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Chinese Translation for lesson 3 sensors-and-actuators #444

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# 深入了解物联网

![本课程概述草图](../../../sketchnotes/lesson-2.jpg)
![本课程概述草图](../../../../sketchnotes/lesson-2.jpg)

> Sketchnote by [Nitya Narasimhan](https://github.com/nitya). 单击图像可查看大图。
本课程是 [Hello IoT series](https://youtube.com/playlist?list=PLmsFUfdnGr3xRts0TIwyaHyQuHaNQcb6-) 是由 [Microsoft Reactor](https://developer.microsoft.com/reactor/?WT.mc_id=academic-17441-jabenn) 制作。 该课程以 2 个视频的形式授课 - 1小时的课程时间和1小时的答疑时间,使您能更深入地了解课程的各个部分并答疑解惑。
本课程是 [Hello IoT series](https://youtube.com/playlist?list=PLmsFUfdnGr3xRts0TIwyaHyQuHaNQcb6-), 由 [Microsoft Reactor](https://developer.microsoft.com/reactor/?WT.mc_id=academic-17441-jabenn) 制作。 该课程以 2 个视频的形式授课 - 1小时的课程时间和1小时的答疑时间,使您能更深入地了解课程的各个部分并答疑解惑。

[![课程 2: 深入了解物联网](https://img.youtube.com/vi/t0SySWw3z9M/0.jpg)](https://youtu.be/t0SySWw3z9M)

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### 物

![树莓派 4](../../../images/raspberry-pi-4.jpg)
![树莓派 4](../../../../images/raspberry-pi-4.jpg)

物联网的 **物** 部分是指可以与物理世界交互的设备。这些设备通常是小型,低价的计算机,它们使用低功耗并以低速运行 - 例如,只有千字节RAM(与PC中的千兆字节对比鲜明)的简单微控制器,仅以几百兆赫兹运行(与PC中的千兆赫对比鲜明),但其消耗的功率非常小,它们可以仅通过电池供电就运行数周,数月甚至数年。

这些设备与物理世界进行交互,通过使用传感器从周围环境收集数据,或者通过反馈输出或控制执行器改变物理世界。典型的例子是智能恒温器 - 一种具有温度传感器的设备,可通过表盘或触摸屏设置所需温度,该设备与加热或冷却系统的连接,当检测到的温度超出所需范围时进行调节。当温度传感器检测到房间太冷,就会触发执行器打开暖气。

![该图图显示了作为物联网设备输入的温度和刻度盘,以及作为输出的加热控制器](../../../images/basic-thermostat.png)
![该图图显示了作为物联网设备输入的温度和刻度盘,以及作为输出的加热控制器](../../../../images/basic-thermostat.png)

有各种各样的东西可以充当物联网设备,从感知状态的专用硬件到通用设备,甚至是您的智能手机!智能手机可以使用传感器来检测周围的世界,并使用执行器与世界进行交互 - 例如,使用GPS传感器来检测您的位置,并使用扬声器为您提供前往目的地的导航指令。

Expand All @@ -53,11 +53,11 @@

以智能恒温器为例,恒温器将使用家庭 WiFi 连接到在云端服务器。它将温度数据发送到云服务并写入数据库,房主便可使用手机应用程序查询当前和历史温度。云服务还可获取房主预设的温度,并将其发送给物联网设备,以控制供暖系统的开关。

![该图显示了温度和表盘作为物联网设备的输入,物联网设备与云有两条通路,云又与电话有两条通路,物联网设备的输出则是对加热器的控制](../../../images/mobile-controlled-thermostat.png)
![该图显示了温度和表盘作为物联网设备的输入,物联网设备与云有两条通路,云又与电话有两条通路,物联网设备的输出则是对加热器的控制](../../../../images/mobile-controlled-thermostat.png)

更智能的版本可以在云服务中使用 AI (人工智能),将连接到其他物联网设备的传感器数据,例如探测哪些房间正在使用的占用传感器,以及天气或日历信息等,以决定如何更智能地设置温度。例如它从你的日历中读取到你正在度假,它将关闭暖气,或者根据使用房间情况关闭特定房间的暖气,从数据中学习的准确性将随时间推移逐步提高。

![该图表显示了多个温度传感器和一个表盘作为物联网设备的输入,物联网设备与云有两条通路,云又与电话、日历和天气服务有两条通路,并控制加热器作为物联网设备的输出](../../../images/smarter-thermostat.png)
![该图表显示了多个温度传感器和一个表盘作为物联网设备的输入,物联网设备与云有两条通路,云又与电话、日历和天气服务有两条通路,并控制加热器作为物联网设备的输出](../../../../images/smarter-thermostat.png)

✅ 还有哪些数据可以帮助连接互联网的恒温器更智能?

Expand Down Expand Up @@ -128,7 +128,7 @@ RAM (随机存取存储器)是程序用于运行时的内存,包含程序

下图显示了 192KB 和 8GB 之间的相对大小差异 - 中间的点表示 192KB。

![192KB和8GB之间的比较-差距超过40000倍](../../../images/ram-comparison.png)
![192KB和8GB之间的比较-差距超过40000倍](../../../../images/ram-comparison.png)

程序存储也比 PC 小。典型的 PC 可能具有用于程序存储的500GB硬盘驱动器,而微控制器可能只有千字节或几兆字节(MB)的存储空间(1MB是1,000KB或1,000,000字节)。Wio 终端有4MB的程序存储空间。

Expand Down Expand Up @@ -176,15 +176,15 @@ RAM (随机存取存储器)是程序用于运行时的内存,包含程序

#### Arduino

![Arduino 的 logo](../../../images/arduino-logo.svg)
![Arduino 的 logo](../../../../images/arduino-logo.svg)

[Arduino](https://www.arduino.cc) 可能是最受欢迎的微控制器框架,尤其是在学生,业余爱好者和创客中。Arduino 是一个结合软件和硬件的开源电子平台。您可以从 Arduino 官方或其他制造商处购买 Arduino 兼容板,然后使用 Arduino 框架进行开发。

Arduino 开发板使用 C 或 C++ 编码。使用 C/C++ 可以编译教小的代码且运行速度快,这是在资源受限设备(如微控制器)上所需要的。Arduino 应用程序的核归纳为两个功能模块 - `setup` 和 `loop`,当开发板启动时,Arduino 框架代码将运行 `setup` 功能模块,然后循环运行 `loop` 直到断电。

你可以将启动代码写在 `setup` 函数中,例如连接到 WiFi 和云服务或初始化输入和输出引脚。然后,将处理代码写入 `loop` 循环,例如从传感器读取数据并发送到云。通常会在每次循环中包含一个延迟,例如,如果只希望传感器数据每 10 秒发送一次,则可以在环路结束时添加 10 秒的延迟,以便微控制器休眠节省功耗,10 秒后再次循环。

![Arduino 开机首先执行 setup 函数, 然后循环执行 loop 函数](../../../images/arduino-sketch.png)
![Arduino 开机首先执行 setup 函数, 然后循环执行 loop 函数](../../../../images/arduino-sketch.png)

✅ 此程序体系结构称为 *事件循环* 或 *消息循环*。许多应用程序在后台使用该结构,该结构也是 Windows,macOS 或 Linux 等操作系统上大多数桌面应用的标准。监听来自用户界面组件(如按钮)或设备(如键盘)的消息,并对其进行响应。可以在[这篇文章](https://wikipedia.org/wiki/Event_loop)中阅读有关事件循环的更多信息。

Expand All @@ -204,17 +204,17 @@ Arduino 提供了用于与微控制器和 I/O 引脚交互的标准库,在不

### 树莓派

![树莓派 logo](../../../images/raspberry-pi-logo.png)
![树莓派 logo](../../../../images/raspberry-pi-logo.png)

树莓派基金会是来自英国的慈善机构,成立于2009年,旨在促进计算机科学研究,特别是学校层面。作为这项任务的一部分,他们开发了一种单板计算机,称为Raspberry Pi (树莓派)。树莓派目前有 3 种版本 - 全尺寸版本、尺寸较小的树莓派 Zero 和可以内置到物联网终端设备中的计算模块。

![树莓派 4](../../../images/raspberry-pi-4.jpg)
![树莓派 4](../../../../images/raspberry-pi-4.jpg)

截至目前全尺寸树莓派最新版本是树莓派 4B。它有一个四核(4 核)CPU,运行在 1.5GHz、2、4 或 8GB RAM、千兆以太网、WiFi、2 个支持 4k 屏幕的 HDMI 端口、一个音频和复合视频输出端口、USB 端口(2 个 USB 2.0、2 个 USB 3.0)、40 个 GPIO 引脚、一个用于树莓派相机模块的相机连接器和一个 SD 卡插槽。所有这些都在一块 88毫米 x 58毫米 x 19.5毫米 的开发板上,由 3A USB-C 电源供电。起价为35美元,比 PC 或 Mac 便宜得多。

> 💁 还有一个 Pi 400 一体机,键盘内置 Pi 4。

![树莓派 Zero](../../../images/raspberry-pi-zero.jpg)
![树莓派 Zero](../../../../images/raspberry-pi-zero.jpg)

树莓派 Zero要小得多,功耗更低。它具有单核1GHz CPU,512MB内存,WiFi(在Zero W型号中),单个HDMI端口,微型USB端口,40个GPIO引脚,树莓派相机模块的相机连接器和SD卡插槽。它的尺寸为 65毫米 x 30毫米 x 5毫米,功耗极低。Zero是5美元,WiFi版本是10美元。

Expand Down Expand Up @@ -259,7 +259,7 @@ Arduino 提供了用于与微控制器和 I/O 引脚交互的标准库,在不
* 阅读 [树莓派 4 介绍](https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-4-model-b/) 了解更多关于树莓派的信息。
* 一些概念和首字母缩略词的信息可参阅《电气工程杂志》中[CPU、MPU、MCU 和 GPU 常见问题解答](https://www.eejournal.com/article/what-the-faq-are-cpus-mpus-mcus-and-gpus/)一文。

✅ 使用本文和 [硬件指南](../../../hardware.md) 中的成本信息来决定你所需的硬件平台,或者使用虚拟设备。
✅ 使用本文和 [硬件指南](../../../../hardware.md) 中的成本信息来决定你所需的硬件平台,或者使用虚拟设备。

## 作业

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