18. 简单物联网_教你设计物联网系统

到这时，我们算搭建了一个简单的REST服务了。接着我们可以简单的做一个最小的物联网系统，将我们的单片机、MCU等等连上网。

硬件结构图

考虑到如果我们只是单一连接各个节点，那么系统的结构图，同下所示

全连接

下面的星形结构图类似于我们在接下来所要构建的系统

星形结构图

一个用于控制真实电器的硬件实物图

简单实物图

18.1 硬件通信

18.1.1 串口通信

Arduino与Raspberry Pi通过串口通信的方式实现通信，相互传输所需要的数据，Raspberry Pi将资源传于互联网上对应的接口，接口可以在互联网上被访问。Laravel框架构架于服务器之上，将Raspbery Pi获取过来的数据存储于MySQL数据，再以REST服务的方式共享数据，互联网上的其他设备便可以通过网络来访问这些设备。AJAX用于将后台的数据以不需要刷新的方式传递到网站前台，通过HighCharts框架显示给终端用户。

18.1.1.1 Python

1.在Windows中的串口通常是COM1,COM0等等

ser=serial.Serial("COM0",9600)

2.Mac OS系统中位于/dev目录下，名字类似于tty.usbmodem1451。

    serial.Serial("/dev/tty.usbmodem1451",9600)

3.在Linux内核的系统中虚拟串口用的节点是ttyACM，位于/dev目录下。

    serial.Serial("/dev/ttyACM0",9600)

串行接口是一种可以将接受来自CPU的并行数据字符转换为连续的串行数据流发送出去，同时可将接受的串行数据流转换为并行的数据字符供给CPU的器件。一般完成这种功能的电路，我们称为串行接口电路。

便是打开这个设备，以9600的速率传输数据。

程序框架如下所示:

Raspberry Pi

代码如下:

import json
import urllib2
import serial
import time
url="http://www.xianuniversity.com/athome/1"
while 1:
    try:
        date=urllib2.urlopen(url)
        result=json.load(date)
        status=result[0]["led1"]
        ser=serial.Serial("/dev/ttyACM0",9600)
        if status==1 :
            ser.write("1")
        elif status==0:
            ser.write("0")
        time.sleep(1)
    except urllib2.URLError:
        print "Bad URL or timeout"

python返回JSON数据

系统还需要对上面的数据进行处理，只拿其中的结果

python处理完后的结果

当改变led的状态后，便可以得到下面的结果

改变状态后的结果

18.1.1.2 Ruby

如果你用的是Ruby的话，可以尝试使用serialport

安装

sudo gem install serialport

代码大致如下

require 'serialport'
sp = SerialPort.new "/dev/ACM0", 9600
sp.write "1"

注意: 根据相关的系统修改相关的代码。

18.2 硬件

18.2.1 Arduino

这样我们在我们的Arduino上所要做的便是，读取串口的结果并控制IO口。

int ledPort=13;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(ledPort,OUTPUT);
}
int serialData;
void loop() {
  String inString = "";
  while (Serial.available()> 0)
  {
    int inChar = Serial.read();
    if (isDigit(inChar)) {
      inString += (char)inChar; 
    }
    serialData=inString.toInt();
    Serial.print(serialData);
  }
  if(serialData==1){
    digitalWrite(ledPort,HIGH);
  }else{
    digitalWrite(ledPort,LOW);
  }
}

如果结果是1的话，就让13口为高电平，也就是让灯亮起来。

18.2.2 继电器

继电器（英文名称：relay）是一种电控制器件，是当输入量（激励量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

在这里我们可以默认为我们想要为单片机的5V电压控制220V的电器。最后我们便可以通过些来控制灯的开和关。

下一节：设计物联网系统是件有意思的事情，它需要考虑到软件、硬件、通讯等多个不同方面。通过探索不同的语言，不同的框架，从而形成不同的解决方案。