物联网项目如何选择编程语言？

要选择物联网项目使用的语言，您首先必须了解物联网生态系统。这一点非常重要，因为不同级别的软件和固件所使用的处理器架构和资源相差很大。

首先，对用于软件开发的物联网设备进行一个简单的分类（见图 1）。

图1. 物联网设备分类

位于底部的是边缘设备。这些设备和周围的世界互动，代表了可穿戴和其他互联设备。这些设备采集并创造数据，通过致动器与世界互动。

中间的级别是网关。这些设备属于中间设备，用于将数据传输到其它系统，以进行处理。网关也可以从许多边缘设备中收集数据，提供一条连接终端设备的控制路径。

位于顶部的是云。云是一系列可扩展计算、网络和存储资源，能够对终端设备和网关收集的数据进行存储、分析和可视化处理。

3 个级别的示例包括面向终端设备的英特尔 Galileo 开发板和英特尔 Curie 计算模块、网关级别的英特尔物联网网关和云级别的 Wind River* Helix* Lab Cloud。

由于物联网生态系统分为多个层面，现在让我们来了解每个级别所使用的语言。

终端设备

以可穿戴设备为代表的终端设备，由于受到空间和功率的限制，通常采用资源受限的嵌入式系统。如图 2 所示，英特尔Curie模块和纽扣差不多大，由硬币大小的小型电池供电。由于英特尔Curie模块资源极少，适合它的常用语言包括汇编语言和C语言。尽管C语言是嵌入式固件开发的通用语言，但有时仍需将尽可能多的指令写入设备。在这种情况下，汇编语言是一个绝佳的选择。其缺点是需要较长的开发时间，时间长短取决于您对该语言的熟练程度。

图2.英特尔 Curie 计算模块

英特尔 Edison 开发板是终端设备的另一个例子（见图３），您可以将它用于可穿戴设备或通用物联网产品中。和集成了一台微控制器的英特尔 Curie 模块不同，英特尔 Edison 开发板采用双核英特尔凌动处理器，计算能力显著增强（和SD 卡一样大）。由于英特尔 Edison 开发板运行 Linux*，C 语言是比较理想的选择，但是您也可以使用其它语言，包括 Python* 和 Node.js*。Python* 适合快速构建原型和产品部署，但是性能低于本地编译的C语言。如果您使用英特尔XDK，可以利用 Node-RED* 运行 Node.js* (Java*)。Node-RED* 帮助您轻松构建和运行数据流，提供了一种图形开发方法。运用 Java* 语言知识能使该环境变得更强大。

图3.英特尔 Edison 开发板

网关

在网关级别，来源于各种设备的数据通过若干总线传输至网关，进行数据传送和分析，因此，网关的计算能力显著提升。由于计算性能卓越，网关可以运行更强大的语言或解释性语言，进一步提升性能。                                                                                                        

英特尔物联网网关提供各种设计，从单个芯片上的单核英特尔 Quark系统，到四核英特尔凌动或英特尔酷睿处理器（见图 4）。这些平台支持 Wind River Linux* 7 或 Snappy Ubuntu* Core (Linux*)。

图4.一台英特尔物联网网关

除了 C 语言和 C++ 语言（后者适合更高性能的设备），您还可以使用 Python*，但是需要更高的执行速度。还可以使用基于 Java 的 Node.js*，后者非常适合创建或连接至 web 服务和云服务。

云

云级别的计算能力显著增强，语言选择也更为丰富。云的内部部署若干台服务器，这些服务器采用高能效英特尔凌动和英特尔酷睿处理器，以及具备最高计算密度的英特尔至强处理器。云内部编写的应用满足各种需求，同样地，云内部使用的语言也有很大的差异。您可以利用大数据框架（如 Apache Hadoop*）来处理物联网边缘设备产生的海量数据。基于 Hadoop 的查询语言（如 Apache Hive*）支持借助类似结构化查询语言 (SQL) 的查询对大型数据集进行计算。Apache Pig* 有助于 Pig Latin 脚本语言对大型数据集进行实验。

数据分析和可视化处理也是云内部的关键应用，受多种编程语言支持。R 语言是用于统计计算和可视化的常见语言和环境，最近日益流行。Julia 语言也是不错的选择。Julia 是一种高性能的动态语言，在设计时充分考虑了云计算。

您可以使用几种语言创建 web 服务，发挥云内部数据的价值，这些语言包括 Java*、Node.js* 以及服务器端和客户端 Java*。由于云内部存在众多框架和支持语言（如 Rails 和 Ruby），因此，云级别的语言选择非常丰富，且日益扩大。

总结

选择项目的编程语言需要考虑目标环境（包括处理器）和可用的资源。由于可用资源规模庞大，在云内部开发软件具有许多可能性，但是针对小型微控制器开发嵌入式固件时，需要更有效地控制，尽量减少指令数量，最大限度地提高执行速度、强化资源管理。

下表简单概括了本文提及的语言，并明确了主要使用模式：

·汇编语言：在原生指令集内开发固件，为资源受限的系统（如边缘设备）提供最佳控制。

·C/C++：比汇编语言更为高级，C 和 C++ 两种语言支持创建资源受限型代码，提供出色的可读性和可维护性。C 语言的优势使其广泛存在于各个使用模式中。

·Python*：一种能够简化原型构建的解释性语言，您还可以将它用户生产环节。Python* 支持大量的库和模块，可以利用较少的代码完成更多的任务。适用于更强大的边缘设备、网关，甚至云。

·Java*/Node.js*：一种常见的语言和运行时，支持开发可扩展网络应用，可以在多种使用模式下应用。

·Node-RED*：利用 Node-RED* 进行视觉开发，更轻松地创建数据流，包括传感器和致动器。如果您熟悉 Java*，这些数据流会更强大。您可以在网关或更为强大的边缘设备中使用语言，如 Edison 开发板支持的边缘设备。

·HiveQL：如果您正在使用 Hive（基于 Hadoop），您可以通过 HiveQL 在云环境中处理海量数据集。

·Pig：利用 Pig Latin 处理大数据，在云内部快速开发脚本，进行简单的数据集实验。

·R 语言：一种日益流行的用于数据处理和可视化的统计计算语言，您可以利用 R 语言在云环境中进行数据挖掘。R 语言也是一种开源语言。

·Julia： 另一种在云环境中对数据进行处理和可视化的高性能语言，Julia 语言也是一种开源语言。在设计该语言时充分考虑了并行性，包含分布式计算的关键要素。

·Java*：一种常见的面向 Web 的服务器端和客户端语言，在云内部开发 web 和 web 服务时非常实用。