物联网开发（物联网开发项目）

用户投稿 10个月前 (10-29) 76浏览

1.2 蜂窝物联网

1.2.1 基本概念

蜂窝物联网，就是基于广域网通信的物联网。因为运营商的基站，呈现蜂窝状的分布，所以广域网通信也称为蜂窝通信。

1.2.2 发展历程

自从 GPRS 通信技术在90年代诞生之后，蜂窝物联网就存在了。只不过当年大家更愿意称之为 M2M 通信，而不是物联网。

当年的 GPRS 模组价格相当的贵，一个模组最贵的时候，要超过1万元RMB。

蜂窝模组的发展，可以参考下这篇文章： GPRS模块为什么会低至十几元？我所经历的物联网模块国产化过程

1.2.3 2G、3G、4G等制式

2G,3G，4G，5G，NB 都是不同的通信方式，其中 4G 又有了 Cat1 的分支。

这些制式中，2G和3G 即将退出，5G 火候未到，估计还得三五年或者七八年才能大规模应用。

当前，比较普及和大规模应用的，就是 Cat1 和 NB 两种方式了。

在2021 年，Cat1 是即将一统蜂窝物联网江山的通信方式。

1.2.4 蜂窝物联网组成

蜂窝物联网的组成部分，跟普通物联网也没啥区别，不过为了蒙人，这里还是放一张蜂窝物联网的图片物联网开发，来解释一下蜂窝物联网系统都有些什么东西：

这张图，你看了可能还是很懵逼，不过没关系，继续看下去，你可能会更懵逼。

直到，你用了共享单车或者共享充电宝之后，对照一下这张图，可能就不那么的懵逼了。

任何一个物联网系统，如果没有传感器或者控制器，或者没有通信模块，那就不算是物联网。

传感器和控制器是用来监控和控制物体的，通过通信模块的连接作用，实现监控或者控制物体的目的。

怎么控制物体呢？

通过云端服务器转达人类的指令给到物体，才能达到控制的目的。

那么，云端服务器就是这个系统必备的看家神器。

手机 APP 作为天然的控制方式，在物联网系统里面也经常能找到。

当然，微信小程序也能替代部分 APP，我们不会忘记这点的。

1.2.5 模块在蜂窝物联网中的作用

废话，都说了这么多了，当然是起到通信的作用了，这个不用多说了吧。再说真成废话了。

1.2.6 典型应用

典型的例子特别简单，一个是共享单车，一个共享充电宝。

公交车安装一个通信模块，上报自己的位置，在车站的站台上，显示各个公交车到哪个站了，也是一个有意思的应用。

这些应用，都需要服务器，手机APP，通信模块，以及终端的采集或者控制单元。

1.3 模块

通讯模块作为当代信息产业的结晶体伴随着物联网的兴起形成了一个庞大的产业。那下面我们一起来认识一下模块是个啥？

1.3.1 基本概念

遇事不决，先查百度。上面关于模块的定义是这样的：模块,又称构件,是能够单独命名并独立地完成一定功能的程序语句的集合（即程序代码和数据结构的集合体）。它具有两个基本的特征：外部特征和内部特征。外部特征是指模块跟外部环境联系的接口（即其他模块或程序调用该模块的方式，包括有输入输出参数、引用的全局变量）和模块的功能；内部特征是指模块的内部环境具有的特点（即该模块的局部数据和程序代码）。

听起来是不是一头雾水，下面我用白话文翻译一下，模考本质就是一个独立的出来的一小块电路或者软件，能出色的完成特定的功能。模块跟外边通过接口相连。接口分为硬件和软件两部分，模块和外部通过接口进行通讯。

对于一个通讯模块而言，首要的特征是能与外网云服务器进行数据通讯，通过内部的运算部件，一般包含运算，发射，接收等功能。

下面是一个经过极简化过的通讯模块模型

作为通讯模块肯定要消耗一定的的电能，所以要有Power Input，模块需要与外部进行信息交换，这往往是通过各种各样的总线来完成的，也就是Sigal Bus 也就是与外部通信接口, 后面我们还会再详细的讲各种常见的总线。

1.3.2 模块的基本硬件组成部分

下面以上海合宙通信科技有限公司出品的一款经典GPRS物联网为例来看一下模块的基本组成部分。

一个典型的通信模块由三部分构成：CPU主芯片，基带调制芯片（Transceiver），射频功率放大及接收器模组（RF PAM)

其中主芯片完成整个通讯模块的控制任务，又可以细分存储器（Memory）、运算器（Controller）、电源管理器（PMU）以及各种外部总线设备，比如音频处理器（audio）和各种总线处理器（UART、SPI、I2C、GPIO）等等。对于新一代的物联网通信模块由于性能进一步的增强，往往还有多核处理器、高速数据处理器（DSP）等辅助模块，但是大体上还是上面结构的一个延伸。

1.3.3 物联网通信为什么需要模块？

这是很多初学者都会问到的一个常见的问题。我们接触到的大多数电路都是由芯片和被动元器件直接构成的，为什么偏偏物联网通信要用模块这样一种特殊的电路结构。这个问题需要从几个方面来解释清楚

一、从电路结构上看，物联网通信模块所承担的功能相对比较明确，清晰与其他电路的耦合度不高。通常以与广域网通信为主，数据界面直接面向外部基站，外部电路通过模块进行数据双向传输物联网开发，易于独立出来进行专精化，由于电路模块化后，往往可以采用尺寸封装更小，质量更可靠的原件，往往既节约了用户开发成本又便于缩小最终产品的尺寸。

二、从实施难度上看，物联网模块对电磁兼容性设计提出了十分苛刻的要求，牵涉非常多的高级电路设计技术，包括但不限于，高频布线、EMC控制、阻抗控制、超高密度走线、时钟同步。而且设计出来后的生产工艺也非常复杂，设计很多超高精度的元器件的组装和制造，对于生产容许的误差也非常小，远远高于常规电路开发的水平，所以通信模块部分的电路所要求的设计生产能力往往远超普通的电子厂能承担的水平。

三、从经济效益上看，模块厂可以集中大规模采购元器件，在品控和采购价格方面都有绝对的优势。毫不夸张的说，除极少数头部企业，常规的厂家如果自行采购模块所需的成本将会大大超过当前的模块市场售价。且模块行业由于其特殊性还需要有各种繁杂的国家认证要通过，这种成本更是一般企业承受不起的。

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