一张图读懂基于微信硬件平台的物联网架构(1)

2015 年 10 月 23 日4080

本文从物联网的核心要素、物联网的关键场景、微信硬件平台的通信协议分析三个维度去分析基于微信硬件平台的物联网架构。相关的背景知识请阅读微信公众号:嵌入式企鹅圈发布的有关物联网和微信硬件专题文章。

一、 基于微信硬件平台的物联网架构图示

上图涵盖以下信息:

1. 基于微信硬件平台的物联网的架构组成,有微信公众平台/硬件平台、第三方厂商云后端、手机微信/公众号、微信硬件设备终端(Wifi和蓝牙BLE)。

2. 绿色代表腾讯向开发者和公众提供的基础平台和服务,并通过红色(airsync/airkiss)定义的硬件外设协议供硬件设备接入,红色(微信硬件平台接入协议,XML/JSON)供厂商云后端接入;蓝牙和紫色区域代表开发者所要完成的任务,其中蓝牙是嵌入式硬件设备终端的任务,紫色是第三方厂商云后端的任务。

3. 物联网各个组成部分之间的通信协议标识。除了红色标识的协议是微信公众平台和硬件平台制定的协议必须遵循外,其他组成部分的协议都是自定义的协议。

4. Wifi模组的供应商提供的SDK一般都提供socket通信接口,而云后端一般会使用JSP/PHP等web编程技术,因此wifi设备需要模拟HTTP协议跟云终端通信。HTTP是一个标准的公共的通信协议,应用层需要在HTTP之上建立自定义的应用协议来完成设备的控制和交互,而应用协议可以是XML/JSON等等。当然,如果云后端使用底层的socket编程,则wifi设备终端可以不需要模拟http。

5. 蓝牙通过airsync协议接入微信,该协议规定了设备发现、绑定、登陆、初始化、接收用户指令、主动发送消息等过程。

6. Airkiss是通过JSAPI的方式让用户可以在微信上输入路由器的用户名和密码,然后告知没有按键输入和屏幕显示的wifi设备,让该设备能够连上路由器进入网络在线状态。除此之外,Airkiss跟之后用户和厂商、设备的交互完成没有关系。本质上,Airkiss只是一个配置上网功能,跟物联网的控制和交互无关。

7. Wifi设备接入微信硬件平台是远场控制,设备只要处于联网在线状态,那手机用户无论在哪里,只要能上网都可以对设备进行控制,典型的例子是在公司上班可以通过手机控制家里的智能插座上电;蓝牙设备接入微信硬件平台必须依赖于手机,是近场控制,典型的场景是手机控制家里的灯和空调等。

二、物联网的核心要素

本文是从开发者的角度去分析整个微信硬件平台物联网,不去探讨物联网运营之类等领域。那么,从开发的角度,物联网的核心要素什么,微信平台又支持了什么?我的理解是:

1. 设备的合法性和唯一性

微信硬件平台在物联网领域做的事情其实不多,只要仔细想想架构图中的这么多的紫色和蓝色都是留给开发者,而且都是要赤裸裸的编程。对于一般的设备商,他们想接入也是勉为其难啊。在这个体系架构中,微信硬件平台做的最重要的一件事情就是身份认证。

就像一个人出生后要办一张身份证(出生证明的号码也是身份证号码)一样,设备生产出来要想进入微信硬件领域,它就必须到微信硬件平台注册自己的身份,那它拿什么去注册呢,这个依据自然应该是独一无二的,就像每个人的指纹,如果我国的小孩办身份证都以录指纹为依据,那就不会出现那么多拐卖儿童了。现在公安局的做法是什么,是硬生生地把一串身份证数字跟人名绑在一起,跟自然人的生物特征没有一丁点关系!!!设备的独一无二的依据就是48位的MAC地址(或者是MAC地址通过某种加密运算得到的结果)。

接着办身份证/出生证不是要给小孩起个名字吗,以后大家交流就叫名字了,公安局也是叫名字的嘛,不可能每次喊话都把指纹的二进制数字读出来的啊。嗯,那硬件设备注册时也要报备自己的名字,即设备ID。设备ID也应该在微信硬件平台唯一啊,不然会乱的。就像MAC地址一样,有一部分是代表一个设备提供商向世界IETF组织申请的企业识别字段,另一部分是设备商内部的分配。或者像身份证那样,前面6个字段是代表一个人出生时的县区行政区划码,后面的数字才代表自身,但同时要保证在这个行政区里面的唯一性。那微信硬件平台怎么规范设备身份?设备身份包括两个部分,deviceType是设备商/销售商的微信公众号的原始ID,deviceID由设备商/销售商自定义,由设备商保证deviceID在其deviceType中的唯一性。

这就是设备的注册场景。设备注册了以后在微信硬件平台就具有合法性和唯一性了。

2. 设备被访问的合理性和正当性

设备最终是应该和人/手机用户交互的,否则就失去了物联的意义了。那么哪个用户能够访问这个设备呢?

微信用户要关注设备商的微信公众号和绑定设备才能对设备进行访问。如果不绑定就可以访问,那就是所有用户都能够访问这个设备,这显然是不合理的。你买的智能插座放家里,另一个人也能控制你的插座,多危险。

微信硬件平台确保设备的唯一性,微信公众平台确保微信用户的唯一性,两者通过关注和绑定这个流程建立起完全权利的访问关系。

微信硬件平台是微信公众平台的一个子集,微信硬件平台会利用微信公众平台已有的功能来完成基础服务。

3. 设备和用户交互的消息触达能力

设备要成为物联网中的一员,必须能够联网,好比人体的神经元,具有能够和外界交流的能力。

微信硬件平台主要从云后端接入和硬件接入两方面作出努力。一是通过airsync协议让蓝牙设备和微信互通,airkiss协议让简单的没有按键和UI交互的wifi设备联网;二是通过制定云后端接入协议来接纳厂商云,通过消息接口和API接口使用户和设备的消息能够相互触达。即设备发出的消息经过微信平台发送到厂商云,厂商云的消息也能主动推送给设备,完成交互。

4. 效率

扫一扫功能对微信的影响是巨大的,加关注,好友,移动支付等等都通过二维码来完成,设备绑定是二维码。微信硬件平台和公众平台产生的二维码关联了用户、设备ID等信息,通过扫一扫功能能方便地进行绑定,接入进入公众号的消息界面。

物联网涉及到终端、前端和后端等等,是一个大工程,无论从开发的角度,还是从用户使用的角度,都要始终强调便捷的效率,以让用户有足够好的体验,才能使得物联网得以壮大。

5. 消息处理能力—嵌入式系统

这一点并没有在物联网架构的图示中出现。物联网决不仅仅是一种控制,例如开灯和关灯之类,也不仅仅是简单的通过各种传感器来进行数据采集,未来的物联网一定会让用户不断地提高用户体验,例如多媒体、虚拟与实现、数据决策等等,这部分是由高级的嵌入式系统来完成的。嵌入式系统才是设备的大脑,物联网应该更好地拥抱嵌入式系统。

三、物联网场景分析和通信协议分析(近场蓝牙控制方案)

1.注册

上面已有说明

2.用户绑定

上面已有说明

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