JS `IoT` (物联网) 设备上的 JavaScript 运行时：`Espruino`, `Johnny-Five`

各位观众老爷，大家好！今天咱们来聊聊一个挺有意思的话题：如何在“万物互联”的 IoT 设备上玩转 JavaScript。别害怕，不是要你焊电路板，咱们主要讲讲两个给力的 JavaScript 运行时：Espruino 和 Johnny-Five。

第一幕：JavaScript，你的新玩具！

话说 JavaScript，这门前端语言，现在可不只是在浏览器里蹦跶了。它已经渗透到各个角落，包括你的智能灯泡、智能插座，甚至你的冰箱（如果它够聪明的话）。为啥？因为 JavaScript 简单易学，社区庞大，工具链完善，而且…程序员多啊！

想象一下，你可以用你熟悉的 JavaScript 代码来控制你的家电，是不是感觉很酷？这可不是幻想，Espruino 和 Johnny-Five 就是帮你实现梦想的工具。

第二幕：Espruino，硬件界的瑞士军刀

Espruino，严格来说，它既是一个 JavaScript 解释器，也是一个运行它的硬件平台（当然你也可以把它刷到其他硬件上）。它的特点是：

轻量级： 非常省资源，可以在资源有限的 IoT 设备上运行。
实时性： 能够快速响应外部事件，控制硬件。
易用性： 提供 Web IDE，可以通过浏览器直接编写和上传代码。
JavaScript 语法： 使用标准的 JavaScript 语法，方便前端工程师上手。
社区支持： 拥有活跃的社区，可以找到各种示例和库。

Espruino 的硬件核心通常是 STM32 系列的微控制器，你可以把它看作是一个迷你的 Arduino，但是运行的是 JavaScript。

Espruino 的初体验：点亮 LED

咱们先来个简单的例子，用 Espruino 点亮一个 LED。假设你已经有一个 Espruino 板子，并连接了一个 LED 到板子的某个引脚（比如 A1）。

// 设置 A1 引脚为输出模式
pinMode(A1, "output");

// 点亮 LED
digitalWrite(A1, 1); // 1 代表高电平，点亮 LED

// 稍等 1 秒
setTimeout(function() {
  // 关闭 LED
  digitalWrite(A1, 0); // 0 代表低电平，关闭 LED
}, 1000);

这段代码很简单，先用 pinMode 函数设置 A1 引脚为输出模式，然后用 digitalWrite 函数控制引脚的电平。1 代表高电平，0 代表低电平。setTimeout 函数用于延迟 1 秒后关闭 LED。

你可以通过 Espruino Web IDE 将这段代码上传到你的 Espruino 板子上，然后你就会看到 LED 亮起 1 秒钟后熄灭。

Espruino 的进阶玩法：读取传感器数据

除了控制 LED，Espruino 还可以读取各种传感器的数据。比如，我们可以读取一个温度传感器（比如 DS18B20）的数据。

// 引入 OneWire 和 DS18B20 库
var ow = require("OneWire");
var sensor = require("DS18B20");

// 创建 OneWire 对象，并连接到 A1 引脚
var oneWire = new ow(A1);

// 函数：读取温度
function getTemperature() {
  sensor.search(oneWire, function(devices) {
    if (devices.length > 0) {
      sensor.getTemp(oneWire, devices[0], function(temp) {
        console.log("温度: " + temp + "°C");
      });
    } else {
      console.log("未找到 DS18B20 传感器");
    }
  });
}

// 每隔 5 秒读取一次温度
setInterval(getTemperature, 5000);

这段代码首先引入了 OneWire 和 DS18B20 库，这两个库封装了与 DS18B20 传感器通信的细节。然后，我们创建了一个 OneWire 对象，并连接到 A1 引脚。getTemperature 函数用于读取温度，并将其打印到控制台。setInterval 函数用于每隔 5 秒调用一次 getTemperature 函数。

Espruino 的高级技巧：事件驱动编程

Espruino 支持事件驱动编程，这意味着你可以编写代码来响应外部事件，比如按钮按下、传感器数据变化等。

// 连接按钮到 B1 引脚
// 当按钮按下时，执行以下代码
setWatch(function(e) {
  console.log("按钮被按下了！");
  // 你可以在这里添加其他操作，比如控制 LED
}, B1, { edge: "rising", debounce: 50, repeat: true });

这段代码使用 setWatch 函数来监听 B1 引脚的上升沿（即按钮按下）。当按钮按下时，setWatch 函数会调用回调函数，回调函数会将 "按钮被按下了！" 打印到控制台。edge: "rising" 指定监听上升沿，debounce: 50 指定防抖时间为 50 毫秒，repeat: true 指定重复监听。

第三幕：Johnny-Five，Node.js 的硬件盟友

Johnny-Five 是一个 Node.js 的框架，专门用于控制硬件。它的特点是：

基于 Node.js： 可以利用 Node.js 强大的生态系统。
跨平台： 支持多种硬件平台，包括 Arduino、Raspberry Pi 等。
易用性： 提供简洁的 API，方便控制硬件。
模块化： 提供丰富的模块，可以方便地控制各种传感器和执行器。
社区支持： 拥有活跃的社区，可以找到各种示例和库。

Johnny-Five 需要运行在 Node.js 环境中，这意味着你需要一个可以运行 Node.js 的设备，比如 Raspberry Pi。然后，你可以通过 USB 连接 Arduino 到 Raspberry Pi，并使用 Johnny-Five 来控制 Arduino。

Johnny-Five 的初体验：闪烁 LED

咱们先来个简单的例子，用 Johnny-Five 控制 Arduino 上的 LED 闪烁。

// 引入 johnny-five 库
const { Board, Led } = require("johnny-five");

// 创建一个 Board 对象，代表 Arduino 板子
const board = new Board();

// 当板子准备好后，执行以下代码
board.on("ready", () => {
  console.log("Arduino 板子准备好了！");

  // 创建一个 Led 对象，连接到 13 号引脚
  const led = new Led(13);

  // 让 LED 闪烁
  led.blink(500); // 500 毫秒闪烁一次
});

这段代码首先引入了 johnny-five 库，然后创建了一个 Board 对象，代表 Arduino 板子。board.on("ready", ...) 用于在板子准备好后执行回调函数。在回调函数中，我们创建了一个 Led 对象，连接到 13 号引脚。led.blink(500) 用于让 LED 闪烁，闪烁频率为 500 毫秒。

Johnny-Five 的进阶玩法：控制舵机

除了控制 LED，Johnny-Five 还可以控制各种执行器，比如舵机。

// 引入 johnny-five 库
const { Board, Servo } = require("johnny-five");

// 创建一个 Board 对象，代表 Arduino 板子
const board = new Board();

// 当板子准备好后，执行以下代码
board.on("ready", () => {
  console.log("Arduino 板子准备好了！");

  // 创建一个 Servo 对象，连接到 9 号引脚
  const servo = new Servo(9);

  // 让舵机转动到 90 度
  servo.to(90);

  // 稍等 2 秒
  board.wait(2000, () => {
    // 让舵机转动到 0 度
    servo.to(0);
  });
});

这段代码首先引入了 johnny-five 库，然后创建了一个 Board 对象，代表 Arduino 板子。board.on("ready", ...) 用于在板子准备好后执行回调函数。在回调函数中，我们创建了一个 Servo 对象，连接到 9 号引脚。servo.to(90) 用于让舵机转动到 90 度。board.wait(2000, ...) 用于延迟 2 秒后执行回调函数，回调函数用于让舵机转动到 0 度。

Johnny-Five 的高级技巧：使用 Firmata 协议

Johnny-Five 通过 Firmata 协议与 Arduino 通信。Firmata 是一个通用的协议，用于在软件和硬件之间进行通信。你可以通过 Arduino IDE 将 Firmata 固件上传到 Arduino 板子上，然后就可以使用 Johnny-Five 来控制 Arduino 了。

第四幕：Espruino vs Johnny-Five：谁更适合你？

Espruino 和 Johnny-Five 都是很棒的 JavaScript IoT 运行时，但是它们各有优缺点。

特性	Espruino	Johnny-Five
运行环境	单片机	Node.js
资源消耗	低	高
实时性	高	相对较低
学习曲线	简单，JavaScript 语法	相对复杂，需要了解 Node.js
硬件支持	Espruino 板子，部分其他 STM32 板子	Arduino, Raspberry Pi, BeagleBone 等
适用场景	资源有限的设备，实时性要求高的场景	资源充足的设备，需要利用 Node.js 生态系统的场景
开发方式	Web IDE，命令行	Node.js 开发环境
是否需要额外硬件	硬件本身就是一个完整的板子，有时不需要	需要额外的运行 Node.js 的设备（如树莓派）

总结一下：

如果你想快速上手，而且你的设备资源有限，或者你需要很高的实时性，那么 Espruino 可能是更好的选择。
如果你已经熟悉 Node.js，而且你的设备资源充足，或者你需要利用 Node.js 强大的生态系统，那么 Johnny-Five 可能是更好的选择。

第五幕：实战项目：智能家居控制系统

咱们来个实战项目，用 Espruino 或 Johnny-Five 构建一个智能家居控制系统。这个系统可以控制灯光、温度、湿度等，并可以通过 Web 界面进行控制。

1. 硬件准备：

Espruino 板子或 Arduino + Raspberry Pi
LED
温度传感器 (DHT11/DHT22)
继电器 (用于控制灯光等)
Web 服务器 (可以用 Node.js 搭建)

2. 软件架构：

硬件层： Espruino 或 Arduino 代码，用于控制硬件。
通信层： 使用 MQTT 协议进行通信。
服务器层： Node.js 服务器，用于接收和发送数据。
Web 界面： HTML/CSS/JavaScript，用于控制硬件。

3. 代码实现（简化版，仅供参考）：

Espruino 端代码：

// 引入 DHT11 库
var dht = require("DHT11");

// 连接 DHT11 传感器到 A1 引脚
var sensor = dht.connect(A1);

// 函数：读取温度和湿度
function getTemperatureAndHumidity() {
  sensor.read(function(a) {
    if (a.temp !== undefined) {
      console.log("温度: " + a.temp + "°C, 湿度: " + a.rhum + "%");
      // 在这里可以将数据通过 MQTT 发送到服务器
    } else {
      console.log("读取 DHT11 传感器数据失败");
    }
  });
}

// 每隔 5 秒读取一次温度和湿度
setInterval(getTemperatureAndHumidity, 5000);

Node.js 服务器端代码：

// 引入 MQTT 库
const mqtt = require('mqtt');

// 连接到 MQTT 服务器
const client  = mqtt.connect('mqtt://your_mqtt_broker');

// 订阅主题
client.subscribe('temperature');
client.subscribe('humidity');

// 监听消息
client.on('message', function (topic, message) {
  // message is Buffer
  console.log(topic + ": " + message.toString());
  // 在这里可以将数据存储到数据库，或者发送到 Web 界面
});

Web 界面代码：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>智能家居控制系统</title>
</head>
<body>
  <h1>温度: <span id="temperature">--</span> °C</h1>
  <h1>湿度: <span id="humidity">--</span> %</h1>

  <script>
    // 使用 WebSocket 连接到服务器
    const socket = new WebSocket('ws://your_web_server');

    // 监听消息
    socket.onmessage = function (event) {
      const data = JSON.parse(event.data);
      document.getElementById('temperature').textContent = data.temperature;
      document.getElementById('humidity').textContent = data.humidity;
    };
  </script>
</body>
</html>

这个项目只是一个简单的示例，你可以根据自己的需求进行扩展。比如，你可以添加更多的传感器和执行器，或者使用更复杂的算法来控制硬件。

第六幕：总结与展望

JavaScript 在 IoT 领域的应用前景非常广阔。Espruino 和 Johnny-Five 都是很棒的工具，可以帮助你快速构建 IoT 应用。随着 JavaScript 技术的不断发展，相信未来会有更多的 JavaScript IoT 运行时出现，让我们可以更加方便地控制硬件，创造更加智能的世界。

今天的讲座就到这里，感谢大家的观看！希望大家能够从今天的讲座中有所收获，并能够动手尝试用 JavaScript 控制你的硬件！下次再见！

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