自己動手設計物聯網

自己動手設計物聯網 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

黃峰達 著
圖書標籤:
  • 物聯網
  • DIY
  • 嵌入式係統
  • Arduino
  • 樹莓派
  • 硬件設計
  • 軟件開發
  • 電子製作
  • 項目實踐
  • 智能硬件
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齣版社: 電子工業齣版社
ISBN:9787121290534
版次:1
商品編碼:11946585
包裝:平裝
開本:16開
齣版時間:2016-06-01
用紙:膠版紙
頁數:252
正文語種:中文

具體描述

産品特色

編輯推薦

★ 內容不專在某一方麵知識,專在“係統設計”

★ 運用目前的主流技術,將不同的領域聯通

★ 循序漸進,一步一步搭建一個完整的物聯網係統

★ 作者是物流網領域“全棧”工程師

★ 清晰展現瞭實際物聯網係統設計和實現思路


內容簡介

物聯網是一個跨領域的學科,涉及方方麵麵的知識,包括硬件、軟件、網絡、協議等,這些知識很難在一本書裏詳細展開。目前很多關於物聯網的圖書集中於射頻、ZigBee、WiFi、藍牙等硬件層級的構建。本書從自己動手打造一個物聯網齣發,旨在教會讀者如何從係統級彆、架構級彆去設計物聯網,從而掌握打造物聯網係統的全過程。

本書在講解的過程中遵循循序漸進的思想。首先,設計一個基於文本文件的物聯網係統,嚮讀者展示一個基本的物聯網體係。然後,實現以互聯網為基礎的物聯網係統,即以HTTP協議與Web編程為基礎的物聯網係統。最後,打造一個能結閤多個物聯網協議的物聯網係統。在這個過程中,讀者還將學會如何打造物聯網的相關應用——手機APP、溫度趨勢、網頁端控製等,以及如何打造智能、安全的物聯網係統的相關內容。

本書適閤對物聯網感興趣的創客、極客、程序員、設計師,對物聯網感興趣的大學、中學師生,以及想自己動手設計完整物聯網的相關從業人員。


作者簡介

黃峰達,畢業於西安文理學院電子信息工程專業,現就職於ThoughtWorks。長期活躍於開源軟件社區GitHub,並編寫有相當數量的物聯網相關開源軟件、維護物聯網相關資料。


專注於物聯網和前端領域,長期為InfoQ編寫《物聯網周報》,著有電子書《一步步搭建物聯網係統》、《GitHub 漫遊指南》,被CSDN授予前端博客專傢稱號。曾作為技術專傢,審閱英文版Packt齣版社的物聯網書籍《Learning Internet of Things》,並翻譯該書。


個人網站:https://www.phodal.com/

個人微信公眾號: phodal


精彩書評

物聯網是一個跨學科的新興領域。物聯網應用係統的設計和實現,涉及門類眾多的硬件、軟件和網絡通信知識。無論是技術選型還是具體的實現,設計者可能都需要麵對各種各樣的挑戰和睏難。作者運用目前主流的技術,用清晰流暢的錶述方式,嚮讀者呈現瞭物聯網係統設計和實現的實際過程。作者是Github上的活躍開發者,是物聯網領域的“全棧”工程師,他的設計和實現思路值得本書大多數的讀者去學習和藉鑒。


——張崇明,《物聯網設計:從原型到産品》譯者


在如今物聯網大熱的環境下,很多 APP 工程師不懂硬件,很多硬件工程師不懂雲,很多雲工程師不懂 APP。物聯網是不同技術高速公路的交匯點,這本書充當瞭立交橋的作用,將不同的領域連通,以實戰為主,由淺入深,幫助物聯網開發者快速學習物聯網這個交叉領域,是一本不錯的好書。


——黃銳,NodeMCU 開源項目創始人


近年來物聯網的概念逐漸走進人們的視野,基於物聯網的應用正在改變著我們的生活,越來越多的人們期待著它在未來的廣闊應用前景。這本書給我們打開瞭物聯網的大門,既從整體上呈現瞭物聯網的框架,又深入地剖析瞭物聯網所涉及的各種技術細節,如多種開發闆的應用實現和物聯網數據傳輸協議MQTT和CoAP的介紹等。更加難得的是,貫穿整本書的係統架構設計,展現瞭實際物聯網係統的設計和實現思路,使得這本書非常具備實戰價值。


——張龍,綠米聯創高級軟件工程師


目錄

第1章 概覽 1
1.1 物聯網發展曆史 1
1.2 物聯網概念 3
1.3 聯網――各式各樣的聯網設備 4
1.4 物聯網係統的核心是網絡 5
1.5 小結 6
第2章 一個極簡的物聯網:hello,world 8
2.1 數據的傳輸過程 9
2.1.1 將數據快遞到用戶手中 10
2.1.2 數據與服務中心 14
2.2 一個文本的物聯網 16
2.2.1 從瀏覽器到服務器 17
2.2.2 獲取數據與狀態 22
2.3 設備狀態改變 23
2.3.1 用Raspberry Pi來讀取數據 24
2.3.2 使用Raspberry Pi控製LED 28
2.4 小結 32
2.5 練習建議 33
2.6 問題迴顧 33
2.7 相關閱讀資料 33
第3章 分解物聯網係統 34
3.1 物聯網的層級結構 35
3.1.1 一個常見場景下的層級結構 35
3.1.2 理想的物聯網層級結構 38
3.1.3 與真實世界交互的物理層 41
3.1.4 物聯網的神經中樞――協調層 45
3.1.5 物聯網的核心――應用層 47
3.1.6 通信 49
3.2 小結 51
3.3 相關閱讀資料 52
第4章 基於Web的物聯網係統 53
4.1 Web應用架構 54
4.1.1 MVC 55
4.1.2 領域與適配器層 56
4.1.3 最小的HTTP API 57
4.1.4 RESTful API 58
4.2 數據持久化 63
4.2.1 數據庫簡介 63
4.2.2 連接MongoDB數據庫 65
4.3 視圖與應用層 76
4.3.1 視圖 76
4.3.2 控製層界麵 78
4.4 部署 84
4.5 小結 85
4.6 練習建議 86
4.7 相關閱讀資料 86
第5章 連接設備 87
5.1 連接控製器 88
5.1.1 一個重復的示例以及仿造API 89
5.1.2 Raspberry Pi + Arduino 90
5.1.3 Arduino與網絡模塊 94
5.1.4 NodeMCU 98
5.2 連接執行器 103
5.2.1 直接控製示例 103
5.2.2 間接控製示例 106
5.2.3 示例代碼 109
5.3 連接傳感器 111
5.3.1 讓API支持上傳傳感器數據 112
5.3.2 土壤濕度傳感器 114
5.3.3 溫度傳感器 115
5.3.4 數據閤並 121
5.4 小結 123
5.5 相關閱讀資料 123
第6章 物聯網應用示例 124
6.1 數據可視化 125
6.1.1 可視化用戶數據 127
6.1.2 儀錶盤 129
6.2 儀錶盤類型示例:溫度趨勢圖 130
6.2.1 移動設備上查看 139
6.2.2 使用Dashing 140
6.3 創建手機應用 146
6.3.1 Ionic簡介 147
6.3.2 趨勢圖 153
6.3.3 控製硬件 155
6.3.4 用藍牙來與硬件通信 158
6.4 使用AWS雲平颱構建物聯網 162
6.5 小結 167
6.6 相關閱讀資料 168
第7章 真正的物聯網:MQTT與CoAP協議 169
7.1 MQTT 171
7.1.1 MQTT消息訂閱示例 171
7.1.2 創建MQTT服務 174
7.1.3 整閤MQTT服務 179
7.1.4 MQTT-SN 189
7.2 CoAP 189
7.2.1 CoAP協議示例 191
7.2.2 創建CoAP服務 194
7.2.3 整閤CoAP服務 197
7.3 小結 200
7.4 相關閱讀資料 200
第8章 智能與安全 201
8.1 迴顧我們的物聯網係統 202
8.2 智能化 204
8.2.1 自然語言處理 204
8.2.2 機器學習之貝葉斯分類器 207
8.3 安全與隱私 209
8.3.1 網絡攻擊 209
8.3.2 認證 211
8.3.3 私有物聯網 212
8.3.4 隱私 212
8.4 小結 213
8.5 相關閱讀資料 214
附錄A Raspberry Pi快速指南 215
附錄B JavaScript基礎 217
附錄C Ionic簡單幫助文檔 228
附錄D 相關資源 233

精彩書摘

5.3 連接傳感器

傳感器測量的是真實世界的物理量,在測量完後,我們需要將這些數值上傳到服務器。這些數據提供給其他控製器或者協調層來處理、分析數據,並發齣相應的控製指令。如Oculus 公司在麵嚮開發人員的虛擬現實設備Oculus Rift 中采用瞭MPU6000六軸陀螺儀傳感器——融閤3軸陀螺儀、3軸加速器,傳感器檢測用戶頭部在空間中的運動情況,獲取其用於錶示空間鏇轉狀態的四元數與歐拉角,再分析這些數值上傳到計算機來控製屏幕中物體的狀態。同理,在手機上人們通過傾斜屏幕來玩遊戲也是這個原理。

需要注意的是,由於傳感器屬於電子元件,可能易受外界的一些乾擾。這時候會導緻測量結果不準確,並且導緻一些誤差,這可以通過一些算法來解決。因此在選用傳感器的時候需要注意一下傳感器適閤的工作環境,如環境溫度,以及其工作範圍等一些參數。如DS18B20的測溫範圍是從 -55℃~+125℃,固有測溫誤差1℃。在一些特殊的環境中,這些元件會相互影響,如當這個傳感器需要工作在100℃的時候,我們就需要考慮到升級其周邊元件。

5.3.1 讓API支持上傳傳感器數據

在那之前,我們的服務器需要能處理數據,這就意味著要先修改一下API。

如果你使用的是SQL數據庫,那麼你可能需要預先設計好這些用於存儲數據的字段。或者,有一個名為sensors的字段,用於存放所有的傳感器值。否則,你可能需要經常做數據遷移。而使用NoSQL數據庫就不存在這個問題。隻要我們以同樣的方式存儲數據,並以同樣的方式讀取數據即可。

因此我們需要更新UpdateData方法。原先,我們會從request的body中拿到led的值並判斷:

var payload = {user: req.params.user_id};

var data = {user: req.params.user_id, led: false};

if (req.body.led === true) {

data.led = true;

}

現在,我們假設客戶端返迴的數據是正確的,即不對其數據進行驗證。客戶端想要存儲什麼數據就存儲什麼數據,在讀取的時候返迴兩樣的數據。修改完後的代碼如下:

function updateData(req, res) {

var userId = req.params.user_id;

var payload = {user: userId};


var data = req.body;

data.user = userId;


db.find(payload, function (results) {

if (results.length > 0) {

db.update(data);

res.send({db: "update"});

} else {

db.insert(data);

res.send({db: "insert"});

}

});

}

直接將req.body的值賦予data,並將userId也保存瞭下來——為瞭以後查詢和修改。現在,讓我們來更新數據試試:

curl -X PUT -d '{ "led": true, "temperature": 33 }' -H "Content-Type: application/json" http://localhost:3000/api/14

curl -X PUT -d '{ "led": true, "temperature": 33, "sun":13 }' -H "Content-Type: application/json" http://localhost:3000/api/15

我們創建瞭兩個新的數據,一個是user為14,另一個是user為15,打開MongoDB的客戶端圖形界麵,會有如圖5-16所示的內容。

圖5-16 MongoDB返迴不同Key的結果

第二個對象比第一個對象多瞭一個sun的鍵值。對於物聯網應用來說,靈活的數據庫結構更容易加速我們的開發過程,並且方便擴展。

在我們完成這部分的擴展之後,就可以接上我們的傳感器並開始傳輸數據。


前言/序言




很久之前讀過一本關於芯片技術的書籍,在書的前言中作者講述瞭一個故事。大意是這位教授在某次講座中說到:“以後芯片的數量肯定是現在的幾十倍,到時候我們都會享受到各種芯片強大的計算能力。”


這時一位聽眾當場起來反駁他道:“難道這棟大廈也會安裝幾個芯片嗎?”隨後引來哄堂大笑。


十年後當這位教授再次來到這棟大廈開講座時,這裏已經安裝瞭不止幾十個芯片。每個門側都有一個門禁芯片,走廊裏麵各種傳感芯片負責感應溫度變化來檢測火情等。


反觀現在,如果我們說“以後電視、冰箱、空調甚至菜刀、鍋碗、窗戶都可以上網”,也一定會迎來不少人的嘲笑。但是我們依然有理由堅信——這些正在慢慢成為現實。


上過大學的人都有感觸,自行車、飯卡、女朋友,三者其一如果沒有弄丟過,那麼你的大學是不完整的。當手機不知道放在哪瞭,我們可以用朋友的手機撥通這個號碼,這樣就可以根據來電聲音找到手機。但是當鑰匙不知道放哪瞭,除瞭翻箱倒櫃地找之外,貌似沒有更好的辦法瞭。如果鑰匙也能夠接入網絡的話,那麼我們就可以輕鬆地定位鑰匙於韆裏之外。


互聯網的發展飛速地改變著世界,也改變著我們。而細看互聯網的發展你會發現,之前我們使用互聯網檢索信息,這時的互聯網連接的是“人與信息”,可以廣義地稱之為“人與物”。隨著QQ、微信、人人網等社交網站的興起,互聯網連接的是“人與人”。而下一個互聯網的發展方嚮則是連接“物與物”——我們稱之為物聯網。


小時候我們總會幻想有一個哈利?波特那樣的魔法世界,或者西遊記那樣的神話世界,而長大後我們則會暢想鋼鐵俠那樣的科幻世界。


下班後當你拖著疲憊的身體坐在地鐵上,拿齣手機更新自己的狀態為下班路上,這時電飯煲會自動開啓,裏麵的米飯進入蒸煮狀態,窗戶自動關閉,而空調自動打開並根據室內溫度調整到最適閤的溫度……不過最霸氣的當然還是每天早上,你睜開朦朧睡眼,大喊一聲“要有光”,於是整個屋子都亮瞭。


雖然如此便捷,但是你是一個保守派,於是你並沒有把root權限給它們,凡是都要親自做決定,這時打開E-mail將是你最忙的時候。


冰箱給你發來2封郵件,“牛奶不夠瞭,我已經查詢瞭各大商城和附近超市,建議從傢樂福訂購打摺促銷的純牛奶”,“提示:最新發現您的各項飲食指標不平衡,所攝取的食物中維生素C的含量偏低,是否購買半斤芹菜。”


床發來1封郵件,“最近七天睡眠質量圖錶如下……”


就連菜刀都發來瞭1封郵件:“我該磨瞭。”


而這一切天方夜譚似的故事正在工程師們的智慧和努力下成為現實。本書就講述瞭如何設計並構建一個完善的物聯網係統。


最初在網上瞭解Phodal是那篇在GitHub連擊300天的文章,按活躍度來講Phodal應該是國內最活躍的開源貢獻者瞭。


當作者Phodal告訴我,他的書要齣版瞭,讓我寫個序。我最初以為是Growth增長全棧,當他告訴我是關於物聯網的時候,確實有些吃驚。當我再重讀Phodal 的《編程之路》時發現,他不僅僅是一名前端加後端的全棧工程師,更是一位軟件加硬件的全能工程師。


去年Phodal曾嚮我問Flarum接口API的情況,當時我正在國內為Flarum布道,遂給他介紹瞭一下Flarum的源碼、接口、文檔,以及中文社區的建設情況。沒過幾天Phodal告訴我,他用Growth為Flarum做瞭一個全平颱的客戶端——iOS、Android、WinPhone、Windows、Mac、其他。但願有一天我傢的微波爐也可以在Flarum論壇發帖。


Phodal來寫這本物聯網的書,那麼注定這本書將是一本科普與實戰相結閤的進階讀物。裏麵不會有太多的名詞概念的解釋,更多的是如何設計,如何實現。


如果你是一名創客、極客,那麼這本書很適閤你。


Just enjoy it.






justjavac


Flarum中國社區創始人


2016年5月,天津






前 言




在最開始的時候,人們使用CGI來開發動態網頁。在那個時候,人們也使用CGI來開發一些聯網應用。早先及現有的物聯網應用使用Web技術作為基礎的技術,接著人們開始將一些不錯的協議使用在物聯網中,如MQTT。又有一些組織在製定一些協議,如CoAP。同時越來越多的國傢和組織在齣颱自己的標準。


幸運的是,這些技術都是依據現有的技術發展而來的。技術在過去的幾十年裏發生瞭快速的變化,但是它們的本質是解決問題。而問題並沒有發生快速的變化——還是一樣的問題,隻是我們有瞭更多可用的解決方案。


本書目標


本書不是一本詳細介紹物聯網係統的書籍,也不會和國內的一些教程一樣主要集中於射頻、ZigBee、WiFi、藍牙等。我相信這些知識你已經在其他書中學到過瞭,而這些書籍更多的是側重於硬件層級的構建,沒有從係統級彆、架構級彆對係統進行設計。設計這樣一個完整的係統,則是本書的核心。本書旨在教會用戶如何去設計的思想,以及如何打造物聯網係統的過程。至於係統底層硬件的實現細節則需要用戶去把握。


本書遵循循序漸進的思想,從設計一個極其簡單的物聯網係統,再到基於以互聯網為基礎的物聯網係統,最後打造瞭一個基於物聯網協議的物聯網係統。在這個過程中我們還將教會讀者打造物聯網的相關應用——手機APP、溫度趨勢、網頁端控製等。


由於設計這個物聯網係統本身有太多的知識點,並且涉及方方麵麵的知識,本書將盡可能地嚮讀者推薦一些擴展閱讀資料,並且建議讀者多多實踐。同時,由於章節間是一步步加深的關係,如果你在這其中遇到什麼問題可以及時與作者聯係。


目標讀者:對物聯網感興趣的創客、極客、程序員、設計師;對物聯網感興趣的大學、中學師生;想自己動手設計完整物聯網的相關從業人員。


為什麼是JavaScript


在思考著用哪門語言來編寫程序的時候,我考慮到瞭Python、Java、JavaScript。Python是我最喜歡的語言,JavaScript是我最擅長的語言,Java是我最常用(工作)的語言。它們都是非常不錯的跨平颱語言,它們都有廣泛的使用者。


如果考慮將其商業化,我會考慮使用Java語言。Java語言是一門“正統”的語言,即在國內的計算機科學領域,各個院校都將之列為必學語言。除去Java Web的流行帶來的需求,Android也增大瞭對Java語言的需求。由於Java語言是一門編譯語言,並且經過二十多年的發展,積纍瞭大量的技術和智慧,使得它相當穩定。因而多數企業都采用這門語言作為其主要語言。盡管Java語法簡單,但是語法卻比較煩瑣、開發效率低,並不利於我們錶述。


如果僅僅是考慮學習服務端,我會考慮使用Python來寫我們的物聯網係統。Python是一門簡單、易學、易懂的腳本語言,在科學計算領域非常受歡迎。並且,在書中的一些例子裏我會使用Python語言。Python語言富有錶現力,可以更容易地讓我們將自然語言轉換為機器語言。然而,對於讀者來說可能存在更多的學習成本。


So,JavaScript有什麼優點?無論我們使用Java還是Python語言來開發我們的物聯網應用,凡是涉及到網頁前端相關的內容,我們都需要JavaScript,這就足夠瞭!


那麼,為什麼我們不使用JavaScript來完成所有的這些工作呢?它有:


? Node.js框架——最流行的JavaScript服務端平颱,可以創建Web應用。


? Cordova框架——最流行的混閤應用框架,可以使用Web技術來開發手機應用(iOS、Android、Windows Phone等)。


這就意味著,我們可以用這門語言完成所有的開發任務——服務端、客戶端、移動應用。如果你想,也可以用這門語言完成硬件端的開發。三星推齣瞭可以適用於嵌入式設備的小型JerryScript,榖歌的兩名前員工推齣瞭適用於物聯網領域的軟件平颱Smart.js。並且已經有幾個開發闆,如Tessel 2、Espruino,可以讓你使用JavaScript為你的芯片編程。


其他語言


在服務端、客戶端和移動應用的例子裏,我們會用JavaScript、HTML、CSS來嚮讀者展示其中的原理。在硬件部分,我們會用C/C++語言。在Raspberry Pi上編程的時候,會使用Python。其他部分,如Dashborad和NodeMCU的介紹,會有一些Lua或者Ruby語言的例子。


我們之所以在Raspberry Pi上使用Python語言,不僅僅是因為使用Python語言更容易讀懂,而且在這個領域中主要使用的也是Python語言。同理於Dashboard的示例,我們使用瞭Dashing這個流行的框架,隻是因為它更容易上手,並且使用的人較多。這就意味著,在我們遇到問題的時候更容易解決。


我們並不希望這些語言會阻礙你前進。在適當的時候你可以先跳過這一部分——如Dashing,我們展示瞭如何自己去寫類似的界麵,使用這個框架隻是為瞭開發更快。隨後在真正使用它的時候去深入它們。


為瞭用而學習是最有效率的學習。


本書內容


如下所示,本書分為8個章節和4個附錄。


第1章 概覽


本章介紹瞭物聯網的曆史背景和相關技術,以及其與互聯網的關係。


第2章 一個極簡的物聯網:hello,world


本章以一個文本文件的數據為中心,快速搭建一個極簡的物聯網原型。其中將嚮讀者展示物聯網的一些基礎知識。


第3章 分解物聯網係統


本章將描述常用的物聯網係統架構,並對每一個層級進行詳細的描述和介紹。


第4章 基於Web的物聯網係統


本章將介紹常用API的模式RESTful,並將帶領讀者打造基於HTTP協議的物聯網係統。


第5章 連接設備


本章將介紹一些容易上手的設備,並將這些設備連接到物聯網。不僅可以控製LED,也可以上傳傳感器數據。


第6章 物聯網應用示例


本章將介紹用趨勢圖來顯示傳感器的數據,還將展示如何打造一個跨平颱的APP來控製物聯網設備。同時,還有使用一些當前的雲服務來降低開發難度。


第7章 實現超越互聯網的物聯網


本章將介紹MQTT、CoAP等物聯網協議,它們可以幫助我們更好地處理物聯網係統中的消息通信。


第8章 智能與安全


本章將關注於一些額外的話題,如安全、智能、私有化。


附錄


附錄提供瞭簡單的JavaScript入門指引、Ionic的一些介紹、物聯網資料及Raspberry Pi的初始化等。


代碼


本書的代碼都可以從Github上(https://github.com/phodal/iot-code)或者CSDN Code上(https://code.csdn.net/designiot/code)下載到。


代碼以MIT協議公開,你可以將其中的代碼用於你的開發或者項目中。如果你在這個過程中遇到一些問題,請在網頁上創建一個相關的Issues,以便我們能收到這個問題,並能幫助其他遇到同樣問題的人解決問題。


下麵是代碼的一些簡介,你也可以在相關的網頁上看到。


目錄 功能


手機APP 目錄下是Hybird應用相關代碼


儀錶盤 儀錶盤相關代碼


第2章 Nginx示例、Python基礎


第4章 基礎Web服務器代碼、RESTful服務代碼


第5章 硬件、傳感器示例、RESTful服務代碼


第6章 RESTful服務器代碼、Dashboard代碼


第7章 MQTT、CoAP協議的服務器代碼


第8章 自然語言處理示例


希望讀者沒有被上麵的知識點所睏擾到,知識點越多就說明越有挑戰性!難道不是嗎?


在綫資源


由於筆者本身是開源的重度參與者及物聯網的愛好者,並且這些資源可以時時更新。下麵是一些在我的GitHub上關於物聯網的相關資源。


1. https://github.com/phodal/awesome-iot 項目收集瞭各式各樣的物聯網資料——如框架、庫、操作係統、API、平颱、硬件等,大約每周會更新一次。


2. https://github.com/phodal/designiot 項目是筆者之前寫的《一步步搭建物聯網係統》,也是這本書的前身。


3. https://github.com/phodal/lan 項目是本書的物聯網係統中的原型,但是含有更多的知識點和模塊。


4. https://github.com/phodal/iot 項目是一個基於PHP語言的Laravel框架的最小物聯網係統。


5. https://github.com/phodal/iot-document 項目內容已經收錄到瞭本書的附錄中。


6. https://github.com/phodal/designiot-refs 項目將包含本書的一些擴展閱讀資料。


7. https://github.com/phodal/designiot-images 項目包含瞭本書的所有圖片——由於打印齣來的是黑白版的,可能會影響閱讀。


8. https://github.com/phodal/growth 項目則包含瞭讀者需要的Web開發的相關資料。


遇到問題


在閱讀本書的過程中,如果讀者遇到一些問題,可以通過以下方式與我聯係:


1. 郵箱: h@phodal.com


2. 微博: @phodal


3. QQ群: 348100589


4. 微信公眾號: Phodal


5. GitHub: @phodal(讀者如果在相關代碼上有問題,可以直接使用GitHub的Issue來提問)。


6. 論壇: http://bbs.designiot.cn/




《物聯網:從概念到實踐的探索之路》 在信息爆炸的時代,萬物互聯的浪潮以前所未有的速度席捲全球。從智能傢居到智慧城市,從工業自動化到精準農業,物聯網(IoT)已不再是遙不可及的科幻概念,而是切實改變我們生活、工作和感知世界方式的強大驅動力。本書旨在為讀者打開一扇通往物聯網世界的窗戶,深入剖析其核心理念、關鍵技術、發展趨勢以及在各個領域的廣泛應用,幫助您構建起對這個顛覆性技術的全麵而深刻的認知。 第一部分:物聯網的基石——概念與架構 物聯網的核心在於“連接”與“智能”。它指的是通過各種信息傳感設備,如傳感器、攝像頭、GPS等,按照約定的協議,與網絡相連,實現人與物、物與物之間的信息交換和通信,以實現智能化識彆、定位、跟蹤、監控和管理。本部分將為您詳細解讀物聯網的起源、演進曆程,以及其與傳統信息技術的區彆和聯係。 我們將深入探討物聯網的典型架構,通常分為感知層、網絡層和應用層。 感知層: 這是物聯網的“眼睛”和“觸角”,負責采集物理世界中的各種信息。我們將介紹各種傳感器的工作原理,包括溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、氣體傳感器、運動傳感器、壓力傳感器等,以及它們在不同場景下的應用。同時,也會涉及RFID(射頻識彆)技術、二維碼、條形碼等識彆技術,以及它們如何實現對物品的唯一標識和快速信息讀取。此外,我們還將探討攝像頭、麥剋風等感知設備在圖像和聲音信息采集中的作用。 網絡層: 這是物聯網的“神經係統”,負責將感知層采集到的海量數據傳輸到應用層進行處理和分析。本部分將重點介紹物聯網通信技術的多樣性,包括短距離通信技術(如藍牙、Wi-Fi、Zigbee、NFC)和長距離通信技術(如蜂窩網絡(2G/3G/4G/5G)、LoRa、NB-IoT、Sigfox)。我們將分析不同通信技術的優缺點,如功耗、傳輸速率、覆蓋範圍、成本等,以及如何根據具體應用場景選擇最閤適的通信方案。同時,也會涉及網絡協議(如TCP/IP、MQTT、CoAP)在物聯網中的作用,以及它們如何保證數據傳輸的可靠性和效率。 應用層: 這是物聯網的“大腦”,負責對感知層采集並經網絡層傳輸過來的數據進行處理、分析、存儲和展現,最終實現智能化服務和決策。我們將介紹雲平颱(Cloud Computing)在物聯網中的關鍵作用,如海量數據存儲、分布式計算、大數據分析、人工智能(AI)與機器學習(ML)的應用。您將瞭解到如何利用雲平颱實現設備管理、數據可視化、故障預測、智能控製等功能。同時,也會涉及邊緣計算(Edge Computing)的概念,以及它如何將計算能力部署到更靠近數據源的地方,以降低延遲、提高響應速度和減少網絡帶寬壓力。 第二部分:驅動物聯網發展的核心技術 物聯網的實現離不開一係列前沿技術的支撐。本部分將聚焦於驅動物聯網發展的關鍵技術,並進行深入的解析。 傳感器技術: 作為物聯網最基礎的感知單元,傳感器的性能直接決定瞭物聯網係統的“感知能力”。我們將從原理、類型、精度、功耗、成本等多個維度,全麵介紹當前主流的傳感器技術,並展望未來的發展方嚮,如微型化、智能化、多功能集成等。 通信技術: 物聯網的“互聯”屬性離不開高效可靠的通信網絡。本部分將對各種無綫通信技術進行詳細的對比分析,包括它們的特點、適用範圍、技術演進以及在物聯網中的具體部署方式。例如,我們將深入探討5G技術如何賦能低延遲、大連接的物聯網應用,而NB-IoT和LoRa等低功耗廣域網技術又如何滿足特定場景的需求。 數據處理與分析技術: 海量、異構的物聯網數據對處理和分析技術提齣瞭巨大挑戰。我們將介紹大數據技術在物聯網中的應用,包括數據采集、清洗、存儲、挖掘和可視化。同時,也將重點闡述人工智能(AI)和機器學習(ML)在物聯網中的角色,如模式識彆、異常檢測、預測分析、智能決策等,它們是實現物聯網“智能化”的關鍵。 嵌入式係統與微控製器: 物聯網設備的核心往往是嵌入式係統。我們將探討微控製器(MCU)、微處理器(MPU)等在物聯網設備中的作用,以及它們如何實現設備的計算、控製和通信功能。瞭解嵌入式係統的基本原理和開發流程,對於理解物聯網設備的運作至關重要。 安全與隱私技術: 隨著物聯網設備的激增,數據安全和用戶隱私保護成為日益嚴峻的挑戰。本部分將深入探討物聯網安全麵臨的風險,包括設備層安全、網絡層安全和應用層安全,以及相應的防護措施,如加密技術、身份認證、訪問控製、安全審計等。 第三部分:物聯網的廣泛應用與發展趨勢 物聯網技術正在深刻地改變著各行各業,並不斷催生新的商業模式和服務。本部分將帶領您領略物聯網在不同領域的精彩應用,並展望其未來發展趨勢。 智能傢居: 從智能音箱、智能燈光、智能傢電到傢庭安防係統,物聯網正在讓我們的傢變得更加便捷、舒適和安全。我們將探討智能傢居係統如何通過互聯互通,為用戶提供個性化的生活體驗。 智慧城市: 物聯網在提升城市管理效率、改善民生服務方麵發揮著舉足輕重的作用。我們將分析智慧交通、智慧能源、智慧環保、智慧安防等在智慧城市建設中的應用,以及它們如何通過數據驅動,提升城市的宜居性和可持續性。 工業物聯網(IIoT): 工業4.0的核心驅動力之一便是工業物聯網。我們將深入探討IIoT在智能製造、預測性維護、供應鏈優化、生産流程自動化等方麵的應用,以及它如何幫助企業提升生産效率、降低運營成本、增強競爭力。 智能醫療: 物聯網技術正在推動醫療健康領域的深刻變革。我們將介紹可穿戴健康設備、遠程醫療、智能醫院管理等在智能醫療中的應用,以及它們如何改善醫療服務的可及性、效率和質量。 智能農業: 物聯網技術為現代農業帶來瞭革命性的變化。我們將探討精準灌溉、智能施肥、病蟲害監測、環境控製等在智能農業中的應用,以及它們如何提高農作物産量、降低資源消耗、實現可持續農業發展。 其他領域: 除上述領域外,物聯網在零售、物流、能源、教育等眾多領域也展現齣巨大的潛力。我們將對這些應用進行簡要介紹,幫助讀者拓寬視野。 未來展望: 在對物聯網的概念、技術和應用進行深入剖析的同時,本部分也將積極展望物聯網的未來發展趨勢。我們將探討以下幾個關鍵方嚮: 邊緣智能的興起: 隨著數據量的爆炸式增長和對實時處理的需求日益迫切,邊緣計算將扮演越來越重要的角色,將智能分析能力推嚮更靠近數據源的設備端。 AI與物聯網的深度融閤: 人工智能將成為物聯網的“大腦”,進一步提升物聯網係統的智能化水平,實現更高級彆的自主決策和優化。 更強大的連接能力: 6G等新一代通信技術的發展將為物聯網帶來更快的速度、更低的延遲和更廣泛的連接,為更復雜的應用場景提供支撐。 數據安全與隱私保護的持續加強: 隨著物聯網應用的普及,數據安全和用戶隱私將成為社會關注的焦點,相關的技術和法規也將不斷完善。 行業標準的建立與統一: 隨著物聯網生態的成熟,行業標準的建立將有助於促進不同廠商設備之間的互聯互通,推動物聯網的規模化發展。 人機交互的自然化: 語音、手勢等更自然的人機交互方式將成為物聯網設備的主流,進一步提升用戶體驗。 本書特色: 本書旨在以清晰易懂的語言,深入淺齣的方式,為讀者呈現物聯網的全貌。我們力求避免過多的技術術語堆砌,而是通過豐富的案例和生動的圖示,幫助讀者理解抽象的概念。無論您是初學者,希望對物聯網有一個初步的瞭解,還是技術從業者,希望深入研究某個技術領域,亦或是對物聯網的應用前景充滿好奇的探索者,本書都將是您寶貴的參考。 通過閱讀本書,您將能夠: 建立對物聯網的係統性認知: 從宏觀概念到微觀技術,形成完整的知識體係。 理解物聯網的核心技術原理: 掌握感知、網絡、平颱、AI等關鍵技術。 洞察物聯網在各行業的應用: 瞭解物聯網如何賦能傳統産業,創造新的價值。 把握物聯網的未來發展趨勢: 預測技術走嚮,為未來的學習和發展指明方嚮。 激發創新靈感: 發現物聯網在您自身領域中的潛在應用和創新機會。 物聯網的時代已然來臨,它不僅僅是一項技術,更是一種連接、一種智慧、一種改變未來的力量。希望本書能成為您探索這段激動人心的旅程的可靠嚮導。

用戶評價

評分

我購買這本書,是希望它能夠成為我在物聯網學習道路上的一個堅實起點。我承認自己在這方麵還是個新手,對於各種概念和技術都有些模糊。我希望這本書能夠從最基礎的物聯網概念講起,逐步深入,建立起我對於整個物聯網生態係統的宏觀認識。我期待書中能夠詳細介紹物聯網的構成要素,比如感知層、網絡層、應用層,以及它們各自的功能和作用。同時,我也希望能夠瞭解一些主流的物聯網通信技術,例如Wi-Fi、藍牙、Zigbee、NB-IoT等等,以及它們各自的優缺點和適用場景。如果書中能夠提供一些關於如何選擇和配置物聯網開發闆的建議,以及如何使用一些常見的物聯網開發工具和平颱,那將大大降低我的入門門檻。我希望通過這本書的學習,能夠建立起對物聯網的基本認知,並為後續更深入的學習打下堅實的基礎。

評分

這本書的封麵設計真的很有吸引力,簡潔而又不失科技感,一眼就能讓人聯想到那些充滿未來感的智能傢居和便捷生活。書名“自己動手設計物聯網”更是直接點明瞭核心,對於我這種對物聯網充滿好奇,卻又苦於無從下手的人來說,簡直就是福音。我一直很想瞭解物聯網到底是如何工作的,那些看似神奇的智能設備背後隱藏著怎樣的技術邏輯。我希望這本書能夠帶領我一步步揭開物聯網的神秘麵紗,讓我明白從傳感器選擇到數據傳輸,再到應用開發的全過程。特彆期待書中能有一些實際的案例分析,最好是那種從零開始,手把手教你搭建一個簡單物聯網係統的教程。畢竟,“自己動手”這四個字,是讓我最感到興奮的,它意味著我不再是旁觀者,而是可以成為創造者。我渴望能夠通過這本書,掌握一些基礎的編程知識,瞭解一些常用的物聯網平颱和協議,甚至能自己動手組裝一些小玩意兒,比如一個能夠遠程控製燈光的智能開關,或者一個可以監測室內溫度濕度的傳感器節點。我明白這可能需要一定的學習麯綫,但我相信這本書的指導會讓我少走彎路,能夠更有效地學習和實踐。

評分

對於一本以“設計”為核心的物聯網書籍,我最期待的是能夠獲得一些關於“如何思考”的指導,而非僅僅是“如何操作”。我希望這本書能夠幫助我建立起一套係統的物聯網設計思維框架。例如,在麵對一個具體的應用場景時,我應該如何去分析需求,如何去定義關鍵的技術指標,如何去權衡成本與性能,如何去選擇最適閤的物聯網技術棧。書中是否會講解一些通用的設計模式,或者一些解決常見物聯網設計挑戰的策略?我希望能夠從中學習到如何進行物聯網係統的原型設計,如何進行有效的測試和驗證,以及如何根據實際反饋進行迭代優化。我特彆想知道,對於一些復雜的物聯網項目,作者是如何進行模塊化設計和係統集成的。如果書中能夠提供一些關於物聯網項目管理的建議,比如如何進行團隊協作,如何進行項目進度把控,那將是錦上添花。

評分

我購買這本書的初衷,主要是被“設計”這個詞所吸引。我一直認為,物聯網不僅僅是把各種設備連接起來,更重要的是如何通過巧妙的設計,讓這些連接真正解決現實問題,提升生活品質。我希望這本書能夠深入探討物聯網係統的架構設計,包括如何選擇閤適的硬件平颱,如何設計可靠的數據采集方案,以及如何構建安全高效的數據傳輸通道。我很想瞭解不同類型的物聯網應用,例如智慧農業、智能交通、工業自動化等,它們在設計理念和技術實現上有什麼異同。此外,書中能否提供一些關於物聯網安全性的思考和實踐方法?畢竟,物聯網的普及也帶來瞭新的安全隱患,瞭解如何防範這些風險至關重要。我希望這本書能夠不僅僅停留在技術層麵,更能引導我去思考物聯網設計的倫理和社會影響,如何讓物聯網技術更好地服務於人類,而不是製造新的隔閡和問題。如果書中能夠包含一些成功的物聯網産品設計案例,分析其設計思路和成功要素,那將對我非常有啓發。

評分

這本書的名字讓我聯想到很多關於未來智能生活的暢想,我希望它能帶我走進一個更加智能、更加便捷的時代。我一直對那些能夠通過手機APP遠程控製的傢電充滿好奇,也對那些能夠自動調節環境的智能係統心馳神往。我希望這本書能夠解釋清楚,這些看似“聰明”的設備背後,究竟是如何實現智能化的。是不是需要復雜的算法?數據是如何被收集和處理的?又或者,它們是如何實現相互之間通信和協作的?我期待書中能夠用通俗易懂的語言,將一些高深的物聯網技術原理,比如傳感器技術、網絡通信協議、雲計算、大數據分析等,清晰地呈現在我麵前。我希望能夠瞭解到,從一個想法到一個可用的物聯網産品,究竟需要經曆哪些關鍵的步驟。如果書中能夠包含一些關於如何選擇和使用不同類型傳感器的指南,以及如何進行簡單的數據可視化,那將對我非常有幫助。

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發貨速度很快發貨速度很快

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很有用

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東西不錯啊,,,實惠,好,,,

評分

很簡單清楚的一本書,物聯網的整個框架梳理的很好很清晰

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到貨速度很快

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寫的不錯,通俗易懂

評分

送給朋友的,他拿他公司給員工看瞭,評價都不錯!包裝發貨都?!

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還可以,慢慢學,要學的東西很多。

評分

入門看的書,很多講的比較淺。

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