刍议树莓派在物联网技术中的应用

摘 要

本文以树莓派为例，介绍了树莓派的发展，分析了其优势与劣势，同时列举了几个树莓派在物联网技术中的应用实例。可以预见，开源硬件的未来将是物联网的未来。

【关键词】开源硬件 树莓派 物联网

随着时代的发展，高速发展的网络技术和软硬件技术都在无形中推动着物联网技术的发展。在物联网的三层体系架构―感知层、网络层和应用层中，最为重要的核心结构就是感知层，我们把感知层类比地看作人类的眼睛、皮肤等感知器官，也正是因为有了“感知”，普通的物体才具备了“智能化”，使物体可以根据感知信息进行一系列的反馈行为。

硬件作为物联网系统中重要的一部分，近年来得到了迅速的发展，尤其是在“开源硬件”出现之后，以树莓派、Arduino、BeagleBoard等为代表的一系列开源硬件出现在开发者的视野当中。可以说，“开源硬件”是继“开源软件”之后对于开源文化的又一次突破，“开源硬件”在物联网技术中的应用，也将大大推动物联网技术乃至整个物联网产业的发展。

1 树莓派

树莓派（Raspberry Pi）是由英国的慈善组织树莓派基金会开发的，其项目带头人同时也是发起人是Eben・Upton。树莓派上市后，很快便得到了广大硬件发烧友和创客们的欢迎，树莓派的应用也越来越广泛，截至2015年9月，官方数据显示树莓派的销量已经突破650万台，用三年的时间创造这样的销量，这也预示着树莓派不可预估的前景市场。

树莓派又被人们称为“卡片式电脑”，以最新上市的树莓派3代B型为例，它采用了最新博通2837 ARMv8 64位处理器，内核为四核ARM Cortex-A53 1.2GHz 64-bit quad-core♡ ARMv8 CPU，1GB内存，支持高清播放，拥有4个USB2.0接口，支持无线网络连接和蓝牙连接，40个GPIO针脚，可运行Linux等系统（2代B型及以上型号可运行Windows10 IOT系统）。面对如此强大的功能，35美元的低廉售价也奠定了它得以推广的基础。

较其他开源硬件来说，树莓派有它自身的优点。从售价方面来讲，无论是对初学者还是发烧友，35美元处在一个合理且可以➳接受的范围之内，较BeagleBoard的上百美元树莓派无疑更占据优势；在性能方面，树莓派的性能优于Arduino，略逊于BeagleBoard，但对于物联网开发来讲，树莓派的性能是足够用的；在开发难度方面，树莓派同样处于适中的程度，具备一些计算机及编程方面知识的人就可以利用它完成任何你想让它实现的功能。

2 应用举例

2.1 家庭远程温湿度监测

使用树莓派、温湿度传感器、WiFi模块和Yeelink云平台再通过简单的编程就可以轻松的实现远程的温湿度监测，可以实现随时随地通过网页和手机app监控家中的温湿度。

Yeelink是国内目前最大的物联网云平台，它免费为公众提供云服务，通过Yeelink提供的API接口，用户可以自己进行相关的开发，完成添加传感器、数据上传、数据更新等一系列的功能。同时，Yeelink还提供了app客户端，方便用户随时随地查看数据。

在完整的物联网三层体系结构中，树莓派实质上起着传感器节点控制器和网关的双重作用。传感器将数据采集到之后由树莓派通过无线网络上传给云端。云端将数据进行存储并通过图标显示出来，从而完成整个过程。

2.2 物联网微波炉 ღ

这个作品是由树莓派发烧友Nathan Broadbent利用树莓派和一台老旧的微波炉升级改造而创造出来的，它支持语音操控和手机/平板操控，并且可以通过扫描产品条形码自动烹饪食物。

树莓派通过运行Nathan Broadbent自己设计的程序实现对所有外部设备的控制。用户可以通过按压触摸屏，或者是通过TCP（传输控制协议）技术利用其它设备发出指令。树莓派接收到用户的指令后，电脑中相应的后台程序就会对这些指令做出响应。例如，语音控制程序对麦克风做出响应，当用户利用语音发出命令时，该程序就会识别微波炉是进行“加热”还是进行“解冻”。

值得一提的是，本项目的开发者将有关本项目开发的所有软件和硬件的电路图等都公布在了网络 ϡ上，这使得全世界的开发人员都可以共享这一创意，并在此基础上创造出更完善的功能。

2.3 宠物喂食器

宠物喂食器由树莓派和摄像头连接而成，将红外传感装置佩戴在宠物的项圈上，当宠物进入到喂食器的附近区域时，传感装置会收到感应信号，这是树莓派会发出信号开启装有宠物食物的盒子的“门”，食物便会自动的落入宠物的碗中。

摄像头还会定时抓拍这一区域的图像通过微博等方式发布在网上，以便主人随时可以了解到宠物的情况。

3 开源硬件应用前景

以树莓派为代表的一大批开源硬件的出现，大大推动了物联网技术的发展。“物联网”这一概念既很大，上升到整个国家和社会战略的层面，同时它也可以很小，创客们可以利用一块小小的开发板就可以很好的解释什么是物联网。

物联网这一概念提出也已经有将近20年的时间了，但是物联网产业却一直没有大的，实质性的突破。目前的情况是，一些商业巨头早就将自己的眼睛瞅准了物联网产业这块肥肉，但是巨头们却只空有平台而没有具体的应用。¿

在这种大环境下，“创客”们的作用便被凸显了出来，创客们利用网络平台交流共享经验，使用相关开源硬件制作奇迹。开源硬件就是与其它人共享劳动成果，使所有人受益。当你为硬件增加一个功能时，它会影响到软件，因此就多了一个理由来增强和改进软件的整体性能，以利用新特性的优点。当开发人员基于此设计而做产品时，其它社区成员也许已经用完成的软件工作增加了功能，能帮助做出一种更好的产品。

物联网技术，不应该是小众的，而应该是大众的。可以预见，就像当年互联网的诞生、发展与普及一样，物联网也必将走进千家万户，成为方便人类生活的必需品。

参考文献

[1]苏祥林.基于树莓派的物联网开放平台[J].电子科技，2015，28（9）：35-37，41.

[2]Gerald Coley.利用开源硬件的优势[J].技术纵横，2009，11：48-50.

[3]李龙棋，方美发，唐晓腾.树莓派平台下的实时监控系统开发[J].闽江学院学报，2014（5）：67-72.