IoT izstrādes rīku salīdzinājums: ESP32 + MicroPython vs. zema koda platformas, kurš ir tavs labākais risinājums?

Lietu interneta (IoT) straujā attīstība ir radījusi milzīgas iespējas dažādās nozarēs, sākot no viedajām mājām līdz rūpnieciskajai automatizācijai, IoT lietojumi ir visur. Tomēr IoT projektu izstrādei ir arī daudz izaicinājumu, piemēram, aparatūras izvēle, programmatūras izstrāde, datu pārvaldība un drošība utt. Lai risinātu šos izaicinājumus, izstrādātāji var izvēlēties dažādus izstrādes rīkus un platformas. Šajā rakstā tiks salīdzināti divi populāri IoT izstrādes risinājumi: DIY risinājums, kura pamatā ir ESP32 un MicroPython, un uzņēmuma līmeņa risinājums, kura pamatā ir zema koda platforma, lai palīdzētu jums izvēlēties sev piemērotāko risinājumu.

1. ESP32 + MicroPython: elastīgs DIY risinājums

ESP32 ir zemu izmaksu, zema enerģijas patēriņa Wi-Fi un Bluetooth divu režīmu mikroshēma ar jaudīgu apstrādes jaudu un bagātīgu perifērijas interfeisu. MicroPython ir Python programmēšanas valodas vienkāršota versija, kas īpaši paredzēta mikrokontrolleriem un ir viegli apgūstama un lietojama. Apvienojot ESP32 ar MicroPython, var ātri izveidot dažādus IoT lietojumus.

Priekšrocības:

• Augsta elastība: Varat izvēlēties dažādus sensorus, izpildmehānismus un citas perifērijas ierīces atbilstoši projekta prasībām, lai veiktu pielāgotu izstrādi.
• Zemas izmaksas: ESP32 mikroshēmas ir lētas, un MicroPython ir atvērtā koda, bez papildu maksas.
• Ērta izstrāde: Python valoda ir viegli apgūstama un lietojama, un tai ir daudz atvērtā koda bibliotēku un kopienas atbalsts.
• Dziļa aparatūras izpratne: Tieši darbojoties ar aparatūru, varat iegūt dziļāku izpratni par IoT ierīču pamatprincipiem.
• Bagātīgi mācību resursi: Piemēram, projekts "100 Days 100 IoT Projects" vietnē GitHub nodrošina daudz praktisku piemēru.

Trūkumi:

• Ilgs izstrādes cikls: Nepieciešams manuāli rakstīt kodu, atkļūdot aparatūru, un izstrādes cikls ir salīdzinoši garš.
• Augstas tehniskās prasības: Nepieciešamas zināšanas par aparatūras un programmatūras izstrādi, piemēram, C valoda, iegultās sistēmas, tīkla protokoli utt.
• Ierobežota mērogojamība: Palielinoties projekta apjomam, manuāla ierīču un datu pārvaldība kļūst sarežģīta.
• Drošības izaicinājumi: Pašam jāīsteno drošības pasākumi, piemēram, ierīces autentifikācija, datu šifrēšana utt.

Piemēroti scenāriji:

• Personīgi projekti un DIY entuziasti: Piemērots maziem, vienkāršiem IoT projektiem, piemēram, viedās mājas kontrolei, vides uzraudzībai utt.
• Izglītība un pētniecība: Piemērots IoT tehnoloģiju apguvei un saistītu pētījumu veikšanai.
• Prototipu validācija: Var ātri validēt projekta īstenojamību agrīnā posmā.

Koda piemērs:

Tālāk ir sniegts vienkāršs ESP32 + MicroPython koda piemērs, lai nolasītu DHT11 temperatūras un mitruma sensora datus:

import dht
import machine
import time

# Definē DHT11 sensora savienojuma tapu
dht_pin = machine.Pin(4)

# Izveido DHT11 sensora objektu
sensor = dht.DHT11(dht_pin)

while True:
    try:
        # Nolasa sensora datus
        sensor.measure()
        temp = sensor.temperature()
        humidity = sensor.humidity()

        # Izdrukā temperatūru un mitrumu
        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 是一种精简高效的 Python 编程语言，专门为微控制器和嵌入式系统设计。它实现了 Python 3 语言的大部分核心功能，并针对资源受限的硬件进行了优化。MicroPython 具有易学易用、开发效率高、可移植性强等优点，非常适合物联网 (IoT) 项目的开发。

**优点：**

*   **易学易用：** Python 语法简洁明了，易于学习和使用，即使没有编程经验的人也可以快速上手。
*   **开发效率高：** MicroPython 提供了丰富的库和工具，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。
*   **开源免费：** MicroPython 是开源的，可以免费使用和修改。
*   **社区支持：** MicroPython 拥有庞大的社区，可以获得丰富的学习资源和技术支持。

**缺点：**

*   **性能有限：** MicroPython 运行在资源受限的微控制器上，性能相对较低。
*   **库支持有限：** MicroPython 的库支持不如 Python 完整，可能需要自己编写一些驱动程序。
*   **调试困难：** MicroPython 的调试工具相对简单，调试过程可能比较困难。

**适用场景：**

*   **资源受限的物联网设备：** 适合运行在内存和处理能力有限的设备上，例如传感器、执行器等。
*   **快速原型开发：** 快速构建原型，验证想法。
*   **教育和学习：** 适合初学者学习嵌入式开发。

**例子：**

*   **ESP32：** 一款流行的 Wi-Fi 和蓝牙双模芯片，广泛应用于物联网设备。
*   **传感器数据采集：** 使用 MicroPython 读取温湿度传感器、光照传感器等的数据。
*   **控制执行器：** 使用 MicroPython 控制 LED 灯、电机等。

**代码示例 (ESP32 + DHT11)：**

```python
import dht
import machine
import time

# 定义 DHT11 传感器连接的引脚
dht_pin = machine.Pin(4)

# 创建 DHT11 对象
d = dht.DHT11(dht_pin)

while True:
    try:
        # 读取传感器数据
        d.measure()
        temp = d.temperature()
        hum = d.humidity()

        # 打印数据
        print('Temperature: %3.1f C' %temp)
        print('Humidity: %3.1f %%' %hum)

    except OSError as e:
        print('Failed to read DHT11 sensor.')

    # 延时 2 秒
    time.sleep(2)

import dht
import machine
import time

# Definē DHT11 sensora pieslēguma tapu
dht_pin = machine.Pin(4)

# Izveido DHT11 objektu
d = dht.DHT11(dht_pin)

while True:
    try:
        # Nolasa sensora datus
        d.measure()
        temp = d.temperature()
        hum = d.humidity()

        # Izdrukā datus
        print('Temperature: %3.1f C' %temp)
        print('Humidity: %3.1f %%' %hum)

    except OSError as e:
        print('Failed to read DHT11 sensor.')

    # Aizkave 2 sekundes
    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。

2. Aparatūras sagatavošana: Iegādājieties ESP32 izstrādes plati, DHT11 temperatūras un mitruma sensoru (vai citus sensorus), Dupont vadus utt.

3. 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）。

4. Izstrādes vides izveide: Instalējiet MicroPython programmaparatūru ESP32 izstrādes platē, konfigurējiet MicroPython izstrādes vidi (piemēram, Thonny IDE).

5. 编写代码： 编写 MicroPython 代码，读取传感器数据，并进行处理。

6. Koda rakstīšana: Rakstiet MicroPython kodu, lai nolasītu sensora datus un tos apstrādātu.

7. 调试和测试： 将代码上传到 ESP32 开发板，进行调试和测试。

8. Atkļūdošana un testēšana: Augšupielādējiet kodu ESP32 izstrādes platē, lai veiktu atkļūdošanu un testēšanu.

9. 部署和应用： 将设备部署到实际应用场景中。

10. Izvietošana un pielietošana: Izvietojiet ierīci reālās lietojuma situācijās.

2. 低代码平台：高效的企业级解决方案

Zema koda platforma ir programmatūras izstrādes platforma, kas ļauj izstrādātājiem izmantot grafiskās saskarnes un iepriekš izveidotus komponentus, lai ātri izveidotu lietojumprogrammas, nerakstot lielu daudzumu koda. Daudzas zema koda platformas piedāvā arī lietu interneta izstrādes funkcijas, kas var vienkāršot lietu interneta projektu izstrādes procesu.

优点：

Priekšrocības:

• 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。

• Augsta izstrādes efektivitāte: Izmantojot grafiskās saskarnes un iepriekš izveidotus komponentus, varat ātri izveidot lietojumprogrammas, ievērojami saīsinot izstrādes ciklu.

• 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。

• Zems tehniskais slieksnis: Lai izstrādātu lietu interneta lietojumprogrammas, nav nepieciešamas profesionālas programmēšanas zināšanas.

• 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。

• Spēcīga mērogojamība: Zema koda platformas parasti nodrošina spēcīgas paplašināšanas iespējas, kas var atbalstīt liela mēroga ierīču piekļuvi un datu apstrādi.

• 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。

• Augsta drošība: Zema koda platformas parasti nodrošina perfektus drošības mehānismus, piemēram, identitātes autentifikāciju, datu šifrēšanu, piekļuves kontroli utt.

• 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。

• Viegli uzturēt: Zema koda platformas parasti nodrošina integrētus pārvaldības rīkus, kas var ērti pārvaldīt ierīces, uzraudzīt datus un jaunināt lietojumprogrammas.

缺点：

Trūkumi:

• 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。

• Ierobežota elastība: Zema koda platformu nodrošinātie komponenti un funkcijas ir ierobežotas un nevar apmierināt visas pielāgotās vajadzības.

• 成本较高： 低代码平台通常需要付费订阅，成本相对较高。

• Augstas izmaksas: Zema koda platformām parasti ir nepieciešams maksas abonements, un izmaksas ir salīdzinoši augstas.

• 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。

• Augsta atkarība no platformas: Kad esat izvēlējies zema koda platformu, ir grūti migrēt uz citām platformām.

• 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。

• Var būt piegādātāja bloķēšana: Uzlabotas funkcijas vai pielāgošana parasti prasa piegādātāja profesionālus pakalpojumus, kas var izraisīt piegādātāja bloķēšanu.

适用场景：

Piemērojamie scenāriji:

• 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。

• Uzņēmuma līmeņa lietu interneta projekti: Piemērots lietu interneta projektiem, kuriem nepieciešama ātra izstrāde, augsta mērogojamība un augsta drošība, piemēram, rūpnieciskā automatizācija, viedās pilsētas utt.

• 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。

• Projektiem, kuriem nepieciešams ātri validēt MVP (Minimum Viable Product): Ātri izveidojiet prototipus, lai validētu biznesa modeļus.

• 资源有限的企业： 降低开发团队的规模和技术要求。

• Uzņēmumiem ar ierobežotiem resursiem: Samaziniet izstrādes komandas lielumu un tehniskās prasības.

例子：

Piemēri:

• 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。

• Zoho Corporation IoT platforma: Nodrošina vienotu sistēmu veiktspējas, pieejamības un darbību uzraudzībai, kas piemērota ražošanas nozarei.

• 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: Uz AI balstīts IoT risinājums, ko izmanto, lai automatizētu dzīvojamo telpu darbības un uzlabotu dzīves pieredzi.

使用低代码平台开发物联网应用的步骤：

Darbības lietu interneta lietojumprogrammu izstrādei, izmantojot zema koda platformu:

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。

2. Izvēlieties atbilstošu zema koda platformu: Izvēlieties atbilstošu zema koda platformu atbilstoši projekta prasībām, piemēram, ThingWorx, Mendix, OutSystems utt.

3. 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。

4. Konfigurējiet ierīces savienojumu: Savienojiet lietu interneta ierīces ar zema koda platformu un konfigurējiet datu vākšanas un pārsūtīšanas noteikumus.

5. 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。

6. Izveidojiet lietojumprogrammu: Izmantojiet zema koda platformas grafisko saskarni, lai izveidotu lietojumprogrammas lietotāja saskarni, biznesa loģiku un datu modeli.

7. 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。

8. Izvietojiet un pārbaudiet: Izvietojiet lietojumprogrammu mākonī vai perifērijas ierīcēs, lai veiktu testēšanu un validāciju.

9. 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。

10. Uzraugiet un uzturiet: Izmantojiet zema koda platformas nodrošinātos pārvaldības rīkus, lai uzraudzītu ierīces statusu, datu plūsmu un lietojumprogrammu veiktspēju, kā arī veiktu apkopi un jaunināšanu.

关键考虑因素：

Galvenie apsvērumi:* Platformas funkcionalitāte un integrācija: Vai platforma atbalsta nepieciešamos ierīču protokolus, datu analīzi un ārējo sistēmu integrāciju?

• Platformas drošība: Vai platforma nodrošina pilnīgus drošības mehānismus, lai aizsargātu ierīču un datu drošību?
• Platformas paplašināmība: Vai platforma var atbalstīt liela mēroga ierīču pieslēgšanu un datu apstrādi?
• Platformas izmaksas: Kāda ir platformas abonēšanas maksa, ierīču savienojuma maksa un datu uzglabāšanas maksa?
• Platformas lietojamība: Vai platformas grafiskais interfeiss ir viegli lietojams un vai dokumentācija ir pilnīga?
• Piegādātāja atbalsts: Vai piegādātājs nodrošina tehnisko atbalstu, apmācību un konsultāciju pakalpojumus?

3. Salīdzinājuma analīze: Kas ir labāks?

Ieteikumi izvēlei:

• Ja esat individuāls izstrādātājs vai DIY entuziasts, un jums ir zināma pieredze aparatūras un programmatūras izstrādē, tad ESP32 + MicroPython ir labs risinājums. Jūs varat ar saviem spēkiem izveidot pielāgotas IoT lietojumprogrammas un dziļi izprast IoT tehnoloģiju pamatprincipus.

• Ja esat uzņēmuma izstrādātājs, un jums ir nepieciešams ātri izstrādāt, ļoti paplašināmas un ļoti drošas IoT lietojumprogrammas, tad low-code platforma ir piemērotāka izvēle. Jūs varat izmantot low-code platformas nodrošinātos iepriekš izveidotos komponentus un vizuālo interfeisu, lai ātri izveidotu lietojumprogrammas un samazinātu izstrādes izmaksas.

4. KopsavilkumsESP32 + MicroPython un zema koda platforma ir divi dažādi IoT izstrādes risinājumi, katram no tiem ir savas priekšrocības un trūkumi. Izvēloties risinājumu, jāņem vērā tādi faktori kā projekta prasības, tehniskais līmenis un budžets. Nav absolūti "labākā" risinājuma, ir tikai risinājums, kas vislabāk atbilst jūsu vajadzībām. Neatkarīgi no tā, kuru risinājumu izvēlaties, jums nepārtraukti jāmācās un jāpraktizējas, lai apgūtu IoT tehnoloģiju un izveidotu izcilas IoT lietojumprogrammas.