物联网（Internet of Things，简称IoT）时代的脚步声已经越来越响亮，每个程序员都希望跟上时代的步伐，不为时代浪潮所淘汰。面对IoT这个纷争初起的领域，程序员们该何去何从？本文将带领诸位进行一次IoT应用开发平台的游历之旅，帮助大家了解该领域当今的发展状态，尤其是基于JavaScript的IoT应用开发平台，为各位搭车IoT奠定一些基础。

开启行程之前，我们先明确讨论范围，在行业里，谈到IoT开发平台，有人说的是云，如各大云厂商；有人说的是硬件端，如各家硬件厂商；在这里我们将讨论是，硬件端的开发平台，对于大多数软件开发人员而言，这是一个更加陌生的领域。

IoT应用开发平台简介

在IoT应用开发领域中，大家熟知的开发平台主要有如下几类：

• 嵌入式操作系统，包括VxWorks、FreeRTOS、LiteOS等；
• 极客硬件平台，包括树莓派、Arduino等；
• JavaScript IoT应用开发平台，包括Ruff、Tessel、JerryScript、Johnny-Five等。

嵌入式操作系统，从功能的角度上来说，能够满足目前的绝大多数需求。但是：

• 其入门门槛极高，开发者想要成为优秀的嵌入式开发工程师，需要学习大量软硬件知识。相较于软件行业，嵌入式领域的人才数量受到了限制。
• 嵌入式领域在开发方法上已经大幅度落后于整个行业的发展。敏捷软件开发方法以及精益创业的理念，受到工具所限，在嵌入式领域极少得到应用，所以该领域在工程方法上发展缓慢。
• 这些操作系统的编程概念通常属于专用领域，所以知识很难在行业中共享，开发者在行业中流动也相对困难，造成的结果是，嵌入式领域对于现代软件开发理念的理解也整体上落后于软件行业。

极客硬件平台，其初衷是降低开发门槛，让更多开发者得以进入到硬件开发领域中。但是：

• 它只是在操作方面的入门难度上在努力，而开发真正困难的部分在编程概念。对于大多数软件开发者而言，难点在于硬件中的编程概念。各种各样的接口及参数，这是软件开发者难于理解和掌握的。
• 更关键的因素是，这些平台只解决了原型开发的问题。开发者即便能够通过它实现了一个产品原型，也很难将它用到真正的产品中。应用到产品中，往往要重新设计硬件，这些平台的优势就荡然无存了。

二者最本质的复杂度在于其编程模型，对于软件开发者来说，GPIO、I2C之类硬件接口完全是另一种语言，除了要了解接口的编程方法，还要针对每个硬件，阅读其数据手册，了解参数细节。

目前为止，诸位会想，IoT行业对软件工程师简直犹如另一个世界，一点都不友好。是的，很多人都是这么想的，于是，有人想用更高级的语言改变这个世界，这其中最为活跃的便是JavaScript社区。

JavaScript IoT应用开发平台

JavaScript IoT应用开发平台，其建设初衷是让开发者能够用JavaScript开发IoT应用，一方面可以更好地构建抽象，另一方面，可以将比较现代的开发方式引入到硬件研发中。JavaScript IoT应用开发平台目前主要分为几大类：

• 在硬件上运行JavaScript，如JerryScript、Espruino等；
• 提供硬件抽象能力，比如Tessel、Johnny-Five、Cylon.js等；
• 面向生产的能力，如Ruff。

在硬件上运行JavaScript的平台

该类平台主要解决的问题是让硬件平台具有运行JavaScript程序的能力，主要是在资源受限的硬件上，比如MCU（Microcontroller Unit，微控制器，又称单片机），你可以把MCU理解成内存很小的芯片，时至今日，谈及单片机，内存通常以K为单位。

Espruino

网站：https://www.espruino.com

Espruino是将JavaScript与硬件开发连接起来的先驱，其设计目标就是能够在单片机上运行 JavaScript。除了提供引擎之外，Espruino还提供了一些访问底层设备的程序库，下面是一段代码示例：

function toggle() { on = !on; digitalWrite(LED1, on); digitalWrite(LED2, !on); }

其中，digitalWrite是Espruino提供的方法。由于出现的比较早，其程序与今天行业里的主流编程风格有一些差异，偏向于传统的C代码风格。

从架构上说，Espruino做得也差强人意，它将解释器、程序库、底层系统混在了一起，移植起来有一定难度。

JerryScript

网站：http://jerryscript.net

JerryScript是三星打造的一款JavaScript引擎，它可以运行在64K的MCU上，其相对比较年轻，对于JavaScript标准支持得比较好，能够完整支持ECMAScript 5.1。JerryScript只是一个JavaScript引擎，而真正提供设备访问能力是IoT.js。

IoT.js

网站：http://iotjs.net/

IoT.js的本意是打造一个类似于Node.js的运行时，所以，它提供Buffer、net、timer等一些标准模块。当然，最主要的是它提供的设备访问能力，下面是一段示例代码：

var i2c = require('i2c'); var wire = new i2c(0x23, {device: '/dev/i2c-1'}); wire.scan(function(err, data) { ... });

这段代码是一段访问I2C接口的代码，如果你不了解硬件接口，这段代码理解起来还是有些难度的。但不难看出，其代码风格已经接近于今天行业里的主流编程风格。

仅仅提供在硬件上运行的JavaScript能力是不够的，严格来说，其暴露的依旧是底层的编程接口，面临与传统硬件开发所面对的问题一致，即编程模型无法让软件开发者很好的理解。所以，提供硬件抽象，成为了IoT应用开发平台另一个重要的探索方向。

提供硬件抽象的JavaScript IoT应用开发平台

该类平台提供软件抽象能力，让更多的软件开发人员使用他们熟悉的语言进入到在IoT领域。有了硬件抽象，软件开发者面对不再是GPIO、I2C之类的底层接口，而变成了具有开关功能的LED、能够监测按键按下松开的按钮。这是一个极大的进步，硬件世界的大门对软件开发人员打开了。

Tessel

网站：https://tessel.io

Tessel是一个稳定的IoT和机器人开发平台，利用Node.js所有的程序库创建有用的设备。下面是一段示例代码，定期将声级上报到一个地方。

var tessel = require('tessel'); var ambientlib = require('ambient-attx4'); var WebSocket = require('ws'); var ambient = ambientlib.use(tessel.port['A']); var ws = new WebSocket('ws://awesome-app.com/ambient'); ws.on('open', function () { setInterval(function () { ambient.getSoundLevel(function(err, sdata) { if (err) throw err; sdata.pipe(ws); }) }, 500); });

Tessel自身除了出品软件，也提供硬件开发板，不过，Tessel程序也只能运行于Tessel开发板上。

Johnny-Five

网站：http://johnny-five.io

Johnny-Five是一个JavaScript机器人和IoT平台，由Bocoup公司于2012年发布。下面这段示例代码，让LED定期闪烁：

var five = require("johnny-five"); var board = new five.Board(); board.on("ready", function() { var led = new five.Led(13); led.blink(500); });

Johnny-Five不生产开发板，它的程序可以运行于多款开发板上，其缺省支持的是Ardunio，如果需要其他开发板，可以在Board初始化的时候指定，比如下面这段代码就使用了Edison开发板。

var Edison = require("edison-io");
var board = new five.Board({
  io: new Edison()
});

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Cylon.js

网站：https://cylonjs.com

Cylon.js是一个为机器人、物理计算以及IoT而设计的JavaScript框架，其目的是让控制机器人和设备变得容易。下面这段示例代码让LED每秒闪烁一次：

var Cylon = require("cylon");

Cylon.robot({
  connections: {
    arduino: { adaptor: 'firmata', port: '/dev/ttyACM0' }
  },

  devices: {
    led: { driver: 'led', pin: 13 }
  },

  work: function(my) {
    every((1).second(), function() {
      my.led.toggle();
    });
  }
}).start();

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与Johnny-Five类似，Cylon.js也是依赖于别人的开发板。

Tessel、Johnny-Five、Cylon.js三者有着类似的努力方向，即提供软件抽象，这是很好的做法，也让许多软件开发人员看到了IoT的曙光。但是，其基础上的一些问题，决定了他们只能是作为开发者的玩具：

• 在硬件上运行的能力，这几个平台实际上都是在电脑上运行，然后发送命令控制硬件，也就是用它们开发的应用，需要一个控制端。
• 更重要的的是，其运行JavaScript的基础是Node.js，这是一种用于电脑上的JavaScript运行时，它无法运行于一个资源受限的硬件上，而真实环境中，资源受限硬件才是行业主流。这意味着，这些框架即便未来希望做改造，难度也是很大的。
• 这些平台虽然在代码级别提供了抽象，但仍然有许多硬件配置的内容，比如pin、port之类，对于软件开发人员而言，理解起来还是有门槛的。

由此可见，这些平台的现状只是解决了编程接口的抽象，并没有真正的实现软硬件的隔离。所以，有平台开始了进一步的探索，提供面向生产的能力。

面向生产的JavaScript IoT应用开发平台

该类平台可以理解成将前面两种类型的能力综合在一起，并进一步改进：既能在资源受限的硬件上运行，又提供在硬件抽象，将硬件相关内容进一步抽象，将软硬件进一步分离。

Ruff

网站：https://ruff.io

Ruff是一个支持JavaScript应用开发的物联网操作系统，其目标是打造一个IoT版本的Android。下面是一段Ruff示例代码，按下按键，点亮LED，松开之后，灯熄灭。

'use strict'; $.ready(function(error) { if (error) { console.log(error); return; } $('#button').on('push', function () { $('#led-r').turnOn(); }); $('#button').on('release', function () { $('#led-r').turnOff(); }); }); $.end(function() { $('#led-r').turnOff(); });

这段代码已经没有任何与硬件配置相关的代码，完全是应用的逻辑。即只要提供不同的硬件配置，代码就可以运行在不同的硬件上。

事实上，Ruff也确实做到了这点，它既可以支持像树莓派这样能够运行Linux系统的硬件上，也支持像TM4C1924这样的MCU。做到跨硬件，需要从架构设计上有很好的支持，这也是Ruff的一大优势。

从Ruff提供的特性上看，其企图不止于将引入抽象，更试图将现代软件开发理念带入到IoT应用研发之中：

• 彻底地分离硬件、系统与应用，使三者可以用不同的节奏发布，让IoT应用的迭代开发成为可能；
• 设计测试框架，让开发者可以在开发机上测试应用逻辑，无需部署到真实硬件，大幅度节省了开发调试的时间，从而降低了开发成本；
• 采用软件包的方式管理各种模块，尤其是驱动，使得模块得以在共享，知识得以流动；
• 采用命令行的方式进行对相关内容进行管理，比如，板卡、外设驱动、系统升级等等，便于与第三方工具集成。

Ruff正试图建立一个全新的IoT应用开发平台，所以，它支持的硬件数量相对前期发展时间比较长的平台来说，还是相当有限的。但其架构展现的扩展性是足够的，对于开发者而言入门门槛也足够低，如果有更多开发者进入，其未来发展是值得期待的。

衡量IoT应用开发平台

从前面一系列介绍，我们已经了解了许多IoT应用开发平台，尤其是基于JavaScript的IoT应用开发平台，作为开发者，我们该如何选择呢？我们不妨梳理出一个IoT应用平台的衡量标准，然后，根据实际场景自行选择。

采用JavaScript语言

传统嵌入式开发采用C/C++作为主流的程序设计语言，对于现代软件开发而言，这种做法存在一些问题：

• 缺少自动化内存管理能力，普通程序员经常会犯一些低级错误，造成程序崩溃；
• 缺少标准库，开发者浪费了大量的时间，在构建基础设施；
• 缺少可移植标准，每次面对不同的硬件，都需要花费大量时间，让代码在新平台上运行起来；
• 缺少包管理能力，不同的程序员会反复构建类似的代码，造成行业的浪费；
• 对于测试缺少内建的支持，测试的编译运行会随着代码规模而不断增长，没有小步开发的基础。

JavaScript作为行业里唯一一门全栈式开发语言，拥有着广泛的开发人员基础，随着Node.js的兴起，配套的基础设施也得到长足的进步，完全可以称之为一门合格的现代开发语言：

• 支持GC，开发者无需顾忌内存；
• 支持面向对象和函数式编程等多种现代编程范式，开发者可以根据需要自行选择；
• 程序可移植，底层差异由运行时屏蔽；
• NPM软件仓库，几十万个软件模块，开发