IoT-Entwicklungswerkzeuge im Vergleich: ESP32 + MicroPython vs. Low-Code-Plattformen – Was ist die beste Wahl für Sie?

Die rasante Entwicklung des Internets der Dinge (IoT) hat enorme Chancen für verschiedene Branchen eröffnet, von Smart Homes bis hin zur industriellen Automatisierung. IoT-Anwendungen sind allgegenwärtig. Die Entwicklung von IoT-Projekten steht jedoch auch vor vielen Herausforderungen, wie z. B. Hardwareauswahl, Softwareentwicklung, Datenmanagement und Sicherheit. Um diese Herausforderungen zu meistern, können Entwickler verschiedene Entwicklungswerkzeuge und -plattformen wählen. In diesem Artikel werden zwei gängige IoT-Entwicklungslösungen verglichen: die DIY-Lösung auf Basis von ESP32 und MicroPython sowie die Enterprise-Lösung auf Basis von Low-Code-Plattformen, um Ihnen bei der Auswahl der für Sie am besten geeigneten Lösung zu helfen.

1. ESP32 + MicroPython: Flexible DIY-Lösung

ESP32 ist ein kostengünstiger Wi-Fi- und Bluetooth-Dual-Mode-Chip mit geringem Stromverbrauch, starker Rechenleistung und umfangreichen Peripherieschnittstellen. MicroPython ist eine vereinfachte Version der Python-Programmiersprache, die speziell für Mikrocontroller entwickelt wurde und sich durch einfache Erlernbarkeit und Benutzerfreundlichkeit auszeichnet. Durch die Kombination von ESP32 und MicroPython können Sie schnell verschiedene IoT-Anwendungen erstellen.

Vorteile:

• Hohe Flexibilität: Sie können verschiedene Sensoren, Aktuatoren und andere Peripheriegeräte entsprechend den Projektanforderungen auswählen, um eine kundenspezifische Entwicklung durchzuführen.
• Geringe Kosten: ESP32-Chips sind kostengünstig und MicroPython ist Open Source, sodass keine zusätzlichen Gebühren anfallen.
• Bequeme Entwicklung: Die Python-Sprache ist leicht zu erlernen und zu verwenden und bietet eine große Anzahl von Open-Source-Bibliotheken und Community-Support.
• Tiefes Verständnis der Hardware: Durch die direkte Bedienung der Hardware können Sie die zugrunde liegenden Prinzipien von IoT-Geräten besser verstehen.
• Umfangreiche Lernressourcen: Das Projekt "100 Days 100 IoT Projects" auf GitHub bietet beispielsweise eine große Anzahl von praktischen Anwendungsfällen.

Nachteile:

• Lange Entwicklungszeit: Das manuelle Schreiben von Code und das Debuggen von Hardware erfordern eine relativ lange Entwicklungszeit.
• Hohe technische Anforderungen: Es sind bestimmte Hardware- und Softwareentwicklungskenntnisse erforderlich, wie z. B. C-Sprache, eingebettete Systeme, Netzwerkprotokolle usw.
• Begrenzte Skalierbarkeit: Wenn die Projektgröße zunimmt, wird die manuelle Verwaltung von Geräten und Daten schwierig.
• Sicherheitsherausforderungen: Sicherheitsmaßnahmen wie Geräteauthentifizierung und Datenverschlüsselung müssen selbst implementiert werden.

Anwendbare Szenarien:

• Persönliche Projekte und DIY-Enthusiasten: Geeignet für kleine, einfache IoT-Projekte, wie z. B. Smart-Home-Steuerung, Umgebungsüberwachung usw.
• Bildung und Forschung: Geeignet zum Erlernen von IoT-Technologien und zur Durchführung verwandter Forschung.
• Prototypenvalidierung: Kann in der frühen Phase verwendet werden, um die Projektmachbarkeit schnell zu validieren.

Beispielcode:

Das Folgende ist ein einfaches ESP32 + MicroPython-Codebeispiel zum Lesen von Daten vom DHT11-Temperatur- und Feuchtigkeitssensor:

import dht
import machine
import time

# Definiere den Pin, an dem der DHT11-Sensor angeschlossen ist
dht_pin = machine.Pin(4)

# Erstelle ein DHT11-Sensorobjekt
sensor = dht.DHT11(dht_pin)

while True:
    try:
        # Lies die Sensordaten
        sensor.measure()
        temp = sensor.temperature()
        humidity = sensor.humidity()

        # Gib Temperatur und Luftfeuchtigkeit aus
        print("Temperature: %3.1f C" %temp)
        print("Humidity: %3.1f %%" %humidity)

    except OSError as e:
        print("Failed to read sensor.")
```## 1. MicroPython：轻量级的嵌入式开发

MicroPython 是一种精简版的 Python 3 编程语言，专门为微控制器和嵌入式系统设计。它具有易于学习、开发效率高、可移植性强等优点，非常适合物联网 (IoT) 应用的开发。

**优点：**

*   **易于学习：** Python 语法简洁易懂，即使没有编程经验的人也能快速上手。
*   **开发效率高：** Python 拥有丰富的库和框架，可以快速构建物联网应用。
*   **可移植性强：** MicroPython 可以运行在多种微控制器平台上，例如 ESP32、STM32 等。
*   **成本低：** MicroPython 是开源的，可以免费使用。
*   **社区支持：** 拥有庞大的社区支持，可以轻松找到解决方案和学习资源。

**缺点：**

*   **性能有限：** MicroPython 的性能相对较低，不适合对性能要求较高的应用。
*   **资源占用：** MicroPython 需要占用一定的内存和存储空间，不适合资源受限的设备。
*   **库的兼容性：** 并非所有 Python 库都可以在 MicroPython 中使用。

**适用场景：**

*   **小型物联网项目：** 适合开发简单的物联网设备，例如传感器节点、智能家居设备等。
*   **原型开发：** 快速验证物联网概念，降低开发风险。
*   **教育和学习：** 学习嵌入式系统和物联网开发的理想选择。

**例子：**

*   **智能家居：** 使用 ESP32 和 MicroPython 控制灯光、温度、湿度等。
*   **环境监测：** 使用传感器和 MicroPython 收集环境数据，例如温度、湿度、PM2.5 等。
*   **农业自动化：** 使用传感器和 MicroPython 控制灌溉、施肥等。

**代码示例：**

```python
import time
from machine import Pin

# 定义 LED 引脚
led = Pin(2, Pin.OUT)

# 循环点亮和熄灭 LED
while True:
    led.value(1)  # 点亮 LED
    time.sleep(0.5) # 延时 0.5 秒
    led.value(0)  # 熄灭 LED
    time.sleep(0.5) # 延时 0.5 秒

# 延时 2 秒
    time.sleep(2)

使用 ESP32 + MicroPython 开发的步骤：

1. 硬件准备： 购买 ESP32 开发板、DHT11 温湿度传感器（或其他传感器）、杜邦线等。 // Hardwarevorbereitung: ESP32 Entwicklungsboard, DHT11 Temperatur- und Feuchtigkeitssensor (oder andere Sensoren), Jumperkabel usw. kaufen.
2. 开发环境搭建： 安装 MicroPython 固件到 ESP32 开发板，配置 MicroPython 开发环境（例如 Thonny IDE）。 // Entwicklungsumgebung einrichten: MicroPython Firmware auf das ESP32 Entwicklungsboard installieren, MicroPython Entwicklungsumgebung konfigurieren (z.B. Thonny IDE).
3. 编写代码： 编写 MicroPython 代码，读取传感器数据，并进行处理。 // Code schreiben: MicroPython Code schreiben, um Sensordaten zu lesen und zu verarbeiten.
4. 调试和测试： 将代码上传到 ESP32 开发板，进行调试和测试。 // Debuggen und Testen: Code auf das ESP32 Entwicklungsboard hochladen, debuggen und testen.
5. 部署和应用： 将设备部署到实际应用场景中。 // Bereitstellen und Anwenden: Gerät in realen Anwendungsszenarien bereitstellen.

2. 低代码平台：高效的企业级解决方案

// ## 2. Low-Code-Plattform: Effiziente Enterprise-Lösung

低代码平台是一种软件开发平台，允许开发者使用图形化界面和预构建的组件，快速构建应用程序，而无需编写大量的代码。 // Eine Low-Code-Plattform ist eine Softwareentwicklungsplattform, die es Entwicklern ermöglicht, mithilfe einer grafischen Benutzeroberfläche und vorgefertigten Komponenten schnell Anwendungen zu erstellen, ohne viel Code schreiben zu müssen. 许多低代码平台也提供物联网开发功能，可以简化物联网项目的开发流程。 // Viele Low-Code-Plattformen bieten auch IoT-Entwicklungsfunktionen, die den Entwicklungsprozess von IoT-Projekten vereinfachen können.

优点： // Vorteile:

• 开发效率高： 通过图形化界面和预构建的组件，可以快速构建应用程序，大大缩短开发周期。 // Hohe Entwicklungseffizienz: Durch die grafische Benutzeroberfläche und vorgefertigte Komponenten können Anwendungen schnell erstellt und der Entwicklungszyklus erheblich verkürzt werden.
• 技术门槛低： 无需具备专业的编程知识，即可开发物联网应用。 // Niedrige technische Hürde: Es sind keine professionellen Programmierkenntnisse erforderlich, um IoT-Anwendungen zu entwickeln.
• 可扩展性强： 低代码平台通常提供强大的扩展能力，可以支持大规模的设备接入和数据处理。 // Hohe Skalierbarkeit: Low-Code-Plattformen bieten in der Regel leistungsstarke Erweiterungsfunktionen, die den Anschluss einer großen Anzahl von Geräten und die Datenverarbeitung unterstützen können.
• 安全性高： 低代码平台通常提供完善的安全机制，例如身份验证、数据加密、访问控制等。 // Hohe Sicherheit: Low-Code-Plattformen bieten in der Regel ausgereifte Sicherheitsmechanismen wie Authentifizierung, Datenverschlüsselung, Zugriffskontrolle usw.
• 易于维护： 低代码平台通常提供集成的管理工具，可以方便地进行设备管理、数据监控和应用升级。 // Einfache Wartung: Low-Code-Plattformen bieten in der Regel integrierte Verwaltungstools, mit denen Gerätemanagement, Datenüberwachung und Anwendungsaktualisierungen einfach durchgeführt werden können.

缺点： // Nachteile:

• 灵活性有限： 低代码平台提供的组件和功能是有限的，无法满足所有定制化需求。 // Begrenzte Flexibilität: Die von Low-Code-Plattformen bereitgestellten Komponenten und Funktionen sind begrenzt und können nicht alle kundenspezifischen Anforderungen erfüllen.
• 成本较高： 低代码平台通常需要付费订阅，成本相对较高。 // Höhere Kosten: Low-Code-Plattformen erfordern in der Regel ein kostenpflichtiges Abonnement, was die Kosten relativ hoch macht.
• 对平台的依赖性高： 一旦选择了一个低代码平台，就很难迁移到其他平台。 // Hohe Abhängigkeit von der Plattform: Sobald eine Low-Code-Plattform ausgewählt wurde, ist es schwierig, zu einer anderen Plattform zu migrieren.
• 可能存在供应商锁定： 高级功能或定制化通常需要供应商的专业服务，可能导致供应商锁定。 // Mögliche Vendor-Lock-in: Erweiterte Funktionen oder Anpassungen erfordern in der Regel die professionellen Dienstleistungen des Anbieters, was zu einem Vendor-Lock-in führen kann.

适用场景： // Anwendungsfälle:

• 企业级物联网项目： 适合需要快速开发、高可扩展性和高安全性的物联网项目，例如工业自动化、智能城市等。 // Enterprise-IoT-Projekte: Geeignet für IoT-Projekte, die eine schnelle Entwicklung, hohe Skalierbarkeit und hohe Sicherheit erfordern, wie z. B. Industrieautomatisierung, Smart Cities usw.
• 需要快速验证 MVP (Minimum Viable Product) 的项目： 快速构建原型，验证商业模式。 // Projekte, die schnell ein MVP (Minimum Viable Product) validieren müssen: Schnelles Erstellen von Prototypen zur Validierung von Geschäftsmodellen.
• 资源有限的企业： 降低开发团队的规模和技术要求。 // Unternehmen mit begrenzten Ressourcen: Reduzierung der Größe und der technischen Anforderungen des Entwicklungsteams.

例子： // Beispiele:

• Zoho Corporation 的 IoT 平台： 提供用于监控性能、可用性和运营的统一系统，适合制造业。 // IoT-Plattform der Zoho Corporation: Bietet ein einheitliches System zur Überwachung von Leistung, Verfügbarkeit und Betrieb, geeignet für die Fertigungsindustrie.
• Samsung SmartThings Pro: 基于 AI 的 IoT 解决方案，用于自动化住宅空间运营和增强居住体验。 // Samsung SmartThings Pro: KI-basierte IoT-Lösung zur Automatisierung des Betriebs von Wohnräumen und zur Verbesserung des Wohnerlebnisses.

使用低代码平台开发物联网应用的步骤： // Schritte zur Entwicklung von IoT-Anwendungen mit einer Low-Code-Plattform:

1. 选择合适的低代码平台： 根据项目需求选择合适的低代码平台，例如 ThingWorx、Mendix、OutSystems 等。 // Auswahl der geeigneten Low-Code-Plattform: Wählen Sie die geeignete Low-Code-Plattform basierend auf den Projektanforderungen aus, z. B. ThingWorx, Mendix, OutSystems usw.
2. 配置设备连接： 将物联网设备连接到低代码平台，并配置数据采集和传输规则。 // Konfiguration der Geräteverbindung: Verbinden Sie IoT-Geräte mit der Low-Code-Plattform und konfigurieren Sie die Datenerfassungs- und Übertragungsregeln.
3. 构建应用程序： 使用低代码平台的图形化界面，构建应用程序的用户界面、业务逻辑和数据模型。 // Erstellung der Anwendung: Verwenden Sie die grafische Benutzeroberfläche der Low-Code-Plattform, um die Benutzeroberfläche, die Geschäftslogik und das Datenmodell der Anwendung zu erstellen.
4. 部署和测试： 将应用程序部署到云端或边缘设备上，进行测试和验证。 // Bereitstellung und Test: Stellen Sie die Anwendung in der Cloud oder auf Edge-Geräten bereit, um sie zu testen und zu validieren.
5. 监控和维护： 使用低代码平台提供的管理工具，监控设备状态、数据流量和应用性能，并进行维护和升级。 // Überwachung und Wartung: Verwenden Sie die von der Low-Code-Plattform bereitgestellten Verwaltungstools, um den Gerätestatus, den Datenverkehr und die Anwendungsleistung zu überwachen sowie Wartungsarbeiten und Aktualisierungen durchzuführen.

关键考虑因素： // Wichtige Überlegungen:* Funktionen und Integration der Plattform: Unterstützt die Plattform die erforderlichen Geräteprotokolle, Datenanalyse und Integration externer Systeme?

• Sicherheit der Plattform: Bietet die Plattform umfassende Sicherheitsmechanismen zum Schutz von Geräten und Daten?
• Skalierbarkeit der Plattform: Kann die Plattform den Anschluss einer großen Anzahl von Geräten und die Verarbeitung großer Datenmengen unterstützen?
• Kosten der Plattform: Wie hoch sind die Abonnementgebühren, Geräteverbindungsgebühren und Datenspeicherkosten der Plattform?
• Benutzerfreundlichkeit der Plattform: Ist die grafische Benutzeroberfläche der Plattform einfach zu bedienen und ist die Dokumentation vollständig?
• Support des Anbieters: Bietet der Anbieter technischen Support, Schulungen und Beratungsdienste?

3. Vergleichende Analyse: Was ist besser?

Empfehlungen zur Auswahl:

• Wenn Sie ein Einzelentwickler oder DIY-Enthusiast sind und über gewisse Erfahrungen in der Hardware- und Softwareentwicklung verfügen, dann ist ESP32 + MicroPython eine gute Wahl. Sie können durch Ihre eigenen Bemühungen maßgeschneiderte IoT-Anwendungen erstellen und die zugrunde liegenden Prinzipien der IoT-Technologie eingehend verstehen.

• Wenn Sie ein Unternehmensentwickler sind und schnell zu entwickelnde, hochskalierbare und hochsichere IoT-Anwendungen benötigen, dann ist eine Low-Code-Plattform eine geeignetere Wahl. Sie können die von der Low-Code-Plattform bereitgestellten vorgefertigten Komponenten und die visuelle Oberfläche nutzen, um schnell Anwendungen zu erstellen und die Entwicklungskosten zu senken.

4. ZusammenfassungESP32 + MicroPython und Low-Code-Plattformen sind zwei verschiedene IoT-Entwicklungslösungen mit jeweils eigenen Vor- und Nachteilen. Bei der Auswahl einer Lösung müssen Faktoren wie Projektanforderungen, technisches Know-how und Budget berücksichtigt werden. Es gibt keine absolut "beste" Lösung, sondern nur die, die am besten zu Ihnen passt. Unabhängig davon, für welche Lösung Sie sich entscheiden, müssen Sie kontinuierlich lernen und üben, um IoT-Technologien zu beherrschen und hervorragende IoT-Anwendungen zu entwickeln.