10、利用Arduino构建物联网：远程实验室与教育实践

利用Arduino构建物联网：远程实验室与教育实践

1. Arduino的无线通信与高层协议

Arduino板除了与外设进行物理互连外，与无线外设的通信更是将其应用范围提升到了一个新的水平。通常通过Arduino板外部组件实现，如可安装在现有标准化Arduino板插头上的屏蔽罩或独立组件。

需要学习的重要领域是理解如何集成标准化无线通信协议，常见的协议如下表所示：
| 协议类型 | 具体协议 |
| — | — |
| 无线局域网 | WiFi（基于IEEE 802.11协议族） |
| 自组织和低功耗网络 | IEEE 802.15.4/Zigbee |
| 蓝牙协议 | BT |
| 长距离通信 | LoRa（Long Range）和LoRaWan |
| 移动网络协议 | GSM、4/5G |
| 自定义射频通信技术 | 多种自定义RF技术 |

开发周期包括选择合适的商用硬件模块，然后利用适当的软件库将其集成到最终应用中。当然，像以太网（IEEE 802.3）这样的有线通信也可通过相同步骤实现。

在实现底层通信后，物联网应用基于高层协议开发，为终端用户和应用提供目标服务。常见的高层协议有：
- Constrained Application Protocol (CoAP) ：基于表征状态转移（REST）架构，用于物联网中的受限节点和受限网络。
- MQTT ：曾经被称为遥测传输，与CoAP并行提出，是一种运行在TCP/IP之上的客户端 - 服务器发布/订阅消息传输协议，允许设备与云