Blog

Blog

PHODAL

JavaScript在物联网中的应用

凡是能用JavaScript写出来的,最终都会用JavaScript写出来。

—— Atwood定律

在那篇《最流行的编程语言JavaScript能做什么?》里,我们列举了JavaScript在不同领域的使用情况,今天让我们来详解一下JavaScript在物联网中的应用。

基础:物联网的三个层级

开始之前, 先让我们简单地介绍点物联网的基础知识。如果你有点Web开发经验的话,都知道下图是CS架构:

Client-Server架构

相比于一个物联网系统,无非就是多了一层硬件层以及可选的协调层。

源自《自己动手设计物联网》

这个硬件层决定了物联网应用比Web应用更加复杂。对于大部分的Web应用来说 ,客户端都是手机、电脑、平板这些设备,都有着强大的处理能力,不需要考虑一些额外的因素。

对于物联网应用来说,我们需要考虑设备上的MCU的处理能力,根据其处理能力和使用环境使用不同的通信协议,如我们在一些设备上需要使用CoAP协议。在一些设备上不具备网络功能,需要考虑借助于可以联网的协助层,并且还需要使用一些短距离的无线传输协议,如低功耗蓝牙、红外、Zigbee等等。

一个物联网系统:六种语言

两年半以前,大四,电子信息工程,我选定的毕业论文是一篇关于物联网的论文——《基于REST服务的最小物联网系统设计》。这是一篇入门级的物联网论文,如果大部分学习CS的人有一点硬件基础,都能写出这样的论文。不过我们的是毕业设计,论文反而有些其次,毕竟能不能过是以实物为主的。因此毕业设计动不动就要烧个几百RMB,还不算服务器费用。然而,对于我们这些学习硬件为主的专业来说,就不是如此。

这篇论文是之前参加比赛的作品论文的“最小化”,里面使用到的主要就是创建RESTful服务,而它甚至称不上是一种技术。在这个作品里:

  • 我们使用Python语言里的Django框架作为Web服务框架,使用Django REST Framework来创建RESTful服务。
  • 为了使用手机当控制器,我们还要用Java写一个Android应用。
  • 我们使用Raspberry Pi作为硬件端的协调层,用于连接网络,并传输控制信号给硬件。在最初的设计里,因为便宜,我们打算使用运行OpenWRT的路由器来当硬件端的控制器。
  • 我们在硬件端使用Arduino作为控制器,写起代码特别简单,可以让我们关注于业务。
  • 我们还使用了Zigbee模块Xbee及I2C作为连接不同Arduino模块的的介质。
  • 最后,我们还需要在网页上做一个图表来显示实时数据。

所有的这些,我们需要使用Python、Java、JavaScript、C、Arduino五种语言。而如果我们要写相应的iOS应用,我们还需要Objective-C。

你是在逗我吗?

JavaScript在物联网领域的发展

同样的,两年多以前,刚实习,在我们的项目里,我们的新项目里我们使用Backbone作为单页面应用框架的核心来打造Web应用。这时,我开始关注Node.js实现物联网应用的可能性。当时,已经有了物联网协议MQTT和CoAP协议的库,于是我照猫画虎地写了一个支持HTTP、CoAP、WebSocket和MQTT的物联网。由于,当时缺乏一些大型应用的开发经典,所以做得并不是很好,但是已经可以看到JavaScript在这方面的远景。

一年多以前,Ionic还没推出正式版的时候,我发现到了这个框架真的很棒——它自带了一系列的UI,还用NgCordova集成了Cordova的一系列插件。我便开始使用Ionic写了一些移动应用,发现还挺顺手的。接着,我就开始拿这个框架尝试写物联网应用,这需要一些原生的插件,如BLE、MQTT。后来,我也写了一个简单的CoAP插件。

后来我们不再需要编译Node.js,就可以在ARM处理器上运行Node.js。并且我们已经有Tessel、Espruino、Kinoma Create、Ruff这些可以直接运行JavaScript的开发板。三星还推出iot.js,可以让更多的嵌入式设备可以使用JavaScript语言作为开发语言。

人们开始在硬件上使用JavaScript的原因有很多,如Web的开发人员是最多的、JavaScript很容易上手。

现在,这次我们在这三个层级上都可以使用JavaScript,只需要一种语言。

使用一种语言开发物联网应用:JavaScript

在我写的那本《自己动手设计物联网》中,我就试图去展示JavaScript在这方面的威力。使用Node.js + Node-CoAP + MQTT.js + MongoDB + Express搭建了一个支持多协议的物联网:

Lan IoT

不过,上图是完善版的物联网,代码自然是在GitHub上啦:Lan。作为服务端来说,Node.js的能力已经是经过验证的。而在混合应用上,仍然也可以经受住考验,混合应用在手机上做个图表是轻轻松松的事(只需要获取数据,然后显示):

混合应用图表

作一个控制端也是轻轻松松的事(我们只需要发个POST请求,更具逻辑一点的就是先获取状态):

Led控制

而在硬件端,我并没有在书中以JavaScript作为例子来展示JavaScript的用法,因为这会局限了用户的硬件设备。

不过,我们仍然可以使用类似于Johnny-Five这样的库来做硬件方面的编程,只是它没有那么好玩~~。

既然我们可以JavaScript来实现,为什么我们还要喝杯咖啡等它用C编译完呢?

毕竟:

凡是能用JavaScript写出来的,最终都会用JavaScript写出来。

关于我

Github: @phodal     微博:@phodal     知乎:@phodal    

微信公众号(Phodal)

围观我的Github Idea墙, 也许,你会遇到心仪的项目

QQ技术交流群: 321689806

新书《前端架构:从入门到微前端》

《前端架构:从入门到微前端》是一本围绕前端架构的实施手册,从基础的架构规范,到如何设计前端架构,再到采用微前端架构拆分复杂的前端应用。本书通过系统地介绍前端架构世界的方方面面,来帮助前端工程师更好地进行系统设计。

前端架构包含以下五部分内容:

  • 设计:讲述了架构设计的模式,以及设计和制定前端工作流。
  • 基础:通过深入构建系统、单页面应用原理、前端知识体系等,来构建出完整的前端应用架构体系。
  • 实施:通过与代码结构的方式,介绍如何在企业级应用中实施组件化架构、设计系统和前后端分离架构。
  • 微前端:引入6种微前端的概念,以及如何划分、设计微前端应用,并展示了如何实现这6种微前端架构。
  • 演进:提出更新、迁移、重构、重写、重新架构等架构演进方式,来帮助开发人员更好地设计演进式架构。
comment

Feeds

RSS / Atom

最近文章

关于作者

Phodal Huang

Developer, Consultant, Writer, Designer

ThoughtWorks 高级咨询师

工程师 / 咨询师 / 作家 / 设计学徒

开源深度爱好者

出版有《前端架构:从入门到微前端》、《自己动手设计物联网》、《全栈应用开发:精益实践》

联系我: h@phodal.com

微信公众号: 与我沟通

标签