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1、什么是物联网

1.1.物联网的概念和发展历程

1.1.1、认识物联网

（1）百度百科中物联网定义

（2）维基百科中物联网定义

（3）物联网定义总结

<1> 物联网是互联网是延伸，而不是取代品，所以物联网不必颠覆互联网。

<2> 物联网注重“人与物”、“物与物”之间的连接，互联网是“人与人”之间的连接。

<3> 连接是物联网的基础设施，基于连接之上的业务和应用才是物联网的价值。

<4> 物联网是融合性学科，而非单一性学科。

1.1.2、物联网的发展历程

（1）1990年施乐公司可乐贩售机。

（2）1991年MIT首次提出物联网概念，1999年美国麻省理工学院建立了“自动识别中心。（Auto-ID）”，提出“万物皆可通过网络互联”，阐明了物联网的基本含义。早期的物联网是依托射频识别（RFID）技术的物流网络。

（3）2005年11.17，ITU重新定义物联网的概念，覆盖范围有了较大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。

（4）2009.8，提出“感知中国”，在无锡设立物联网研究院。

（5）2015.5，签署并发布《中国制造2025》强国战略。

（6）物联网的发展历程总结

<1> 物联网由来已久，是逐步衍生发展而来的，其实任何主流科技都是这样。

<2> 物联网已经经历泡沫期和幻灭期，本次萌芽发展正在高速拓展中。

<3> 物联网是重要战略，国内华为、阿里、三大运营商等都投入巨资和重磅计划。

<4> 得益于互联网产业和电子设备研发制造产业基础，中国发展物联网有天然优势。

1.2.物联网的典型案例

1.2.1、共享单车

（1）场景分析：解决了随时随地低成本有偿租借自行车的问题。

（2）工作原理和过程：参考素材中图片“共享单车智能锁.jpg”

（3）典型的“人与物”通信，手机app是人的延伸，共享单车智能锁是物的代表。

（4）连接的物理通道是2G网络和蓝牙。

（5）基于连接提供的借车还车、按时长计费的商业模式是业务和应用。

（6）由此拓展的共享充电宝、扫码支付零售机、扫码支付抓娃娃机等均为此类物联网应用。

1.2.2、断电监测报警器

（1）场景分析：解决了低成本故障判断问题，极大降低了运维成本。

（2）工作原理和过程：持续监测断电事件并单向报警。

（3）典型的“传感器型”物联网应用，通信以单向上报为主。

（4）为提高部署便利性和降低运维成本，大多数类似产品需要电池供电，因此要求低功耗。

1.2.3、智慧城市共享停车系统

（1）场景分析：为解决城市停车位不足，提升停车位资产资源利用率。

（2）工作原理：结合传感器和出入场识别收费系统，动态管控停车位使用和停车费支付。

（3）属智慧城市的一个分支，充分体现物联网在未来智慧城市建设中的重要性。

（4）挑战一方面在于系统成本控制、产品迭代，另一方面在于落地过程的协调和具体问题。

1.2.4、案例总结

（1）以上案例只是物联网很小一部分应用，实际还有非常多各种场景的应用详见1.3部分。

（2）谈物联网必须指定具体场景，传感器和连接方案、应用开发都由场景决定。

1.3.物联网的分支应用领域

1.3.1、智慧城市

（1）智慧交通

（2）智慧安防

（3）智慧建筑

1.3.2、智能家居

（1）智慧酒店、商场、展厅、场馆等

（2）智慧办公和智慧大楼

（3）智慧家庭

1.3.3、智慧医疗

（1）输液监控系统

（2）监测报警手环

1.3.4、智慧物流

1.3.5、智慧农业

1.3.6、智能制造与产业互联网

1.3.7、智慧零售

（1）快递柜

（2）无人零售终端

（3）物流配送机器人

1.4、总结：究竟该如何理解物联网

（1）物联网是互联网的拓展，将连接对象从人拓展到物。

（2）物联网的核心是基于连接的应用，连接是通道、应用是目的。

（3）物联网具有+的属性，其本身只是一些技术的打包，物联网和传统行业的+才是关键。

（4）物联网会产生巨额经济效益，催生多个万亿级市场，是未来10年最重要的技术变革。

2、从技术实现看物联网

2.1、物联网的云管端模型

（1）早期物联网是小型简单化，本地化，离散化非标准的。

（2）现代物联网事实上的标准架构：云—管—端。

（3）云指物联网云平台，负责设备接入和管理，部署应用。

（4）管指通信管道，是抽象概念，对应各种有线无线网络通信技术。

（5）端指物联网设备端，即嵌入到“物”中的功能核心，一般包括MCU、电源、传感器等。

2.2、物联网的典型4层架构

见素材图：物联网4层架构展示.png

2.3、物联网各层次涉及的核心技术

2.3.1、传感层

（1）物联网设备端，如温度监控器、摄像头、车载智能终端、智慧屏（电视机）等

（2）核心技术1：MCU及其编程技术

（3）核心技术2：传感器

（4）核心技术3：电池及低功耗技术

（5）核心技术4：通信模组（蓝牙、wifi、2345G、LoRa等）

（6）核心技术5：物联网操作系统及其生态（如模组对接、协议栈等）

2.3.2、网络层

（1）为物联网系统提供通信管道的基础设施和软硬件、运维服务等的综合体。

（2）由多段构成而不是单一体。

（3）有多种实现架构，如蜂窝网络、网关式网络、组网式网络等。

（4）关注参数：通信距离、稳定性、延迟、带宽和速度、建设成本和运维成本等。

（5）一部分是现有成熟技术，一部分是专为IoT设计和建设。

2.3.3、平台层

（1）物联网云平台，如华为云IoT、阿里云IoT、腾讯云IoT等，是专用于物联网的云平台。

（2）提供设备接入、管理、安全、数据、AI能力等普遍性的物联网常用功能。

（3）提供应用开发和部署能力，可直接承载用户应用。

（4）提供对接能力，可对接外部应用，也可对接第三方服务能力。

2.3.4、应用层

（1）应用就是直接面向客户需求，解决客户问题，向客户提供服务的东西的打包。

（2）应用一般包括：服务端后台、前端前台、手机客户端、专用设备客户端等。

（3）不同行业不同应用差异很大，同行业不同客户也会有不同需求。

（4）应用是物联网的直接价值产生地，是物联网项目的总纲领。

3、华为物联网解决方案一览

3.1.华为云IoT

（1）华为云官网：https://www.huaweicloud.com

（2）华为云IoT主页：https://www.huaweicloud.com/product/IoTCollect.html

（3）当前4大块：IoT联接服务、IoT数据分析服务、IoT行业使能服务、IoT安全服务

3.2.华为物联网操作系统LiteOS

（1）华为云官网LiteOS入口：https://www.huaweicloud.com/product/liteos.html

（2）LiteOS官网：https://www.huawei.com/minisite/liteos/cn/index.html

（3）LiteOS论坛：https://bbs.huaweicloud.com/forum/forum-729-1.html

3.3.IoT Studio及IoT_LINK SDK

（1）IoT Studio是华为专为IoT开发工程师设计的一站式IoT开发IDE

（2）IoT_LINK SDK是LiteOS的全栈式组织，可配合IoT Studio工作，是演进方向。

（3）未来的发展方向：图形化、组件化、松耦合、全栈式

（4）IoT Studio当前下载入口：https://developer.huaweicloud.com/resource/iot.html

3.4.华为物联网认证

（1）什么是华为认证

（2）官网：https://e.huawei.com/cn/talent/#/admin/certifi

（3）华为认证IoT类目

3.5.NBIOT芯片

（1）什么是NBIOT，窄带物联网，本质是一种通信技术，类似于2G、3G、4G。

（2）NBIOT和5G的关系：NBIOT属于5G mMTC应用的事实标准，是5G大连接业务的一种实现。

（3）NBIOT特点：超低功耗、超大连接、超低成本、超强覆盖。

（4）NBIOT应用：传感器类如烟感探头、路边停车、三表等，控制类如智慧路灯。

（5）NBIOT现状：2018年开始发展，目前中国三大运营商均已建网，产品落地发展中。

（6）2G会逐步退网，部分被NBIOT替代，部分被4G替代。

（7）华为直接提供：NBIOT芯片。

4、什么是操作系统

4.1.从公司发展的案例说起

（1）初创期一个人，主要是干活，直接产出价值。不需要管理。

（2）发展期10个人，一起干活，当面沟通，稍有组织即可，不需要专业化管理。

（3）规模期几百几千几万人，部分人纯干活，部分人干活加管理，部分人纯管理。

（4）总结：任何组织和系统的演变发展方向都是组织整体效率最优化配置。

（5）干活、沟通、管理必须模块化划分，然后再有效结合，被证明是最有效的方式。

4.2.为什么要用操作系统

4.2.1、从裸机到操作系统是必然发展路线

（1）发展阶段1：裸机并且全部代码自写

（2）发展阶段2：裸机但调用库函数

（3）发展阶段3：裸机加状态机实现简单的多任务

（4）发展阶段4：上简单操作系统：RTOS（ucos、LiteoS）

（5）发展阶段5：上复杂操作系统：Linux、Windows、Android

4.2.2、用操作系统的优势

（1）轻松实现多任务

（2）轻松借用很多第三方组件功能

（3）更好实现可移植性

（4）减少项目开发复杂度（类比汽车自动挡和手动挡）

（5）代价就是操作系统自身的开销（启动时间、资源消耗、学习投入）

4.3.操作系统的构成

4.3.1.操作系统的核心组件

（1）任务创建和管理调度系统

（2）内存管理（计算机系统的2大核心资源：CPU算力资源、内存资源）

（3）任务间通信机制（沟通、协作）

4.3.2操作系统的外围组件

（1）HAL和硬件驱动

（2）网络通信和协议栈

（3）文件系统

（4）GUI系统

（5）其他第三方组件

4.4.总结：究竟什么是操作系统

（1）操作系统本身是一套软件系统

（2）操作系统负责内部管理而非外部业务

（3）操作系统的本质是代码复用和功能复用

（4）基于操作系统来设计项目是一种思路和技术观

（5）操作系统自身的设计是一门学问

（6）学习操作系统的直接目的：使用操作系统来做项目做产品

（7）学习操作系统源码的目的：更好的使用操作系统，改造甚至自己写新的操作系统

5、什么是物联网操作系统

5.1.传统两大类操作系统

5.1.1、RTOS

（1）RTOS的定义和特征：实时性强、不复杂、不庞大、任务数不多。

（2）典型RTOS之ucos：单片机全五季课程的第4季。

（3）典型RTOS之Vxworks、rtlinux。

（4）RTOS的主要应用场景和技术核心：工业、军工、消费电子等。

5.1.2、桌面级和服务器级操作系统

（1）基于MMU和虚拟地址映射的OS特征

（2）典型桌面操作系统Windows

（3）典型桌面和服务器级操作系统linux

（4）典型智能手机操作系统Android

（5）基于虚拟地址的操作系统的优势和技术核心

5.2.从RTOS到IoTOS

5.2.1、IoTOS技术上属于RTOS

（1）IoTOS的硬件平台主要是单片机

（2）IoTOS基于实地址而非虚拟地址

5.2.2、IoTOS的本质特征

（1）IoTOS面向物联网设备端场景

（2）比起实时性参数IoTOS更在意周边生态

（3）IoTOS之争核心在于云平台和应用、数据等衍生价值之争，而不是IoTOS本身之争

5.3.市场主流IoTOS介绍

（1）华为LiteOS

（2）RT-Thread

（3）亚马逊freeRTOS

（4）TencentOSTiny

（5）AliOSThings

5.4.华为LiteOS的竞争优势

（1）短小精悍历经实战的kernel

（2）华为的信心背书与强大支撑资源，华为云IoT技术认证体系介绍

（3）丰富的第三方组件支持

（4）华为云IoT的对接匹配

（5）专业IDE工具IoTStudio支持，类似于STM32的cubemx

（6）各种模组厂商和开发生态支持