物聯(lián)網(wǎng)知識科普（智能網(wǎng)關(guān)、串口、協(xié)議）
萬物互聯(lián)是新時代的訴求，從物件上來采集信息，形成綜合性的數(shù)據(jù)也是大數(shù)據(jù)的定義之一，“物聯(lián)網(wǎng)”、“大數(shù)據(jù)”這樣的詞也寫入的國家的發(fā)展規(guī)劃綱要中，那這些詞怎么由淺入深的去理解他們呢？
一、物聯(lián)網(wǎng)
? 最近在和一位老先生的交流中，他提出，現(xiàn)在為什么要等紅綠燈？
? 若是在流量較多的道路上等待也就罷了，為什么有些空曠的道路上也要燈呢？
? 假如我們可以通過城市內(nèi)的攝像頭采集車流量的數(shù)據(jù)，形成統(tǒng)一的城市車流大數(shù)據(jù)，再進(jìn)行實時的運算，將其反應(yīng)在紅綠燈上，讓該長時間等待的地方紅綠燈長一些，空曠的道路上可以一路暢通，豈不美哉？
? 這一樸素的想法也正是簡單的說明了物聯(lián)網(wǎng)的含義以及工作流程：
? 1.采集數(shù)據(jù)
? 2.分析數(shù)據(jù)
? 3.使用數(shù)據(jù)
二、智能網(wǎng)關(guān)
? 在做數(shù)據(jù)采集時，我們往往需要各種不同的硬件設(shè)備的數(shù)據(jù)，我們希望有一個中間處理設(shè)備，將不同數(shù)據(jù)格式、不同數(shù)據(jù)類型、不同通信協(xié)議的都轉(zhuǎn)化成統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式，智能網(wǎng)關(guān)由此而生。
? 智能網(wǎng)關(guān)是一個集成了多種功能的硬件設(shè)備，通常包括以下組件：
處理器：用于處理各種數(shù)據(jù)和指令。
存儲器：用于儲存配置信息、設(shè)備數(shù)據(jù)和其他相關(guān)數(shù)據(jù)。
網(wǎng)絡(luò)接口：它一般包含多種網(wǎng)絡(luò)接口，包括以太網(wǎng)、Wi-Fi接口、藍(lán)牙等，用于和實現(xiàn)設(shè)備之間的鏈接和通信。
傳感器接口：智能網(wǎng)關(guān)可能還配備有一些傳感器接口，如溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器等，用于采集周圍環(huán)境數(shù)據(jù)。
控制接口：智能網(wǎng)關(guān)還可能有一些控制接口，如GPIO接口、RS232接口等，用于控制其他外部設(shè)備。
操作系統(tǒng)：智能網(wǎng)關(guān)通常運行一種特定的操作系統(tǒng)，如Linux或Windows等。
應(yīng)用軟件：智能網(wǎng)關(guān)還需要一些應(yīng)用軟件來實現(xiàn)各種功能，如數(shù)據(jù)采集、通信協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、安全管理等。
三、傳感器接口
? 傳感器接口有多種類型，以下是其中一些常見的類型：
模擬信號接口：傳感器輸出的信號是模擬信號，需要通過模擬信號接口進(jìn)行采集和處理，如電壓信號、電流信號等。
數(shù)字信號接口：傳感器輸出的信號是數(shù)字信號，可以直接通過數(shù)字信號接口進(jìn)行采集和處理，如I2C、SPI、UART等。
無線信號接口：傳感器可以通過無線通信方式與接收器進(jìn)行通信，如藍(lán)牙、WiFi、LoRa等。
光學(xué)接口：傳感器可以通過光學(xué)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，如紅外線、光纖通信等。
機(jī)械接口：傳感器可以通過機(jī)械接口與被測物體連接，如USB、RJ45等。
四、傳感器接口協(xié)議
傳感器接口的協(xié)議類型也有多種，下面是一些常見類型：
I2C：I2C是一種串行通信協(xié)議，用于連接多個設(shè)備和傳感器，是一種雙向通信協(xié)議，支持多主設(shè)備和多從設(shè)備。
SPI：SPI是一種串行通信協(xié)議，用于高速數(shù)據(jù)傳輸和控制，是一種全雙工通信協(xié)議。
UART：UART是一種異步串行通信協(xié)議，常用于串口通信。傳感器輸出數(shù)據(jù)通過串口傳輸?shù)街骺匦酒?/p>
CAN：CAN是一種用于實時應(yīng)用的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，主要用于汽車、工業(yè)自動化等領(lǐng)域。
MQTT：MQTT是一種輕量級的消息傳輸協(xié)議，主要用于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換和通訊。
LoRaWAN：LoRaWAN是一種低功耗，遠(yuǎn)距離、大規(guī)模、雙向無線物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議，適用于城市和農(nóng)村的物聯(lián)網(wǎng)通信。
五、串行通訊接口標(biāo)準(zhǔn)（串口）
常見的串行通訊接口標(biāo)準(zhǔn)有以下幾種：
RS-232：是最早出現(xiàn)的一種串行通訊接口標(biāo)準(zhǔn)，采用單向數(shù)據(jù)傳輸模式，可以用于連接計算機(jī)、調(diào)制解調(diào)器、打印機(jī)、條碼掃描槍等設(shè)備。
RS-422：是一種全雙工數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇型ㄓ嵔涌跇?biāo)準(zhǔn)，采用差分信號傳輸，可以傳輸較長距離的數(shù)據(jù)，主要應(yīng)用于工業(yè)自動化和汽車電子領(lǐng)域。
RS-485：是一種類似于RS-422標(biāo)準(zhǔn)的串行通訊接口標(biāo)準(zhǔn)，也采用差分信號傳輸，可以支持多點通訊和長距離傳輸，主要應(yīng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)域。
Ethernet：是一種基于TCP/IP協(xié)議的局域網(wǎng)通訊標(biāo)準(zhǔn)，采用雙絞線或光纖作為通訊介質(zhì)，可以支持高速數(shù)據(jù)傳輸，廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)。
USB：是一種通用的串行通訊接口標(biāo)準(zhǔn)，可以實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸和多種設(shè)備的連接，廣泛應(yīng)用于計算機(jī)接口、周邊設(shè)備等領(lǐng)域。
CAN：是一種用于實時應(yīng)用的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，主要用于汽車、工業(yè)自動化等領(lǐng)域。
六、網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)
? 目前市面上的智能網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)都較為統(tǒng)一化了，主要分兩層：
? 上層：電源管理，主要負(fù)責(zé)強電和弱點的管理，220V的輸入可以給一些12V 24V的直流電設(shè)備供電。
? 下層：通信主板，主要由主板、cpu、內(nèi)存組成，一般搭載linux或者Windows或者更輕量級的系統(tǒng)，具備多個千兆網(wǎng)口用于通信，光纖接口，有光信號轉(zhuǎn)電信號的通訊模組，板上可搭載板載Wifi，用于10米左右的無線網(wǎng)絡(luò)通信，工業(yè)485串口等。
