چگونه با استفاده از C++ توسعه IoT را شروع کنیم

چرا C++ یک انتخاب هوشمندانه برای پروژه بعدی توسعه IOT شما است

دنیای نرم افزار و فناوری اطلاعات دیگر محدود به صفحه نمایش رایانه ما نیست. با ورود به قرن بیست و یکم، توسعه نرم افزار همچنان در حال تکامل است. روندهایی مانند واقعیت مجازی و اینترنت اشیا (IoT) در حال تبدیل شدن به یک هنجار هستند و همچنان بر جنبه های بیشتر و بیشتر زندگی روزمره ما تأثیر می گذارند.

اگر کسب و کار شما می خواهد از مزایای راه حل های اینترنت اشیا بهره مند شود، باید با فناوری مناسب شروع کنید.

اینترنت اشیا در حال تبدیل شدن به هنجار است

اول از همه، اینترنت اشیا چیست؟ اینترنت اشیا شبکه ای از چیزهای فیزیکی است که از نظر فناوری قادر به تعامل با یکدیگر یا محیط خود بدون نیاز به دخالت انسان هستند. اینترنت اشیا امکان مدیریت اشیاء فیزیکی را فراهم می‌کند و همچنین آنها را قادر می‌سازد تا با یکدیگر و با میزبان خود، یعنی افراد، تعامل داشته باشند. چهار دسته برای اینترنت اشیا وجود دارد:

چیزهای هوشمند اینها قبلاً به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند و شامل محصولاتی مانند دستبندهای تناسب اندام، جاروبرقی و ساعت های زنگ دار می شوند که می توانند با الگوهای خواب فردی تنظیم شوند. چیزهای هوشمند همه اشکال و اندازه‌ها را دارند و هدفشان آسان‌تر کردن زندگی روزمره است.

خدمات هوشمند اینها خدماتی هستند که بخشی از یک سیستم بزرگتر مانند خانه هوشمند هستند.

خانه های هوشمند اغلب دارای حسگرهایی برای مصارف خانگی مانند ردیابی انرژی، مصرف نور، کنترل آب و هوا و حتی مدیریت امنیت هستند. خدمات هوشمند به اندازه چیزهای هوشمند رایج نیستند، اما به سرعت در حال افزایش محبوبیت هستند.

شهرهای هوشمند این سطح از اینترنت اشیا تنها در مراحل اولیه است اما بسیار امیدوارکننده است. یک مثال ساده از اینترنت اشیا به عنوان یک سرویس شهری، پارکینگ هوشمند است. این سرویس به طور خودکار به کاربران نشان می دهد که کجا می توانند فضای پارک رایگان در محله پیدا کنند.

سیاره هوشمند. Smart Planet در حال حاضر بیشتر یک چشم انداز برای آینده است تا یک کاربرد عملی. قبل از اینکه انسان ها شروع به ایجاد یک سیاره هوشمند کنند، ابتدا باید بر سه دسته قبلی تسلط پیدا کنند. پتانسیل آن هیجان انگیز است و از نظر تئوری می تواند جنبه های مختلف زندگی انسان مانند امنیت، تدارکات و مراقبت های بهداشتی را مدیریت کند.

در بسیاری از موارد، اینترنت اشیا دیگر آینده نیست، بلکه واقعیت زندگی روزمره ما است. چیزهای هوشمند و خدمات هوشمند در حال تبدیل شدن به یک هنجار هستند و ما مطمئن هستیم که پیشرفت‌های اینترنت اشیا به زودی به شهرهای هوشمند و حتی یک سیاره هوشمند منجر خواهد شد.

تفاوت های فنی در پروژه های IOT

پروژه های اینترنت اشیا می توانند مزایای زیادی برای کسب و کار شما به همراه داشته باشند. اما، انتخاب یک زبان برنامه نویسی مناسب برای دستگاه IoT می تواند مشکل باشد.

در اینجا به چند دلیل اشاره میکنیم:

محصول نهایی باید ارزان باشد. اینترنت اشیا باید در یک نقطه قیمت قابل دسترس برای کاربران نهایی باشد. این امر مستلزم آن است که شرکت ها هر جزء محصول را به دقت تجزیه و تحلیل کنند. برای پایین نگه داشتن هزینه ها و ساده کردن فرآیندها، دستگاه های اینترنت اشیا معمولاً به جای پردازنده های پیچیده با میکروکنترلر ساخته می شوند.

فناوری های برنامه نویسی باید با میکروکنترلرها سازگار باشند. توسعه برنامه میکروکنترلر در سطح پایینی انجام می شود، جایی که شما باید با عدم وجود سیستم فایل در هنگام مدیریت رجیسترها و حافظه RAW کار کنید. به آن اضافه کنید، اکثر زبان های برنامه نویسی محبوب برای این اهداف مناسب نیستند. جاوا، پایتون، جی اس و سی شارپ زبان هایی برای توسعه برنامه هایی هستند که توسط یک سیستم عامل (توسعه سطح بالا) مدیریت می شوند. توسعه جاسازی شده و میکروکنترلرهای ساده سیستم عامل ندارند و در نتیجه، انتخاب بسیار محدودی برای پشته فناوری خود دارید. چگونه تیم های توسعه می توانند بر چالش های توسعه سطح پایین غلبه کنند؟

C++ نیازهای میکروکنترلرها و پروژه های تعبیه شده را برطرف می کند

C++ یکی از معدود زبان های برنامه نویسی است که می تواند نیاز به پایین نگه داشتن هزینه ها و ارائه یک زبان سازگار را برطرف کند. این انعطاف پذیر است و توسط اکثر کامپایلرها، از جمله موارد استفاده خاص، پشتیبانی می شود. مهمتر از همه، این یکی از معدود زبان هایی است که می تواند هم با توسعه سطح پایین و هم با انتزاعات مانند کلاس ها کار کند.

C++ در واقع برای انواع پروژه های اینترنت اشیا مناسب است.

توسعه بخشی از سفت‌افزار که امکان اتصال هر وسیله نقلیه به سرویس ابری مشتری را به روشی امن فراهم می‌کند. این دستگاه در یک وسیله نقلیه نصب شده بود و به کاربر این امکان را می داد که وضعیت، سرعت و سطح گاز آن را از جمله ویژگی های دیگر بررسی کند.

این پروژه به منظور ساده سازی روش های اجاره بود. به عنوان مثال، شخصی می تواند یک ماشین را فقط با نزدیک شدن به آن و فشار دادن دکمه ای در برنامه اجاره کند. بدون بوروکراسی و بدون کاغذ بازی.

این پروژه مستلزم پرداختن به چهار الزام فنی اصلی بود که C++ به خوبی اهداف ما را برآورده کرد.

این چهار الزام شامل:

با استفاده از یک دستگاه خاص مبتنی بر میکروکنترلر STM32. برای این منظور از Keil، یک محیط نرم افزار C++ یکپارچه استفاده کردیم. ما همچنین از یک EvalBoard (Evaluation Board) استفاده کردیم که یک برد ویژه با قابلیت اشکال زدایی و برنامه نویسی درون مدار برای میکروکنترلر است.

استفاده از یک سیستم عامل سبک زمان واقعی برای دستگاه های تعبیه شده (RTOS). این سیستم به برنامه‌های کاربردی بلادرنگ ارائه می‌کند که داده‌ها را همانطور که وارد می‌شوند، معمولاً بدون تاخیر بافر پردازش می‌کنند.

پشتیبانی از انتقال امن داده ها (SSL، TLS، DTLS، AES) با استفاده از کتابخانه WolfSSL. این کتابخانه SSL به ما امکان استفاده از رمزگذاری را می داد که یکی از بزرگترین مشکلات هنگام کار با اینترنت اشیا است. دستگاه های کوچک و سطح پایین را می توان هک کرد. بنابراین، اجرای فرآیندهای امنیتی قوی بسیار مهم است.

فعال کردن ارتباط دستگاه با یک سرویس ابری. این با COAP و TCP امکان پذیر بود. TCP یک پشته فناوری C++ است که امکان برقراری ارتباط بین شبکه‌ها را فراهم می‌کند، در حالی که COAP یک پروتکل ساده‌شده برای دستگاه‌های IoT است.

واضح است که C++ پروژه ما را از طریق هر یک از چهار الزامی که باید برآورده کنیم، پشتیبانی می‌کند. جای تعجب نیست که C++ بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. در واقع، بسیاری از زبان‌های سطح بالا مانند C# و جاوا را می‌توان تنها پس از راه‌اندازی دستگاه با کمک C++ روی آن استفاده کرد.