一些质量至上，而且拥有大量经验丰富软件工程师的公司也会出现这种情况。基本上，这些遇到现场问题的模块，已经进行了彻底的测试、代码审查、代码标准的实施（例如MISRA-C）。一开始就考虑安全问题？后来，在从汽车嵌入式领域进入功能安全领域时，我发现我的经历更加有趣。在功能安全方面，像工业IEC-61508和汽车ISO-26262这样的标准在汽车行业开始流行起来。遵循这些标准的目的是为了减少产品故障的风险，风险的大小取决于产品的使用方式或者地点。通过在开发过程中加入更多的测试和检查，可以让产品达到一定的安全水平。以ISO-26262为例，该标准对软件和硬件中可能发生的故障类型进行了分类。硬件的故障被分为两种类型：随机硬件故障和系统故障。在软件方面，只有一种类型，即系统性故障。根据ISO-26262，随机硬件故障被定义为：在硬件元素的生命周期中，可能会发生不可预测的故障，并且遵循概率分布。该标准还补充说：随机硬件故障率可以以合理的精度进行预测。而系统性故障被定义为：故障以确定的方式与某种原因相关，只能通过改变设计或制造过程、操作程序、文件或其他相关因素来消除。这意味着，系统故障或多或少源于人为错误，并不是真正可以预测的。因此，如果我们考虑修复软件问题，就意味着需要更多额外的检查。当然，在应用程序中也可以添加一些方法让其自己检查（例如N-版本编程），尽管如果把这些方法添加到动态的应用软件代码中，消耗的内存空间会增多。鉴于我前面提到的，人们可能会认为这种变化是喜闻乐见的。但情况恰恰相反，大多数工程师都会反对整合功能安全流程。事实上，如何让工程师和团队接受这一点，让许多管理安全开发者感到很头疼。这种推动力通常来自于产业链的顶端，即建立一种 “安全文化”。我认为，部分原因是由于流程和额外的文件或者可交付成果方面的重大变化，而不一定是因为个人反对安全的想法本身。（如果有什么是是工程师不喜欢做的，我想写文件一定排在首位。）还有一点也让管理安全开发者感到头疼，即说服团队，让他们知道产品需要从一开始就以安全前提来设计。这意味着，工程师不应该只致力于让现有产品开始应用其功能来满足安全要求。换句话说，就是对现有产品进行修补以使其满足安全要求。这主要是针对硬件和应用软件来说。让我感到不解的是，为什么这一项不能应用在编译语言或者编译器上呢？与编译器一起使用的语言并没有从一开始就考虑到安全问题。相反，它们是根据功能安全应用中的标准准则进行修改的。比如创建语言的”子集“，删除其中被认为不安全的部分。这意味着排除了编程语言结构中存在的不安全因素。迫在眉睫的问题对于一些了解甚少的人来说，在汽车领域最普遍的编程语言是C。但从我的亲身经历来看，我认为C、C++并不是能够引领未来应用趋势的语言。事实上，从长远来看，坚持使用C、C++，不管有多少标准引入都令我感到担忧。毫无疑问，C、C++是强大的语言，但与即将到来的应用程序相比，目前的应用程序还是太简单了。此外，随着行业的发展，工程师的水平会参差不齐。所以无论流程多么严格，出现系统性错误的可能性都会越来越大。随着经验的不断积累，实践不断增加，以及在C、C++这样的语言中不断增加补丁，但是类似的问题仍然是由于系统性错误而产生，是不是至少应该考虑切换到另一种思路来设计语言，即一开始就把安全性作为前提来设计？又或者只是创造出一种更加现代的语言，正如系统性故障所定义的一样：只能通过改变设计来消除问题。一条可能的前进道路我在Rust中找到了一条可能通往嵌入式的道路，它似乎就是我在这个行业多年来所要找的。Rust的设计初衷是为了成为一种安全的语言。当然，要把嵌入式程序代码迁移到一种新的编程语言上是非常麻烦的。显然，阻碍因素之一是在汽车等嵌入式环境中，C、C++的工具链和库已经根深蒂固了，早已成为了生态系统中的一部分。然而，虽然代码迁移有困难，但也不是不可能，我们可以制定计划，循环渐进地进行切换。在非嵌入式环境中，Rust已经获得了相当大的知名度，并且得到了亚马逊、Discord、Dropbox、Facebook、谷歌和微软等公司的投资。事实上，微软和谷歌已经为Rust在某些领域能够消除70%的安全问题做了担保。到目前为止，关于嵌入式，某些团体已经有了一些有趣的动向。有一个Rust嵌入式工作组正在社区内工作，以弥合与Rust团队的差距，同时发展嵌入式生态系统。该小组在发展生态系统方面的速度令人印象深刻。（如果对这个工作小组的成就感兴趣可以访问这个网站：https://www.autosar.org/news-events/details/autosar-announces-new-working-group-for-programming-language-rust-in-automotive-software-context-202/）另一个是Ferrous Systems，它在支持Rust生态系统方面也做了大量工作。Ferrous在为Rust创建不同的工具和扩展方面做出了重大努力，并且正在ferrocene项目下为ISO26262认证Rust编译器工具链。有趣的是，在我写这篇文章的时候，AUTOSAR（AUTomotive Open System ARchitecture汽车开放系统架构）也宣布了一个在新的汽车背景下的Rust工作小组。（感兴趣可以访问这个链接:https://www.autosar.org/news-events/details/autosar-announces-new-working-group-for-programming-language-rust-in-automotive-software-context-202/）(补充：我不属于也没有参与过上述任何实体)Rust可能是嵌入式未来市场方向表明，我们开始从C、C++向更安全、更现代的编译型编程语言转变的时机到了。（并不是对于所有的应用，只是对于那些C或者C++可能出现问题的应用）Rust编程语言虽然相当年轻，但似乎是最适合这种情况的。对于公司和个人来说，使用Rust编程可能是一个很好的战略决定，能够在未来获得优势。对于个人来说，即使像Rust这样的语言永远不会被采用，但它至少会给个人一个全新的视角，让他知道如何成为一个更好的C/C++开发者。原文链接：https://apollolabsblog.hashnode.dev/why-you-should-be-worried-about-the-future-of-cc-in-embedded-a-case-for-rust

## 1. 前言 随着互联网海量数据的爆发式增长，物联网、人工智能、大数据、5G新科技手段的不断推进，人们已走进万物互联的时代。生活周边所有的物体都可以连接上云端管理，目前不仅仅是生活家电、实体设备、农业大棚上云；现在宠物、农场的牲畜、动物园的动物都已经上云，通过传感器上报的数据，在云上可以实时查看这些动物的身体情况，生活环境的指标等等。 设备上云都需要搭建一个物联网云平台，作为设备的云端大脑，搭建一个完善的云端物联网平台是非常耗费资金、人力的，好在市面上已经有很多大公司提供了物联网平台服务；截止到今天，市场上有数百种物联网平台可以使用，每天都有很多新的物联网平台涌现。 使用物联网平台构建一个完整的物联网解决方案主要包括3部分：物联网平台、业务应用和设备。物联网平台作为连接业务应用和设备的中间层，屏蔽了各种复杂的设备接口，实现设备的快速接入；同时提供强大的开放能力，支撑行业用户快速构建各种物联网业务应用。设备可以通过固网、2G/3G/4G/5G、NB-IoT、Wifi等多种网络接入物联网平台，并使用LWM2M/CoAP或MQTT协议将业务数据上报到平台，平台也可以将控制命令下发给设备，业务应用通过调用物联网平台提供的API，实现设备管理、数据上报、命令下发等业务场景。   下面就精选出一系列`设备上云`、物联网周边技术开发的相关文章，帮助大家快速了解物联网云平台的基本使用，了解设备如何快速上云、包括一些项目实战案例。 ## 2. 设备上云案例 **（1）我做了一个智慧路灯应用** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/319118 **简介：**这篇文章基于华为云IOT平台构建了一个智慧路灯应用，其中用到了以下相关的云产品：弹性服务器ECS、虚拟私有云VPC、弹性公网IP、项目管理Project、部署CloudDeploy、代码托管、编译构建、消息通知服务SMN、设备接入IOTDA等。如果对这些技术感兴趣，可以点击进去仔细阅读学习。 **（2）基于华为云IoT设计的智能门锁** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/316247 **简介：**在智能家居、物联网普及的时代，智能锁在很多家庭都已经用上了，这篇文章就介绍如何使用华为物联网云平台实现智能锁的应用场景构建，硬件上采用了STM32F103ZET6 + ESP8266+步进电机实现。在华为云IOT物联网平台构建智能锁项目，配置好云端，设备端通过ESP8266连接华为物联网平台，实现数据上报，交互,实现远程开锁、关锁、获取锁的状态等功能，不用担心忘记出门关锁，也不用担心忘记带钥匙无法开门的情况。 **（3）基于华为云IoT设计的森林火灾预警系统** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/317045 **简介：**采用华为云iot物联网平台快速搭建一个森林火灾预警联动控制系统模型，模拟演示检测到森林火灾之后，如何快速上报到云平台，向关联的指定服务器发送数据报告，并自动向抽水泵发送指令，打开开关抽水灭火。 **（4）基于华为云IoT设计的云端绿化管理系统** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/323022 **简介：**城市绿化是整个城市的脸面，为了让整个城市看起来生机勃勃，绿化工人每天都辛勤的养护马路边的花花草草，为了根据方便管理城市的植物生成状态，这篇文章利用意法半导体的STM32L431+ESP8266 WIFI ，配合华为云物联网平台服务器，组建一个微小型的绿化管理系统，结合外部传感器采集的数据，并利用这些数据判断是否进行灌溉，可以在云端查看每个区域植物土壤的温湿度、空间的温湿度信息。 **（5）基于移远QuecPython开发板对接华为云** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/334948 **简介：**QuecPython是移远电子推出的一种使用Python语言的物联网开发方案，可以为物联网开发者提供全新的开发体验，相对于传统的开发方式，QuecPython解决了开发耗时久、难度大、资料少、生态差等问题，具有易学、高效、安全、稳定等特点。这篇文章就介绍，如何基于移远QuecPython开发板，使用其内部固件开发demo对接华为云IOT云平台，完成数据交互。 **（6）解锁华为云新技能-AIOT开发全流程（1）【设备接入-ESP端侧数据收集[MQTT]-实时数据分析】（步步截图较详细）** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/329837 **简介：** 这篇文章作为一篇华为云IOT入门基础文章，介绍华为云物联网平台产品、设备创建流程，再创建MQTT虚拟设备完成上云步骤。整篇文章图片、文字介绍都很详细，对初学者来讲，可以快速了解华为云IOT的整体开发流程。 **（7）华为云IoTDA服务下的设备管理流程实操** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/326869 **简介：** 这篇文章介绍了华为云IoTDA诞生的背景，完整介绍了设备对接到华为云IoTDA平台运营的对接流程，和用华为云IoTDA的相关业务场景，还有实操了整个MQTT模拟设备对接平台的详细步骤。 **（8）从零开始体验IoTDA** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/327050 **简介：** 这篇文章作为一篇华为云IOT入门基础文章，从零开始体验IoTDA，按照官网参考文档实操笔记，采用官方的烟雾传感器为例，快速入门、再到设备接入服务。 **（9）教你如何使用esp8266接入华为云物联网平台（IOTDA）（Arduino开发）** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/330254 **简介：** 这篇文章介绍开源硬件Arduino+ESP8266接入华为云IOT的整体流程，带大家讲解如何利用Arduino和esp8266系列完成设备接入华为云物联网平台（IOTDA）并完成设备属性上报。esp8266系列作为低功耗高性价比的嵌入式无线网络控制模块，深受对嵌入式感兴趣的小伙伴的喜爱，是很多人理想的一款wifi模块的选择，不仅可以完成通信，还可以当单片机使用完成程序控制，可满足智能家居、远程控制、智慧医疗等物联网应用的需求，总结：功能强大，价格便宜；某宝最便宜的ESP01s或12f系列五六块就可以搞定，对质量有要求的，在某创平台也仅仅是十多块钱，玩法多样。 ## 3. 项目实战案例 **（1）基于华为云IoT设计的健康管理系统并完成应用侧开发** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/325934 **简介：**近几年随着科技的进步和智能化浪潮的到来，智能穿戴设备也在飞速火爆发展，各种健康智能手环，智能手表、智能跑鞋、智能眼镜纷纷上市，并出现了很多针对个人家庭的健康管理设备。比如: 智能血压计、智能心率检测、脂肪秤、智能体重秤等等，都带上了智能、健康各种标签。用STM32加上各种外设传感器配合华为云IOT物联网平台设计一个健康管理设备，通过ESP8266+MQTT协议将数据传输导致华为云物联网平台，并通过华为云的应用侧完成应用层软件开发；设计本项目的目的就是，上手体验华为云物联网平台，并探究一下智能设备的实现原理。 **（2）基于STM32+移远BC20+华为云IOT设计的GPS物流电子标签** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/334649 **简介：**智慧物流目前在各大物流公司都已经使用，这篇文章介绍的就是智慧物流设计方案，利用GPS技术动态采集物流过程中物品的变化信息和地理位置信息，在系统中加入GPRS模块，利用当前成熟的移动通信技术，在没有有线网络的情况下，也能做到与管理平台数据库之间的通信，能满足监管平台对物品实时信息的需求，当物品出现丢失时或出现异常替换时，实时报告给监管平台，对物流环节中物品进行全程追踪。有效解决了目前贵重物品和危险品物流过程中信息不能实时采集和物品丢失、掉包的问题。 **（3）物联网应用开发实践案例-智慧农业** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/336348 **简介：**近几年，物联网、智能家居、AI人工智能技术发送非常迅速。在物联网技术的支撑下，如今农业逐渐走向现代化，自动化、现在智能化的农业生产成为了主流。告别“刀耕火种”的传统农业后，现代农业也正在向智慧型转变，当前智慧农业模式已经深入到农业生产的各个环节，灌溉、施肥、植保等细分领域都将与物联网、信息技术等先进科技相结合，效率、效果也将得到大大提高。这篇文章利用华为云IOT物联网平台实践搭建一个智慧农业智慧大脑，设备平台采用小熊开发板，搭载的CPU是意法半导体的STM32L431芯片，这是意法半导体推出的低功耗芯片；配合外部的一些专业传感器，能够获取空气中的温湿度数据，光照度数据等，根据种植区的空气温湿度数据，判断是否进行灌溉。 **（4）华为云智慧农业开发实践案例** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/335359 **简介：**适宜的温度、湿度、光照是农作物生长的必要条件，而传统农业通常很难对这些环境条件进行量化，更不要说通过分析这些数据，提炼出对农作物更好的培育方法。通过传感器将环境条件转化为数据，并通过网络将数据上传至华为云平台，同时采用算法实现当光照不足、湿度较高时，则启动机械装置，补光、开启风扇马达，改善培育条件。也可以通过控制华为云平台，远程控制机械，达到想要的效果。 **（5）华为云数据可视化DLV** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/320423 **简介：**利用集群将小熊派开发板数据上报数量、时间和所属区域到物联网平台，物联网平台将数据通过数据接入服务转发至MapReduce服务，MapReduce服务处理数据并写为统计文件，数据可视化服务从统计文件读取数据展现为报表。同时设计了Mysql打通了更多外界的数据源，实现了数据的实时更新。 **（6）华为云IoT数据分析流程实操** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/326870 **简介：**介绍了数据分析诞生的背景和华为云数据分析的诞生，和使用华为云数据分析的相关业务场景，还有实操了整个IoTDA模拟设备数据对接到数据分析平台的详细步骤。个人体验过后觉得华为云数据分析还是很不错，可以对接各种数据源，能把自己想要的数据源利用数据分析平台提取实际有价值的数据。 **（7）华为云数据转发与分析** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/330778 **简介：** 在实际场景中，一个云平台可能会有若干的设备连接和海量的数据上报，上篇文章里使用小熊派 STM32 开发板移植了 LiteOS 和 PahoMQTT 并且成功连接华为云，实现了数据的上传和命令的下放，华为云也提供了数据的转发保存以及数据分析功能，这篇文章就介绍华为云的数据转发保存以及数据分析功能使用。 **（8）基于华为云物联网设计的浇花神器** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/337113 **简介：** 随着社会的不断发展和人们生活水平的逐渐提高，人们逐渐追求高质量的生活，很多人都会选择在家里或办公室种植一些花卉以净化家庭空气，陶冶情操，但是很多人忙于工作、学习、出差、旅游或者一些其他的原因，不能及时地对花卉进行照料，短时间内导致很多花卉因缺水分而影响正常生长，长时间不照料有些名贵的花卉直接死亡。基于上述状况，提出了此基于物联网的智慧浇花系统。该系统采用工业级高精度土壤温湿度传感器采集花盆中的突然温湿度，环境的温度湿度，通过ESP8266 WIFI实时上传当前的土壤温湿度、环境光照度等数据到华为云物联网云平台，可以通过 app实时查看花卉的土壤湿度、环境温度等信息，并且本地通过OLED显示屏实时显示这些信息，可以设定某种花适宜的生长的土壤湿度条件，实现自动控制给花浇水，即能让花卉生长在适宜的湿度下。 ## 4. 物联网应用场景科普 **（1）华为云IoT，亿级接入，鸿蒙加持** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/323641 **简介：**最近几年，华为自主研发的 鸿蒙 系统，开始广泛的出现到人们的视野中可以说但凡接触过互联网的人，哪怕是在某音、某站都或多或少听说过 鸿蒙还有华为也是近几年在行业内的一个领跑位置，不断创新研究新技术、新功能！尤其是物联网方面，华为更是一个出色的领跑者，位列2019世界物联网排行榜榜首！ **（2）华为云IoT智慧物流案例01 | 背景介绍与环境搭建** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/279986 **简介：**以智慧物流案例为背景，介绍基于华为云-北斗和4G Cat1模组的智慧物流开发。 **（3）华为云IoT智简联接，开启物联世界新纪元** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/303942 **简介：**华为云loT战略:聚焦物联网基础设施（技术基础设施，商业基础设施)，做好三个联接（联接万物，联接生态，联接行业)，与生态伙伴一起，打造华为loT行业解决方案，使能行业数字化转型。2个基础设施，3个联接，N个行业方案。 **（4）黑湖 × 华为云IoT强强联手，让数据驱动智能制造** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/327548 **简介：**详细解读黑湖科技与华为云IoT联合解决方案架构及黑科技，在工业互联网基地中快速交付服务离散制造企业，帮助工厂低成本、高效率地实现从客户下单、原料入厂到成品出厂之间的全链路数字化管理。黑湖智造借助云计算、智能手机、loT设备 ,基于数据聚合、多角色协同、可视化分析、智能决策四大功能版块，用数据和算法帮助企业缩短生产周期、降低库存积压、提升产能利用率、透明化制造流程，实现数据驱动下的精益制造。 **（5）Huawei Mate 40产线直击之华为云IoT智能制造助力工厂数字化转型** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/273125 **简介：**介绍华为云IoT数据分析服务基于物联网资产模型，整合IoT数据集成、清洗、存储、分析、可视化，为IoT数据开发者提供一站式服务，降低开发门槛，缩短开发周期，快速实现IoT数据价值变现，让工厂数字化转型升级“触手可及”。 **（6）以小窥大，从一盏路灯看亿万物联网之路** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/303495 **简介：**介绍华为云设备接入服务（IoT Device Access），它是华为云的物联网平台，提供海量设备连接上云、设备和云端双向消息通信、批量设备管理、远程控制和监控、OTA升级、设备联动规则等能力，并可将设备数据灵活流转到华为云其他服务，帮助物联网行业用户快速完成设备联网及行业应用集成。全新升级后的设备接入服务IoTDA，整合了原设备接入服务和设备管理服务的功能。 **（7）全球SIM连接解决IoT设备换卡难问题** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/326861 **简介：** 随着物联网时代发展的越来越迅速，物联网设备中的物联网卡是必不可少的硬件之一。但是传统物联网卡的流量，管理，换卡难，其他的包括国内国外流量对接等问题，都是企业开发出产品面临的痛点，本文的全球SIM联接就是解决这些问题。 **（8）华为云IoT设备接入服务都有哪些功能？** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/329706 **简介：** 设备接入服务（IoTDeviceAccess）是华为云的物联网平台，提供海量设备连接上云、设备和云端双向消息通信、批量设备管理、远程控制和监控、OTA升级、设备联动规则等能力，并可将设备数据灵活流转到华为云其他服务，帮助物联网行业用户快速完成设备联网及行业应用集成。基于华为云物联网平台的物联网系统如图9-6所示，其主要分为几个部分：终端设备、设备连接、消息通信、设备管理、数据流转、物联网应用，以及与华为云的其他服务进行的数据互通和协同。 **（9）一文读懂物联网平台** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/319752 **简介：** 物联网业务的迅猛发展需要一个终端接入解耦、能力开放、安全可靠的平台作为支撑。华为为用户提供一个接入无关、电信级安全可靠、开放和弹性伸缩的平台——华为云物联网平台，帮助企业和行业用户应用实现快速集成，构建物联网端到端整体解决方案。物联网平台架构大致可以分为四层：终端层、接入层、平台层、应用层，其中平台层又可以细分为设备连接层和业务使能层。 **（10）物联网平台的由来及发展趋势** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/317790 **简介：** 生态平台发展启示目前，市场上对平台、生态等概念的解读与诠释有很多，但生态是基于开放平台来进行承载这一观点获得了业内共识。下面从产业价值角度对平台模式、生态体系进行探讨，由此说明发展平台型生态体系的重要意义。平台模式平台模式描述的是有企业搭建的，以自身为核心的开放式协同体系。搭建平台的企业为平台主体，负责平台的整体支撑与运营。企业内、外部相关角色，如资本、员工、合作企业、用户等，在满足一定准入条件时均可自发地通过平台，作为参与者与企业发起实时协作。因此，不同于传统的商业合作模式，依靠Web2.0技术或移动互联网技术的支撑，平台模式可以实现开放式、实时性的企业协作。同时，值得注意的是，在物联网平台模式下，平台参与者之间也会由于平台主体的存在而相互有交集或合作。 **（11）一盏智能灯，点亮家庭和工业照明的新未来** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/325489 **简介：** 从家居到工业场景，点亮一盏智能灯带来的不仅仅是光亮，数据在流转之间，改变了我们的生活，也推动了整个城市的智能化建设。点亮一盏灯，一个简单的开关控制即可，这是传统的照明场景。在AI、IoT技术快速发展的当下，亮灯这个动作有了无限的想象空间和可能性，承载着诸如安全、舒适和健康等更高层次的需求，乃至关乎到整个城市的智能化建设。 **（12）初识华为云 IoT 边缘** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/329483 **简介：** 介绍IOT边缘服务，IoT 边缘是物联网平台在客户现场或近场的眼神，具有边云协同、离线运行、就近计算等特点；包含边缘硬件、边缘软件、边缘云服务，其中边缘硬件部署在客户现场，软件运行在硬件上，软硬件在本地组成物联网边缘，支持物联网设备就近接入，就近计算，与边缘云服务建立协同的通道，支持数据的上下行； 华为 IoT Edge 是华为云 IoT 平台的边缘服务，作为物联网平台的现场数据入口，提供容器化和进阶级运行时软件作为底座，支持泛协议接入； ## 5. LiteOS系列精选案例 LiteOS是在2015华为网络大会上华为发布的敏捷网络3.0中的一个轻量级的物联网操作系统，LiteOS体积只有10KB级，而且实行开源，使智能硬件开发变得更加简单。Huawei LiteOS是华为1+2+1物联网解决方案的组成部分，遵循BSD-3开源许可协议，自开源以来，已经和一些厂商、家电企业达成了合作，华为希望通过开源、开放将LiteOS打造成像安卓一样的物联网终端的物联网操作系统。Huawei LiteOS其具备「零配置」、「自发现」和「自组网」能力，让使用 LiteOS 的物联终端能够自动接入支持的网络。Huawei LiteOS 将使得智能硬件的开发变得更加简单，从而加快实现万物的互联互通。 为了让大家对LiteOS整体使用有个清晰的理解，下面列出LiteOS系列使用文章，涉及到LiteOS移植、配置、连接云端交互等知识点。 **（1）漫谈LiteOS系列-LiteOS概述** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/124244 **简介：** 物联网技术包括万象，其端测开发离不开LiteOS，这篇文章主要介绍LiteOS概述包括定义、特点、SDK、应用以及意义，支持的硬件、其与鸿蒙的关系，对开发板的串口、中断、gpio、用户按键、时钟、systick、timer、移植等知识加以介绍，以便于大家更简单的进行LiteOS后续内容的学习。 **（2）STM32L476移植华为LiteOS系列教-介绍集成开发环境背景** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/159951 **简介：** 介绍单片机集成开发环境，对比Keil、IAR、IoTStudio集成环境的区别，了解单片机开发的本质。作为入门单片机开发的一篇科普文章，对接下来的IoTStudio集成环境、LiteOS学习做个铺垫。 **（3）基于LiteOS Studio零成本学习LiteOS物联网操作系统** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/222197 **简介：** 大家在学习物联网操作系统开发的时候，都不得不准备一套开发板和仿真器，也是一笔不小的投资。LiteOS社区现在对外开放了对Qemu模拟器的适配工程，在不使用开发板的情况下，也可以搭建LiteOS开发环境，做到零成本，非常方便初学者学习。Qemu是一套由FabriceBellard编写的以GPL许可证的模拟处理器，在GNU/Linux平台上使用广泛,也支持在X86环境上运行。有关Qemu的介绍可参考其github社区内容。LiteOS Stduio使用Qemu realview-pbx-a9开发板来模拟运行LiteOS开源工程。本篇文章主要介绍Windows下基于Qemu运行LiteOS方法，方便快速上手LiteOS。 **（4）华为liteOS明星开发板--小熊派初探** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/163320 **简介：** 小熊派目前提供的代码支持两种开发环境，分别为华为提供的 LiteOS Studio 编译器和Keil 公司提供的 MDK v5 两种 开发模式。这篇文章介绍 LiteOS IDE LiteOS Studio基本使用，LiteOS Studio 是华为基于 LiteOS 嵌入式系统软件开发的工具，支持 C、 C++、汇编等多种开发语言，提供代码编辑、编译、烧录及调试等一站式开发体验。 **（5）LiteOS内核源码分析系列五 LiteOS内核位操作模块** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/249665 **简介：** 这篇文章带领大家一起剖析了LiteOS位操作模块的源代码，LiteOS提供的辅助功能模块–位操作，在互斥锁等模块对位操作有使用。位操作是指对二进制数的bit位进行操作。程序可以设置某一变量为状态字，状态字中的每一bit位（标志位）可以具有自定义的含义，分析代码比较简单，参考官方示例程序代码，编译运行加深理解。 **（6）漫谈LiteOS之开发板-LiteOS移植（基于GD32450i-EVAL）** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/174493 **简介：** 这篇文章要从为什么移植，以及移植的分类，开发环境、移植流程以及测试5个角度对采用非接管中断的方式将LiteOS移植到GD32450i-EVAL（2019）开发板上的详细流程做介绍。嵌入式设备的芯片型号和外设的差异较大，资源有限。而RTOS无法适配集成所有的驱动，因此会先适配部分开发板，然后通过移植使得适配更多的开发板。可移植性是嵌入式操作系统与普通操作系统的显著区别之一，而所谓移植就是通过一定的代码修改使得该操作系统适配自己的开发板，以使得自己的开发板可以运行一些手头开发板没有配套的编译工程。 **（7）LiteOS大揭秘【01】：5分钟带你了解LiteOS传感框架** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/177206 **简介：** 本篇文章主要介绍LiteOS传感框架的架构、特点、使用场景。LiteOS传感框架即Sensor Hub，是一个基于Huawei LiteOS物联网操作系统的传感器管理框架。随着物联网的发展，物联网终端越来越智能化，例如在个人穿戴、智能家居、家用医疗等终端上将配置越来越多的传感器，来获取更多传感数据，使终端更加智能，使得开发和维护变得复杂和困难。LiteOS传感框架将物联网终端设备上例如加速计(Accelerometer)、陀螺仪(Gyroscope)、气压仪(Barometer)、温湿度计(Humidometer)等不同类型的传感器统一管理，通过抽象不同类型传感器接口，屏蔽其硬件细节，做到“硬件”无关性，非常方便于物联网设备的开发、维护和功能扩展。 **（8）小熊派LiteOS移植LVGL** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/327292 **简介：** 之前使用小熊派实现了鸿蒙动画的开机界面，具体使用的技术栈为 STM32 + LiteOS + LVGL + FATFS +DMA 方式实现，刷新效率非常高，本篇教程是先通过 STM32CubeMX 来配置 小熊派的 TFT 初始化代码，开启 DMA 加速，配置完成后获取 LVGL 的代码，移植到工程里面，然后将 TFT 驱动接口和 LVGL 接口对接，在运行 Demo 代码。 **（9）漫谈LiteOS之开发板-LiteOS硬中断移植（基于GD32450i-EVAL）** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/138814 **简介：** 本文是用接管中断方式进行LiteOS移植，嵌入式设备的芯片型号和外设的差异较大，资源有限。而RTOS无法适配集成所有的驱动，因此会先适配部分开发板，然后通过移植使得适配更多的开发板。可移植性是嵌入式操作系统与普通操作系统的显著区别之一，而所谓移植就是通过一定的代码修改使得该操作系统适配自己的开发板，以使得自己的开发板可以运行一些手头开发板没有配套的编译工程。移植通常分为系统移植和驱动移植，驱动移植需要依赖具体的外设，本文主要介绍操作系统的移植。采用的主要方案是硬中断接管和不接管中断中的硬中断方式。 **（10）STM32F103-LiteOS移植教程** https://bbs.huaweicloud.com/blogs/123084 **简介：** 本文基于STM32F103C8T6，详细讲述华为LiteOS的移植过程。开发工具是MDK5，LiteOS官方已经适配过cortex M系列内核的单片机，因此移植过程非常简单。LiteOS有两种移植方案：OS接管中断和非接管中断方式。接管中断的方式，是由LiteOS创建很管理中断，需要修改stm32启动文件，移植比较复杂。STM32的中断管理做的很好，用不着由LiteOS管理中断，所以我们下边的移植方案，都是非接管中断的方式的。中断的使用，跟在裸机工程时是一样的。 ## 6. 总结 全球范围内新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起，以物联网、大数据、人工智能为代表的信息技术加速与实体经济结合，快速转化为现实生产力，并升级成为重塑生产组织方式、转变增长方式的基础设施和关键要素。全球范围内物联网产业在新的网络技术、平台技术的推动下掀起了新一轮的发展热潮。在这一过程中，物联网技术创新也进入活跃期，需从技术和产业的角度对物联网发展的趋势和方向进行研究。 虽然物联网近年来的发展已经渐成规模，各国都投入了巨大的人力、物力、财力来进行研究和开发。但是在技术、管理、成本、政策、安全等方面仍然存在许多需要攻克的难题。华为云推出的物联网平台，提供了海量设备连接上云、设备和云端双向消息通信、批量设备管理、远程控制和监控、OTA升级、设备联动规则等能力，并可将设备数据灵活流转到华为云其他服务，帮助物联网行业用户快速完成设备联网及行业应用集成。 想要快速体验华为云物联网平台，将第2小节`设备上云案例`的几篇文章仔细读一遍，照着步骤操作一遍对华为云物联网平台就会有个详细的了解。

导读随着环境能量采集技术的进一步发展，无源物联网技术不仅能够为仅需微瓦级别功耗的反向散射通信节点提供能量来源，也能够在一定场景下为NB-IoT、LoRa等低功耗广域网络（LPWAN）终端提供能量支持，让此前依赖于电池工作的节点可以彻底摆脱电池，实现更长生命周期。无源物联网已成为业界关注的一个热点，随着5G Advanced和6G研究和讨论不断深入，无源物联网也作为未来升级版5G和6G的重点研究课题，并承载着蜂窝网络支撑海量节点乃至千亿级连接的任务。对于无源物联网的研究，重点集中在能量获取、低功耗通信、低功耗计算、低功耗传感等方向，其中前两项是无源物联网的重点，相应的主流的技术是环境能量采集和反向散射通信技术。随着环境能量采集技术的进一步发展，该技术不仅能够为仅需微瓦级别功耗的反向散射通信节点提供能量来源，也能够在一定场景下为NB-IoT、LoRa等低功耗广域网络（LPWAN）终端提供能量支持，让此前依赖于电池工作的节点可以彻底摆脱电池，实现更长生命周期。低功耗是物联网发展的一条主线降低终端节点功耗一直是物联网发展中的核心主题之一，过去十余年产生了多项技术创新，对降低物联网节点功耗有明显的作用，目前也已发展成为物联网产业界最受关注的领域，可以说低功耗是物联网发展的一条主路径。以蜂窝物联网为例，早在2009年，3GPP在其R8版本标准中，就对低功耗的蜂窝物联网接入终端定义了LTE Cat.1的标准，经过多年发展，Cat.1已成为蜂窝物联网的主力之一；更吸引业界目光的NB-IoT在2016年推出首个标准，其最大的卖点也是进一步降低了功耗，在特定场景电池供电5-10年也能驱动其工作；近期，5G R17冻结在即，其中RedCap（缩减能力终端）备受关注，也是在很大程度上降低了5G物联网终端的功耗。在非蜂窝物联网领域，最为典型的低功耗广域网络技术LoRa也是近年来物联网的热点，支持了大量传感器终端低功耗接入；局域物联领域也将降低功耗作为其核心技术路径之一，如蓝牙每推出一代新技术都会将低功耗作为其重要亮点，WiFi联盟推出专门的低功耗标准WiFi Halow来支持海量节点通过WiFi接入。以上各类低功耗的技术和标准大大扩展了物联网连接的范畴。近年来，物联网新增的连接节点中，采用低功耗技术的连接占比最大，可以说低功耗已成为物联网连接的绝对主力。不过，现有低功耗技术支持的物联网节点依然需要各种形式主动供电，虽然大部分仅需普通电池或纽扣电池，但很多场景并不具备电池供电的条件，或者场景生命周期大于电池寿命会产生较高维护成本，这些是无源物联网需要支持的场景。目前大规模商用的低功耗广域网络主要以NB-IoT、LoRa为代表，相关节点通过电池驱动工作。不过，业界已经开始探索对其无源化升级，通过环境能量采集技术，为NB-IoT、LoRa节点提供能量支持，做到免电池、免维护并永久供能，在很多场景扩大了NB-IoT、LoRa的应用范围和降低成本。NB-IoT、LoRa无源化正在进行中从公开资料看，针对NB-IoT、LoRa的无源化工作已经在探索中，也有小范围落地，这方面主要集中在环境能量采集技术与NB-IoT、LoRa结合形成的自供能模块，其中环境能量采集方案主要由一些初创型公司提供。早在2019年，海思半导体就和荷兰一家能源管理芯片公司Nowi合作，推出能源自给的NB-IoT平台，并在2020年实现第二代升级。该平台是基于海思的Hi2115 NB-IoT解决方案和Nowi的NH2能量收集电源管理芯片，通过能量收集供能为芯片和模组长期供电，支持NB-IoT传输。Nowi是一家专注于能量采集管理的初创公司，核心技术为环境能源收集管理，其目标是为低功耗连接应用提供“一插永逸”（Plug & Forget）的供电方案。2021年1月，比利时一家名为e-peas的半导体初创公司与蜂窝芯片厂商Sequans合作，推出自供电的LTE-M/NB-IoT解决方案。该方案采用e-peas的能量收集管理IC和Sequans的Monarch LTE-M/NB-IoT芯片，e-peas的能量管理IC将能量从光伏接收电量传输到储存组件，然后供给Sequans的LTE-M/NB-IoT组件工作。双方推出的示范套装附带一个小型的室内光伏电池单元，该电池单元可使用室内照明作为环境能量来源。2021年4月，日本村田公司（Murata）与Nowi公司合作推出无电池LoRa方案参考平台，该平台使用村田的LoRa模块，由Nowi的能量采集电源管理(PMIC)芯片，该电源管理芯片为Smtech的LoRa收发器以及意法半导体的MCU供给能量。在这一参考平台下，一些场景可以大范围部署无电池的低功耗广域网络节点。在今年的MWC期间，村田公司、德国电信以及Nowi公司合作推出了“能源自主蜂窝物联网开发解决方案”，这一方案被称为NB-IoT自主开发方案（Autonomous NB-IoT Development Solution，ANDS），号称全球最小的能源采集NB-IoT模块。在这一方案中，村田提供其小尺寸的1YS NB-IoT模组，德国电信的nuSIM直接集成到村田公司的模组，Nowi提供其NH2能源采集芯片，该芯片体积为3x3mm，可为解决方案提供永久供能。这一方案涵盖了无线通信、电源管理和SIM管理。笔者了解到，国内一家名为飞英思特的无源物联网公司，也在和相关物联网模组厂商合作，通过其微能管理模块，为NB-IoT模组提供能源，支持一些场景下NB-IoT免电池工作。目前，NB-IoT、LoRa已经形成上亿级的连接规模，广泛分布于多个场景。若无源化技术能够成熟，则会进一步扩展NB-IoT、LoRa的应用场景，为其打开新的市场空间。进一步破解NB-IoT、LoRa无源化的壁垒目前，低功耗广域网络终端节点普遍采用电池供电来驱动其工作，基本满足了智能水表、智能燃气表、智能烟感、智能追踪定位等场景终端生命周期供电的需求。不过，低功耗广域网络终端无源化依然有不少需求，在笔者看来，这些需求主要表现在以下两方面：（1）NB-IoT、LoRa等技术比较适合部分场景对通信技术的需求，但电池供电周期低于场景对终端节点生命周期的要求，由此产生更换电池等维护成本；（2）反向散射通信技术目前还处于商业化早期，其通信距离、吞吐量、安全性等各方面尚不完善，能够应用的场景有限。以NB-IoT为例，虽然NB-IoT相比LTE功耗大幅下降，而且引入了eDRX和PSM省电模式进一步降低终端能耗来提升电池使用时间，但在实际部署场景中，具体环境和业务模型差别很大，普通电池不一定能够支持所宣称的5-10年的周期，用更大容量电池会造成成本提升和终端体积增大，不利于终端快速部署。例如，针对牛羊等牲畜的定位终端，尤其是对大量牲畜群或者散养牲畜，由于环境复杂，定位终端功耗大于理论功耗，往往需要在牲畜生长周期内重新更换电池。不过，NB-IoT、LoRa等技术是目前成熟的大连接、长距离物联网通信技术，在这些场景中非常适合支持感知节点数据回传。目前成熟的反向散射通信技术的距离仅有10米级，传输速率也非常低，相关性能替代NB-IoT、LoRa技术，所以NB-IoT、LoRa依然是一些低功耗广域场景的首选。此时就需要采用免电池供电的技术，支持NB-IoT、LoRa终端节点更长时间、更低成本运行，因此环境能量采集技术就派上用场。笔者曾在《远低于NB-IoT功耗，无源物联网才是实现千亿级IoT连接的“杀器”！》一文中对环境能量采集进行总结，这一技术可以驱动物联网终端节点摆脱电池困扰，实现长期供能。不过，环境能量采集技术对于NB-IoT、LoRa节点的支持面临巨大的挑战，集中体现在环境能量采集技术获取的能量非常微弱，需要通过大量技术优化才能满足NB-IoT、LoRa节点通信需求。中国科学院北京纳米能源与系统研究所专家张小涵等人在一篇学术论文中总结了典型的环境能量采集技术能够获取的能量密度如下：可以看出，典型的环境能量采集技术如太阳能、温差能、射频能、振动能等所能获取的能量密度大部分在微瓦级别，而NB-IoT、LoRa的模组的发射和接收功率都在毫瓦级别，尤其是发送数据的最大功率达到数百毫瓦。环境能量采集获取的能量微弱性、随机性使其驱动NB-IoT、LoRa模组工作面临巨大挑战。因此，环境能量采集技术并非仅仅聚焦于能量采集，采集后对其微弱能量的管理、存储等也非常重要，尤其是能量管理异常重要，因为通过太阳能、温差、振动、射频采集转换形成的能量比较微弱且不稳定，需要能源管理相关技术有效整合起来，才能为节点供电或存储到能量储能单元中形成连续供能。目前，很多新兴的无源物联网厂商都将能量管理作为其核心技术，不断提升对采集的微弱能量管理的效率，比如采用采用优化的最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking）算法等手段。笔者曾和飞英思特团队交流，获知其为了获得较好的微能量管理效率，尝试过数百种组合，实现七种模块组合的低功耗微能管理架构。能量采集技术尤其是微能管理技术的进展，为NB-IoT、LoRa的无源化提供了解决方案。微能管理领域也吸引了大量厂商入局，除了新兴的无源物联网企业，一些传统的半导体厂商如德州仪器、安美森等也非常重视微能管理技术和产品的提升。当然，还有一个老生常谈的因素就是成本，当能量采集系列技术支撑的自供能方案能够显著低于现有电池供电的方案，相信在很多场景能够得到NB-IoT、LoRa方案商的青睐，也就能大幅扩展NB-IoT、LoRa的市场空间。

在物联网和人工智能的冲击下，嵌入式是否会终被时代遗忘说说物联网和嵌入式的关系如果一个传统行业的老板告诉你，他的产品、设备、厂房不需要乱搞什么联网的，那你就要思考下这类型的企业是否值得去了，因为市场终究会淘汰他。有这么一个案例，一个小家电的老板，他们有款电风扇在市面上卖得非常好，他自己也非常舍得投入钱去研发，研发团队还专门负责按键可靠性设计的人，一颗小小的开关按键，从一开始1万次的寿命设计标准，迭代了几轮后，现在寿命要求居然是20万次。但由于设备不联网，产品卖出去后，研发人员根本也不知道用户在使用的时候会按多少次，所以他们只能把这个当作产品的指标，每一次迭代都要有所改善。但实际是，一款新的智能风扇在用户手上到更换下一代产品，按键按下的次数仅仅在2万次以内，所以20万次的是明显的过度设计了，但是因为没有办法拿到实际的用户使用数据，导致老板浪费的部分资源在做并非核心问题的迭代上，实际上可能到3万次的时候，风扇的其它零部件就已经出问题了。所以如果这个家电是一款联网的设备，那公司的研发团队就能非常清楚的知道批量出去的产品设计瓶颈，避免过度设计，而这仅仅是智能化后非常小的一个点，由传统企业升级位科技企业，带来的是整个行业的革新。下面这张是物联网产业链公司图谱，涵盖了从传感器、网络到云平台大部分的头部企业。而嵌入式在其中主要起到串联的作用，换句话说，上面的企业，你只需要找到他们招聘的官网，嵌入式的岗位绝对少不了。我们可以细化下，对于平台层企业，主要提供云服务为主，那和嵌入式有什么关系呢？要知道，AWS、阿里云、腾讯云基本上都在部署Iot相关的业务，而Iot平台的价值，体现在海量设备的接入，所以云平台厂家就得提供支持X86、ARM、RISC不同平台的SDK，开发板，模组，甚至OS，而这部分工作，纯软件的工程师是不够熟悉的，必须有熟悉底层的开发工程师进行对接支持，这就是嵌入式工程师在平台层企业的位置。对于网络层的企业，模组公司、射频芯片原厂、运营商平台，这类和网络相关的企业，输出的解决方案一般是我们常见的WiFi模组、BLE模组、4G模组、NB模组、Lora模组等等，而从芯片、到模组、到解决方案再到产品，这里面包含大量的开发设计工作，这些工作都需要嵌入式工程师的主导。对于感知层的企业，这是就更直接了，传感器、MCU、RFID、应用厂家，完全就是传统嵌入式、单片机工程师的工作啊，从传感器开发、到不同单片机平台、到不同的智能硬件产品，物联网的到来，让非常多传统的设备爆发了第二春。对于芯片原厂企业，BSP开发、系统开发、驱动开发，老生常谈了。然后说说人工智能和嵌入式的关系目前，人工智能领域面临的最大问题是“数据源”和“落地难”，长期以来，市场与企业关注的重点主要集中于算法与算力领域，并在芯片、算法领域取得了不错的阶段性成果。但是在落地层面瓶颈非常多，一是各类环境数据的采集和清洗，二是部署本地后的成本和性能。人工智能也好、深度学习也好，对传感器数据的要求是非常高的，无论是单目、双目、深度摄像头、激光雷达、音频、热成像、声波，这些数据都需要实时采集而且做深度融合，而所有的外设模块开发，都需要嵌入式的参与。在落地层面就更直观了，很多研究传统算法和深度学习的小伙伴，在开展先行研究时，都是基于超多核、超高主频、GPU加速等等一体的主机，所以模型的训练和验证，效率相对比较高，但是这类模型想要拿到M0 M3类架构的芯片上去跑，瓶颈就到处都是了，所以性能优化是人工智能的永恒话题，而模型封装、移植、性能优化这些都需要非常熟悉芯片底层、交叉编译、指令集相关知识的人，而这些人所需要的技能就是嵌入式领域的技能。物联网和人工智能的未来物联网也好，人工智能也好，现在还是发展的初期，熟悉新能源汽车的朋友们都知道，自动驾驶按智能程度定义了从L0到L5，绝大部分的企业现在能够到达的都是L3。其实物联网和人工智能技术的结合在非常多的领域都有这么一个等级划分，工业、家居、机器人等等，现在绝大多数的智能产品或场景，还只是停留在连接层面，相比于已经红海的互联网，这里还是有非常大的空间，这也是这些年基本上所有头部企业都下沉到这个领域的原因，因为太多的传统行业需要升级。

【功能模块】华为云平台下发命令，stm32+ESP8266利用MQTT协议接收，然后做出对应的操作【操作步骤】1.用esp8266连接wifi，连接华为云平台服务器  【测试无误】2.订阅相关主题，准备向云平台索求命令mqtt的订阅主题Topic测试了共两个：①$oc/devices/624a6b8e2d0897328702a1f6_weason-agriculture/sys/commands/#  【核心问题】 参考依据是②$oc/devices/624a6b8e2d0897328702a1f6_weason-agriculture/user/dingyue 【核心问题】这个是自定义topic经测试，这两个Topic均无法下达命令 订阅主题函数为【此函数经测试可以订阅其他服务器的主题】【经测试，ESP8266_GetIPD函数没有get到任何值】华为云平台返回的数据的格式是那种【子问题1】3.向服务器上传温湿度数据（pub），经验证无误，可正常上传。【问题汇总】核心问题为：为什么收不到华为云平台下发的命令子问题为：①华为云平台返回的数据的格式是那种【子问题1】②我所订阅的主题是否正确③观察 消息跟踪 得到其Topic与我所订阅的一致，但确实未收到消息。综上问题，我将STM32的程序源码添加至附件了，Readme.txt中有硬件的连接。望诸位同志斧正。急急急

人啊，最怕就是人云亦云，有时你看到的不一定是真的，其实最好的办法就是看一下这个行业的从业者，他们混得怎么样，多找几个综合对比，比你看任何文章都要来得靠谱！我仔细看了一些回答者以及一些评论者，基本可以判断，这些人要么是在校学生，要么就是外行人。真正这个行业的资深人士都在研究怎么做产品，怎么融资，怎么闷身发财。一、电子展让我学到很多在2014年的时候，当时在一家公司做物联网产品线的项目经理兼研发，经常会参加一些展会，以便自己熟悉行业的人都在做什么产品。大家现在知道那些发展得还不错的平台和公司，其实在那个时候还是个小公司。也正是抓住了物联网这波红利，一飞冲天，特别是现在的物联网云平台。他们快速起飞的秘诀呢，就是不断路演，然后融资。其实当时的所谓物联网产品真的很鸡肋。拿当时wifi插座来说，就开关这么简单的功能，我要先花几分钟配置wifi让插座连上家里的wifi，连上以后打开app，等app连上服务器以后才能控制。有时出问题搞个10几分钟都开不了一个插座，还不如自己走过去手动打开关闭来得快，碰到这种情况你可能会崩溃想把它砸了。我记得当时做wifi插座的时候，不管是wifi模块厂家，还是云平台，都是求着一些传统硬件厂家去使用他们模块和接入他们平台的。当时传统硬件接入平台也不用license费用的，不像现在每接入一个硬件设备到他们平台都要3-10块钱不等。当时大家都在做实验，即便只是一个wifi插座，远程控制开关这么简单的功能，很多都做不稳定。我当时做得也非常痛苦，对这种产品又爱又恨，我们硬件端基本已经很成熟了，因为产品都是经过大批量验证，只不过在原来的基础上加上wifi模组给产品赋能实现远程控制而已。但是中间涉及的环节太多，坑也多，有碰到因为协议不成熟导致不稳定的，也有因为app有问题导致不稳定的。所以做物联网产品是整个体系，其中一个环节不给力，你的努力可能都会白费，这也是为什么很多所谓的远程控制产品都是鸡肋的原因。经历了这么多年的研发和产品验证，我基本上也熟悉了硬件端实现物联网整个通讯流程和协议，后面也和一家企业联合从零搭建了物联网云平台。随着后面对接的平台越来越多，发现各大平台的通讯协议，其实都是相互模仿改进的。二、为什么很多人觉得物联网专业很坑？说了这么多，如果你是物联网工程专业，你可能会觉得很懵，我说的这些怎么我都没接触过？难道我是读的假专业？你有这种问题实在太正常了，不是你学的假专业，而是学校学得太杂了。比如说C/C++、java、C#、单片机原理与应用、传感器原理与应用、ZigBee无线网络技术等等。所学这些很多完全是不同产业链，不同行业方向的知识，这样学，你根本不知道物联网专业出来是干嘛的，跟四不像似的。很多人学完出来甚至连自己找什么职位都不知道，找不到工作也是正常的，所以觉得这个专业坑。如果你单靠学校学出来找工作，未免太牵强了，物联网涉及的领域和行业太多了，要先定位好方向，然后针对性深造。想从事物联网行业，我认为嵌入式是一个不错的切入点。记得在2014年，也就是物联网开始火爆的时候，大量的人都涌去学java做app，当时需求量也确实很大。当时做产品经常要和app工程师联调，有时候一个功能怎么做都做不稳定，我都觉得他们技术很水，但是工资都比我们做单片机开发的要高几千块。那段时间让我非常郁闷，我和很多从业人员一样，一遍靠着这个行业吃饭，一遍骂着这个行业辣鸡，软硬件都要懂，工资还比做app的低这么多。不过最近两年我和一个做app的朋友对比，发现做app也没以前这么香了，反而是做嵌入式的一直处于上涨趋势，很多已经超过app。嵌入式也分很多方向的，主流的是就是单片机开发或者嵌入式linux开发。所以，如果你想从事物联网这个行业，一定把方向定得越细越好，比如说我只做单片机开发。然后用单片机技术去从事物联网的产品开发，这样你才能真正切入物联网这个行业。比如说无线通讯技术(315/433/868M、Lora、Zigbee、蓝牙、nb-iot、wifi等等).这些无线通讯技术怎么应用到我们产品上呢？比如说我们无际单片机编程带领学员做的智能防盗报警系统。主机再通过wifi模块与云平台连接，实现远程监控，这就是一套典型的物联网产品。通过这种项目切入物联网是最接地气的，只有当你做过这样的产品，你才会深刻理解自己学的东西到底有啥用。三、物联网未来发展趋势和方向从目前看的话，虽然这个行业已经发展了很多年，但是我认为依然算得上是蓝海行业。因为目前技术还没有完全成熟，很多东西，没有基础铺垫，即便你知道未来一定会这样去发展，你当下也实现不了。我举个例子，比如说美团、滴滴，包括很多线上的生意，如果线上支付没出来，这种些肯定也很难做起来，因为没有支付工具的基础铺垫。我经常说，我们未来的生活场景就是物联网技术的体现。很多人可能还不知道，物联网到底有啥用，能给我们带来什么便利。下面我还是通过大家肯定接触过的一个例子来讲解：共享单车。共享单车就是一个很典型的物联网应用，并且也确实解决了我们短途出行的效率，这个不可否认。大家想象一下，如果每个个体的出行效率提高了，那必定会提高整体的效率，其中能产生的潜在价值细思极恐。还有其他的智慧停车场之类的物联网应用就不说了，相信经常开车出行的朋友都试过自主扫码付费出停车场，真的是太方便了。所以，物联网目前的应用最大的价值在于提高效率的同时降低成本，只要能让人类更进步的技术我都认为是趋势。而现在物联网仍然处于蓝海阶段，还有很多技术瓶颈尚未解决，lora、nb-iot之类技术的出现都是为了解决物联网某个环节的痛点。等真正实现万物互联那一天，估计就没我们啥事了。当然，如果你能在红利前期布局好，不管是技术还是产品，沉淀几年，别人想超越你也是没那么容易的，这才是核心竞争力。