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1995年，當(dāng)工作于 Netscape 的 Brendan Eich著手為Netscape Navigator 2.0 開發(fā)一個稱之為 LiveScript 的腳本語言時，沒有人會想到avascript將在今天的互聯(lián)網(wǎng)軟件開發(fā)中發(fā)揮重要作用。如今，Javascript已經(jīng)在越來越多的領(lǐng)域攻城略地，web工程構(gòu)建，后端服務(wù)器開發(fā)，三維圖像，AR，VR等等等。甚至，在近幾年我們也驚喜的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)JS可以用來開發(fā)硬件設(shè)備。今天，就跟大家聊聊用JS進(jìn)行簡單物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)的心得與體會。

凡是可以用 JavaScript 來寫的應(yīng)用，最終都會用 JavaScript ——Atwood定律

什么是IOT

我們總說IOT，那到底什么是IOT?IOT是Internet of Things的縮寫，字面翻譯是“物體組成的因特網(wǎng)”，準(zhǔn)確的翻譯應(yīng)該為“物聯(lián)網(wǎng)”。物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)又稱傳感網(wǎng)，簡要講就是互聯(lián)網(wǎng)從人向物的延伸。

其實物聯(lián)網(wǎng)可以從兩個方向進(jìn)行拆分，即由“物”向“網(wǎng)”，或者是由“網(wǎng)”向“物”。由物向網(wǎng)可以理解為人跨越空間和自身條件的局限對物體進(jìn)行感知的過程。由“網(wǎng)”向“物”是人跨越空間對物體進(jìn)行控制的過程。

IoT應(yīng)用開發(fā)平臺簡介

在IoT應(yīng)用開發(fā)領(lǐng)域中，大家熟知的開發(fā)平臺主要有如下幾類：

• 嵌入式操作系統(tǒng)，包括VxWorks、FreeRTOS、LiteOS等;
• 極客硬件平臺，包括樹莓派、Arduino等;
• JavaScript IoT應(yīng)用開發(fā)平臺，包括Ruff、Tessel、JerryScript、Johnny-Five等。

嵌入式操作系統(tǒng)，從功能的角度上來說，能夠滿足目前的絕大多數(shù)需求。但是：

• 其入門門檻極高，開發(fā)者想要成為優(yōu)秀的嵌入式開發(fā)工程師，需要學(xué)習(xí)大量軟硬件知識。相較于軟件行業(yè)，嵌入式領(lǐng)域的人才數(shù)量受到了限制。
• 嵌入式領(lǐng)域在開發(fā)方法上已經(jīng)大幅度落后于整個行業(yè)的發(fā)展。敏捷軟件開發(fā)方法以及精益創(chuàng)業(yè)的理念，受到工具所限，在嵌入式領(lǐng)域極少得到應(yīng)用，所以該領(lǐng)域在工程方法上發(fā)展緩慢。
• 這些操作系統(tǒng)的編程概念通常屬于專用領(lǐng)域，所以知識很難在行業(yè)中共享，開發(fā)者在行業(yè)中流動也相對困難，造成的結(jié)果是，嵌入式領(lǐng)域?qū)τ诂F(xiàn)代軟件開發(fā)理念的理解也整體上落后于軟件行業(yè)。

極客硬件平臺，其初衷是降低開發(fā)門檻，讓更多開發(fā)者得以進(jìn)入到硬件開發(fā)領(lǐng)域中。但是：

• 它只是在操作方面的入門難度上在努力，而開發(fā)真正困難的部分在編程概念。對于大多數(shù)軟件開發(fā)者而言，難點在于硬件中的編程概念。各種各樣的接口及參數(shù)，這是軟件開發(fā)者難于理解和掌握的。
• 更關(guān)鍵的因素是，這些平臺只解決了原型開發(fā)的問題。開發(fā)者即便能夠通過它實現(xiàn)了一個產(chǎn)品原型，也很難將它用到真正的產(chǎn)品中。應(yīng)用到產(chǎn)品中，往往要重新設(shè)計硬件，這些平臺的優(yōu)勢就蕩然無存了。
• 二者最本質(zhì)的復(fù)雜度在于其編程模型，對于軟件開發(fā)者來說，GPIO、I2C之類硬件接口完全是另一種語言，除了要了解接口的編程方法，還要針對每個硬件，閱讀其數(shù)據(jù)手冊，了解參數(shù)細(xì)節(jié)。

目前為止，諸位會想，IoT行業(yè)對軟件工程師簡直猶如另一個世界，一點都不友好。是的，很多人都是這么想的，于是，有人想用更高級的語言改變這個世界，這其中最為活躍的便是JavaScript社區(qū)。

本節(jié)內(nèi)容參考Ruff CTO 鄭曄的相關(guān)文章

JavaScript IoT應(yīng)用開發(fā)平臺

JavaScript IoT應(yīng)用開發(fā)平臺，其建設(shè)初衷是讓開發(fā)者能夠用JavaScript開發(fā)IoT應(yīng)用，一方面可以更好地構(gòu)建抽象，另一方面，可以將比較現(xiàn)代的開發(fā)方式引入到硬件研發(fā)中。JavaScript IoT應(yīng)用開發(fā)平臺目前主要分為幾大類：

• 在硬件上運(yùn)行JavaScript，如JerryScript、Espruino等;
• 提供硬件抽象能力，比如Tessel、Johnny-Five、Cylon.js等;
• 面向生產(chǎn)的能力，如Ruff。

Ruff的優(yōu)勢

Ruff與Arduino相比更貼近網(wǎng)絡(luò)，由于Arduino的誕生較早，標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)板并沒有網(wǎng)絡(luò)通信方式，雖然可以通過擴(kuò)展的形式添加，但是上手略微復(fù)雜。而Ruff天生支持Wifi通信，使用Ruff進(jìn)行http通信和使用普通nodejs的http通信方式?jīng)]有什么區(qū)別，上手極為簡單。當(dāng)然，由于Arduino發(fā)布較早，而且一開始就為模塊化開發(fā)設(shè)計，感覺Arduino的第三發(fā)模塊相對簡單，就像搭積木一樣一層層安裝即可，而ruff的硬件模塊相對較少，生態(tài)和Arduino相比不是那么成熟完善。

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Ruff與樹莓派相比更加貼近物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)。樹莓派的本質(zhì)是個濃縮的但是相對完整的操作系統(tǒng)，你在樹莓派上可以干任何事情，可以瀏覽網(wǎng)頁，可以編寫web服務(wù)端程序，當(dāng)然也可以直接編寫樹莓派的I/O接口(定時啟動咖啡機(jī)、給狗狗喂食。。。)而Ruff的功能相對簡單很多，簡單的可以認(rèn)為Ruff的功能是單片機(jī)，部署各web server還有可能實現(xiàn)，但是想訪問瀏覽器等圖形界面就不可能實現(xiàn)了，但是它的核心目標(biāo)就是針對硬件來編程，功耗更低效率更高。總而言之是兩者設(shè)計初衷的差異。樹莓派要做電腦，如果太弱了，很多功能做不了，而 Ruff 開發(fā)套件是為了做硬件應(yīng)用，太強(qiáng)了反而不能體現(xiàn)真實的場景。

Ruff上手

Ruff的入門上手極為簡單。通過官網(wǎng)教程我們可以迅速的使用Javascript寫出個簡單的點亮 

'use strict';  
  
 
$.ready(function (error) { 
 
    if (error) { 
 
        console.log(error); 
 
        return; 
 
    }  
  
 
    $('#led-r').turnOn();  //點亮小燈 
 
});  
  
 
$.end(function () { 
 
    $('#led-r').turnOff(); 
 
});  

然后連接Ruff自帶wifi熱點。

通過無線網(wǎng)絡(luò)，使用命令 rap deploy -s 將程序下載到開發(fā)板。整個過程極為簡單，自然。不比配置個前端工程復(fù)雜太多。

Ruff擁抱Internet

如果ruff只能簡單的開發(fā)小燈亮滅這樣的簡單程序，只能作為個玩具。而只用真正接入到廣闊的互聯(lián)網(wǎng)中才能實現(xiàn)真正意義上的“物聯(lián)網(wǎng)”。后面將介紹如何將ruff接入阿里云物聯(lián)網(wǎng)套件，實現(xiàn)信息的上報與獲取，實現(xiàn)由“物”向“網(wǎng)”的信息感知和由“網(wǎng)”向“物”的遠(yuǎn)程控制。

阿里云物聯(lián)網(wǎng)套件是阿里云專門為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的開發(fā)人員推出的，其目的是幫助開發(fā)者搭建安全性能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)通道，方便終端(如傳感器、執(zhí)行器、嵌入式設(shè)備或智能家電等等)和云端的雙向通信。全球多節(jié)點部署讓海量設(shè)備全球范圍都可以安全低延時接入阿里云IoT Hub，安全上提供多重防護(hù)保障設(shè)備云端安全，性能上能夠支撐億級設(shè)備長連接，百萬消息并發(fā)。物聯(lián)網(wǎng)套件還提供了一站式托管服務(wù)，數(shù)據(jù)從采集到計算到存儲，用戶無需購買服務(wù)器部署分布式架構(gòu)，用戶只需在web上配置規(guī)則即可實現(xiàn)采集+計算+存儲等全棧服務(wù)。總而言之，基于物聯(lián)網(wǎng)套件提供的服務(wù)，物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)者可以快速搭建穩(wěn)定可靠的物聯(lián)網(wǎng)平臺。

當(dāng)然各位看官可以訪問阿里云物聯(lián)網(wǎng)套件的產(chǎn)品詳情頁來探索物聯(lián)網(wǎng)套件的強(qiáng)大功能，阿里云 – 物聯(lián)網(wǎng)套件 – 產(chǎn)品詳情 

從架構(gòu)圖上我們也可以看出，紅色的消息發(fā)布通道即為我們前文談到的由“物”向“網(wǎng)”感知過程，而藍(lán)色的訂閱消息服務(wù)則是我們前文談到的由“網(wǎng)”向“物”的控制過程。

阿里云物聯(lián)網(wǎng)套件目前沒有官方的JS SDK。但是物聯(lián)網(wǎng)套件使用的MQTT協(xié)議是通用的物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議，我們可以根據(jù)Java的SDK，接入阿里云產(chǎn)品的通用Openapi。

ruff程序代碼示例： 

'use strict'; 
 
  
 
var fs = require('fs'); 
 
var os = require('os') 
 
var mqtt = require('mqtt') 
 
  
 
var productKey = '填寫在阿里云物聯(lián)網(wǎng)套件中申請的productKey' 
 
var deviceName = '填寫在阿里云物聯(lián)網(wǎng)套件中申請的deviceName' 
 
var deviceSecret = '填寫在阿里云物聯(lián)網(wǎng)套件中申請的deviceSecret' 
 
var targetServer = "tcp://" + productKey + ".iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com:1883" 
 
var port = 1883 
 
var host = productKey + '.iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com' 
 
  
 
var clientId = os.hostname(); 
 
var timestamp = (new Date()).valueOf() 
 
var mqttClientId = clientId + "|securemode=3,signmethod=hmacsha1,timestamp=" + timestamp + "|"; 
 
var mqttUsername = deviceName + "&" + productKey 
 
var content = 'clientId' + clientId + 'deviceName' + deviceName + 'productKey' + productKey + 'timestamp' + timestamp 
 
  
 
// var forge = require('forge') 
 
// var hmac = forge.hmac.create(); 
 
// hmac.start('sha1', deviceSecret); 
 
// hmac.update(content); 
 
// var mqttPassword = hmac.digest().toHex(); 
 
// console.log(mqttPassword) 
 
// 目前ruff上無法使用crypto等包，可以自行實現(xiàn)一個hmac sha1加密 
 
var mqttPassword = '生成的秘文';  
  
 
var puburl = "/" + productKey + "/" + deviceName + "/update" 
 
var suburl = "/" + productKey + "/" + deviceName + "/get"  
  
 
var tsl_options = { 
 
  port: port, 
 
  host: host, 
 
  rejectUnauthorized: false, 
 
  keepalive: 100, 
 
  clientId: mqttClientId, 
 
  username: mqttUsername, 
 
  password: mqttPassword 
 
}   
 
$.ready(function (error) { 
 
  if (error) { 
 
    console.log(error); 
 
    return; 
 
  }   
 
  var mqttClient = mqtt.connect(targetServer, tsl_options)   
 
   mqttClient.on('connect', function () { 
 
    console.log('********** Connected **********') 
 
    //當(dāng)按鍵被按下時，通過mqtt協(xié)議，向阿里云mns服務(wù)發(fā)送消息  
     
 
    $('#button').on('push', function () { 
 
      var data = { ts: (new Date()).valueOf(), deviceName: deviceName } 
 
      mqttClient.publish(puburl, JSON.stringify(data)) 
 
      console.log(JSON.stringify(data)) 
 
    }); 
 
    //level 0：最多一次的傳輸 
 
    //level 1：至少一次的傳輸 
 
    //level 2：只有一次的傳輸 
 
    mqttClient.subscribe(suburl, {qos:1})  
   
 
    //當(dāng)接受到消息時控制小紅燈亮滅 
 
    mqttClient.on('message', function (topic, message) { 
 
      var msg = message.toString() 
 
      console.log('您接收到的消息為: ' + msg) 
 
      if(msg=='turn_on_led'){ 
 
        $('#led-r').turnOn(); 
 
        setTimeout(function(){ 
 
          $('#led-r').turnOff(); 
 
        }, 500) 
 
      } 
 
    }) 
 
  }) 
 
  mqttClient.on('error', function (error) { 
 
    console.log(error) 
 
  })    
 
});  

服務(wù)端代碼示例： 

const RPCClient = require('@alicloud/pop-core').RPCClient; 
 
const MNSClient = require('@alicloud/mns'); 
 
const Base64 = require('js-base64').Base64;   
 
var iotClient = new RPCClient({ 
 
  accessKeyId: '阿里云accessKeyId', 
 
  secretAccessKey: '阿里云accessKeySecret', 
 
  endpoint: 'https://iot.cn-shanghai.aliyuncs.com', 
 
  apiVersion: '2017-04-20' 
 
});    
 
var mnsClient = new MNSClient('阿里云賬戶id', { 
 
  region: 'cn-shanghai', 
 
  accessKeyId: '阿里云accessKeyId', 
 
  accessKeySecret: '阿里云accessKeySecret', 
 
});    
 
const queueName = 'aliyun-iot-xGEDKBE*****' //開通阿里云物聯(lián)網(wǎng)套件生成MNS消息隊列 
 
//從隊列中消費消息 
 
setInterval(async ()=>{ 
 
  try{ 
 
    var receiveRes = await mnsClient.receiveMessage(queueName) 
 
    var deleteRes = await mnsClient.deleteMessage(queueName, receiveRes.body.ReceiptHandle); 
 
    var payload = JSON.parse(Base64.decode(receiveRes.body.MessageBody)) 
 
    var data = Base64.decode(payload.payload) 
 
    console.log('從IoT設(shè)備接受到的數(shù)據(jù)為：' + data) 
 
  } catch(err) { 
 
    console.log(err) 
 
  } 
 
}, 500) 
  
 
const productKey = '**********'    //阿里云物聯(lián)網(wǎng)套件productKey 
 
const deviceName = '**********'    //阿里云物聯(lián)網(wǎng)套件deviceName  
  
 
const iotClientParams = { 
 
  ProductKey: productKey, 
 
  TopicFullName: `/${productKey}/${deviceName}/get`, 
 
  MessageContent: Base64.encode('turn_on_led'), 
 
}  
  
 
//向ruff發(fā)送消息 
 
setInterval(async ()=>{ 
 
  try{ 
 
    var sedRes = await iotClient.request('Pub', iotClientParams) 
 
  }catch(err){ 
 
    console.log(err) 
 
  } 
 
}, 2000)  

*附注：服務(wù)端程序無需購買阿里云的ECS，在本地即可測試，物聯(lián)網(wǎng)套件和MNS按量服務(wù)，非生產(chǎn)環(huán)境下幾乎不會產(chǎn)生費用，注冊阿里云賬號即可使用。以上代碼示例寫的比較簡單，可以實現(xiàn)簡單的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與服務(wù)端程序的雙向通信，拋磚引玉，期待大家一起實踐起來!