IoT開發實戰 CoAP捲 物聯網與網絡協議核心技術開發教程書籍 REST MQTT協議 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

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• CoAP
• REST
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• 協議
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• 網絡協議
• 嵌入式
• 教程

店鋪： 雲聚算圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111577805

商品編碼：17212493770

 

基本信息

作者： 徐凱   

叢書名： 物聯網核心技術叢書

齣版社：機械工業齣版社

ISBN：9787111577805

上架時間：2017-9-27

齣版日期：2017 年9月

開本：16開

版次：1-1

所屬分類：計算機

目錄

前言 

第1章 物聯網與網絡協議1

1.1 本章主要內容1

1.2 物聯網與IP2

1.2.1 IPv42

1.2.2 IPv62

1.2.3 6LoWPAN3

1.3 物聯網與 6

1.3.1 6

1.3.2 REST風格6

1.4 物聯網與CoAP7

1.4.1 CoAP8

1.4.2 RFC文檔匯總8

1.5 物聯網與MQTT協議10

1.5.1 MQTT協議10

1.5.2 MQTT主題10

1.5.3 MQTT服務質量11

1.6 本章小結12

第2章 物聯網與開源硬件13

2.1 本章主要內容13

↓展開全部內容

前言

為何寫作本書

幾年前我作為一名嵌入式工程師參與瞭一個關於低功耗車載終端的研發項目，該低功耗車載終端中包含一個GPS模塊和一個GPRS(2G)模塊，工程師們希望通過少的能量消耗把終端的GPS坐標上傳至Web服務器中。雖然需求直截瞭當，但是在開發的過程中卻齣現瞭各種各樣的分歧。例如傳輸協議采用UDP還是TCP，有的工程師認為UDP沒有連接過程，傳輸時間更短，有的工程師認為TCP更加可靠而UDP也許會齣現“丟包”現象。經過多次爭論終選擇瞭UDP傳輸加自定義重傳的方式。所謂自定義重傳，就是車載終端把相同的數據包按照一定的時間間隔連續傳輸三次，每個數據包都包含一個遞增的子序號，服務器通過子序號來剔除重復內容。通過增加這種容錯機製似乎解決瞭UDP的“缺陷”，但是由於終端設備采用單嚮傳輸方式，並不要求服務器返迴響應，所以終端根本不知道它上傳的數據是否被正確處理。

在項目開發的過程中，工程師們在終端設備與Web平颱的銜接方式的選擇上也齣現瞭不少分歧。在定製應用層協議時嵌入式工程師更喜歡二進製協議，但對於Web開發工程師來說JSON和XML纔是他們所擅長的內容。因此，Web開發工程師單獨做瞭一個UDP套接字服務，使終端設備可以把二進製內容轉化為JSON格式的數據包，再把這個JSON數據包“POST”到一個服務器。此時對於Web開發工程師來說，設備其實是在提交錶單。

經過工程師們的不斷努力，這個低功耗車載終端如期完成。但是項目完成之後我不禁思考：這個項目是不是可以做得更好一點，是不是可以打破嵌入式工程師和Web開發工程師的技術鴻溝，是不是有更好的應用協議可以滿足項目需求，是不是低功耗終端也可以提交錶單？查閱瞭眾多資料之後，我找到瞭CoAP。

迴想碩士畢業之後我“執著”地成為一名專注於物聯網的軟件工程師，而我本科和碩士的專業都與機械工程相關。與其他計算機或電子專業不同，機械工程特彆強調規範和標準，所以設計過程必須嚴格遵守規範。雖然錶麵上這顯得異常死闆，但是這種規範卻大大提高瞭係統的互換性，節約瞭開發成本。在這種理念的指導下，我總是先尋找標準解決方案而不是隨時隨地準備“造輪子”。CoAP是一個由IETF（Inter Engineering Task Force，互聯網工程任務組）組織編寫的麵嚮低功耗設備的物聯網應用層協議，協議編號為RFC 7252。我非常高興找到瞭應用“標準”，而不是又找到瞭一組“輪子”。

CoAP有很多優點，而這些優點正好可以解決上文提到的低功耗車載終端所遇到的問題：

1）CoAP傳輸層協議采用UDP，對於終端來說UDP的確可以減少一部分能耗。

2）CoAP采用請求/響應工作模式，當終端設備發送CoAP請求之後，服務器將返迴響應碼，終端通過響應碼可以判斷服務器的處理結果。

3）CoAP包含重傳機製，不用再重新設計重傳方法。

4）CoAP參考瞭的大量成功經驗，如CoAP請求方法、CoAP選項定義和CoAP響應碼等，所以Web開發工程師也可以非常容易地掌握CoAP。

CoAP可以幫助低功耗智能終端接入網絡，通過這種標準協議也可以降低物聯網係統的開發難度，尤其可降低物聯網Web平颱的開發難度。對於應用CoAP的終端設備來說，同樣會遵守REST標準，使用類似的資源描述方法，使用相同的請求方法，應用相同的JSON數據包。對於物聯網Web平颱來說，處理一次終端設備的數據上傳和處理一次Ajax錶單提交同樣容易。

我個人喜歡閱讀技術圖書，通過閱讀圖書可以係統地掌握一門新技術，我也希望本書可以幫助讀者熟練掌握CoAP，並把它應用於物聯網係統中。

目標讀者

本書適閤物聯網愛好者、嵌入式工程師和Web開發工程師。

對於物聯網愛好者而言，本書的示例可以讓你更快地熟悉物聯網係統。本書包括很多與物聯網係統相關的基礎知識，通過這些基礎知識的學習可以加深你對物聯網係統的理解。通過本書中的多個動手示例，你可以掌握物聯網係統的調試方法。

對於嵌入式工程師而言，本書可以幫助你從不同角度瞭解低功耗設備如何連接網絡。通過CoAP的學習可以從另一個角度熟悉。CoAP和都是設備連接網絡的常見手段。

對於Web開發工程師而言，可以從另一個角度瞭解設備如何提交“錶單”，通過學習CoAP你會發現低功耗終端設備也可以很流暢地接入係統，而不需要做多餘的協議轉換。

如何閱讀本書

本書的主要內容大緻分為三部分：

部分：第1～3章。第1章介紹與物聯網應用直接相關的各種協議，這些協議包括IP、6LoWPAN協議、IEEE 802.15.4協議、、MQTT協議和CoAP等；第2章介紹與物聯網應用相關的開源硬件Arduino和樹莓派，無論是Arduino還是樹莓派都是開源硬件領域的“明星産品”，在這些硬件平颱上可以快速實現CoAP；第3章與前麵兩章不同，該章通過多個示例詳細介紹與CoAP息息相關的網絡協議—IP、UDP、TCP和，掌握這些協議是學習CoAP的基礎。 

 

《智能終端架構設計與應用開發》 內容簡介： 本書深入探討瞭智能終端的底層架構設計、操作係統適配、驅動程序開發、係統級優化以及麵嚮各類應用場景的開發策略。隨著物聯網（IoT）、移動互聯網以及人工智能技術的飛速發展，智能終端已成為連接物理世界與數字世界的關鍵樞紐。從掌上設備到嵌入式係統，再到專用智能硬件，理解其核心架構並掌握高效的開發技巧，是構建下一代智能服務的基石。本書旨在為讀者提供一個全麵、深入且實用的指導，幫助開發者構建高性能、高可靠性、低功耗且功能豐富的智能終端産品。 第一部分：智能終端核心架構解析 本部分將從宏觀和微觀兩個層麵，為讀者揭示智能終端的內在運作機製。 第一章：智能終端概述與發展趨勢 1.1 智能終端的定義與分類： 詳細闡述智能終端的內涵，區分智能手機、平闆電腦、智能穿戴設備、智能傢居終端、工業控製終端、車載信息娛樂係統等，並分析它們在功能、形態、應用領域上的差異。 1.2 智能終端的核心組件： 剖析智能終端的硬件構成，包括但不限於處理器（CPU、GPU、NPU）、內存（RAM、ROM）、存儲設備（eMMC、UFS、SD卡）、通信模塊（Wi-Fi、藍牙、蜂窩網絡、NFC）、傳感器（加速度計、陀螺儀、GPS、光綫傳感器、壓力傳感器等）、顯示屏、攝像頭、音頻設備、電源管理單元（PMIC）等。深入介紹各組件的工作原理、性能指標以及相互協作的關係。 1.3 智能終端軟件棧分層： 介紹典型的智能終端軟件架構，從最底層到最上層，包括硬件抽象層（HAL）、內核層（Kernel）、中間件層（Middleware）和應用層（Application）。分析各層的功能、職責以及接口定義，為後續的開發打下基礎。 1.4 智能終端的曆史演進與未來展望： 迴顧智能終端從早期PDA到現代智能手機的發展曆程，探討技術革新（如RISC-V架構、柔性屏、AR/VR集成）如何驅動終端形態和功能的演變，並預測未來智能終端在智能化、互聯化、個性化方麵的發展趨勢。 第二章：操作係統選型與內核定製 2.1 主流智能終端操作係統的對比分析： 詳細對比Android、iOS、Linux（包括Embedded Linux、RT-Thread等）、Windows IoT等主流操作係統在架構、生態係統、開發工具、授權模式、性能特點、資源占用、適用場景等方麵的優劣。 2.2 Linux內核在智能終端中的應用： 深入講解Linux內核的架構（進程管理、內存管理、設備驅動模型、文件係統、網絡協議棧等），特彆關注其在嵌入式和移動設備上的適配與優化。 2.3 實時操作係統（RTOS）的選擇與應用： 介紹FreeRTOS, Zephyr, RT-Thread等RTOS的特點，分析其在資源受限、實時性要求高的智能終端場景下的優勢，並講解其任務調度、 IPC機製、內存管理等核心概念。 2.4 內核編譯與定製化： 指導讀者如何獲取操作係統內核源碼，進行交叉編譯，配置內核參數以適應特定硬件平颱。重點講解驅動程序的加載、內核模塊的開發與管理、以及如何優化內核以提升性能和降低功耗。 第三章：硬件抽象層（HAL）與驅動程序開發 3.1 HAL的設計理念與作用： 闡述HAL層作為操作係統與硬件之間的橋梁，其屏蔽硬件差異、統一接口、提高係統可移植性的重要性。 3.2 Linux設備驅動模型深入理解： 講解Linux內核中的字符設備、塊設備、網絡設備驅動模型，以及平颱總綫、I2C、SPI、USB等常用總綫驅動的開發框架。 3.3 傳感器驅動開發實戰： 以常見的傳感器（如加速度計、陀螺儀、光綫傳感器）為例，演示如何編寫、注冊和調試Linux設備驅動，以及如何通過sysfs接口暴露驅動功能給用戶空間。 3.4 通信模塊驅動開發： 講解Wi-Fi、藍牙、蜂窩模塊等復雜通信設備的驅動開發要點，包括固件加載、接口調試、AT命令交互等。 3.5 Android HAL接口開發： 針對Android係統，詳細介紹其HAL設計，包括HIDL（Hybrid Development Interface Language）、AIDL（Android Interface Definition Language）等接口定義與實現方式，以及如何為特定硬件實現框架層接口。 第二部分：智能終端係統級優化與安全 本部分將聚焦於提升智能終端的整體性能、用戶體驗和安全性。 第四章：係統性能優化策略 4.1 功耗管理與優化： 深入分析智能終端的功耗來源（CPU、屏幕、通信模塊、傳感器等），介紹CPU頻率調頻（DVFS）、GPU頻率調頻、應用休眠、低功耗模式、電源管理IC（PMIC）配置等優化手段。講解如何使用性能分析工具（如`powerprofile`，`wakelock`）定位功耗瓶頸。 4.2 內存管理與優化： 講解Linux/Android內存管理機製（虛擬內存、頁麵置換、OOM Killer等），分析內存泄漏和內存碎片問題。介紹內存分析工具（如`valgrind`，`dumpsys meminfo`），並指導讀者如何進行內存優化，如減少內存占用、優化數據結構、使用內存池等。 4.3 CPU與進程調度優化： 介紹CPU調度器（如CFS、SCHED_FIFO/RR）的工作原理，分析進程優先級、I/O調度對係統響應速度的影響。講解如何通過調整進程優先級、優化算法、使用異步操作等方式提升CPU利用率和係統響應速度。 4.4 啓動速度優化： 分析智能終端的啓動流程，包括Bootloader、Kernel、System Server、應用啓動等階段。指導讀者如何通過精簡內核、優化驅動加載、延遲非關鍵服務啓動、優化App冷啓動等方式縮短啓動時間。 4.5 係統穩定性與可靠性增強： 探討常見的係統崩潰、ANR（Application Not Responding）、死鎖等問題，並介紹如何通過日誌分析、異常捕獲、Watchdog機製、進程保活等技術提高係統的穩定性。 第五章：智能終端安全防護 5.1 操作係統安全機製： 深入剖析Linux/Android的安全模型，包括用戶權限管理（Linux Userspace、SELinux/App Sandbox）、文件係統權限、進程隔離、沙箱機製、SELinux策略配置等。 5.2 數據加密與安全存儲： 講解對稱加密、非對稱加密、哈希算法在智能終端中的應用。介紹Android Keystore System、TEE（Trusted Execution Environment）等安全硬件機製，以及如何安全地存儲敏感數據（如密鑰、用戶憑證）。 5.3 通信安全： 講解TLS/SSL協議在數據傳輸中的應用，如何保證數據在傳輸過程中的機密性、完整性和認證性。介紹Wi-Fi、藍牙等無綫通信的安全認證機製（WPA2/3、Pairing）。 5.4 應用安全加固： 探討常見的應用安全漏洞（如SQL注入、XSS、緩衝區溢齣），介紹代碼混淆、反編譯保護、簽名校驗、運行時安全檢測等加固技術。 5.5 OTA（Over-The-Air）更新安全： 講解安全OTA更新的流程，包括固件簽名校驗、更新包完整性驗證、迴滾機製等，確保固件更新過程的安全可靠。 第三部分：麵嚮應用的開發與集成 本部分將聚焦於如何基於智能終端平颱開發各類應用，並與雲端服務進行集成。 第六章：嵌入式Linux應用開發 6.1 C/C++與Shell腳本編程： 強調C/C++語言在嵌入式開發中的重要性，講解其在係統底層、高性能計算、驅動開發中的應用。介紹Shell腳本在係統自動化、腳本化任務中的作用。 6.2 常用嵌入式開發框架與庫： 介紹Qt for Embedded, GTK+, LVGL等GUI開發框架，以及libcurl, openssl等網絡通信庫、JSON/XML解析庫、數據庫（SQLite）等常用第三方庫的使用。 6.3 多進程與多綫程編程： 講解Linux下的進程間通信（IPC）機製（如管道、消息隊列、共享內存、Socket）和綫程同步與互斥（如互斥鎖、信號量）技術，以構建高效、響應迅速的應用。 6.4 係統服務與守護進程開發： 指導讀者如何開發和管理係統後颱服務，使其能夠長期穩定運行，響應係統事件或執行定時任務。 第七章：Android應用開發與係統集成 7.1 Android開發基礎： 講解Android SDK、Activity、Fragment、Service、Broadcast Receiver、Content Provider等四大組件，以及Intent、UI布局、數據存儲（SharedPreferences, SQLite, Room）等核心概念。 7.2 Android係統級服務開發： 介紹如何利用Android Binder機製開發自定義係統服務，以及如何通過AIDL與應用程序進行跨進程通信，實現更深層次的係統功能擴展。 7.3 Android應用性能優化： 講解Android應用開發中的性能優化技巧，如UI渲染優化（避免過度繪製）、內存優化、網絡請求優化、後颱任務管理、啓動速度優化等，並介紹Profile工具的使用。 7.4 Android與硬件交互： 演示如何通過Android SDK提供的API（如Camera API, SensorManager, LocationManager）或HAL接口，實現與底層硬件設備的交互。 7.5 Android App安全防護： 講解Android應用的安全風險，如權限濫用、數據泄露、逆嚮破解等，並介紹代碼混淆、簽名校驗、安全加固等防護手段。 第八章：跨平颱開發與框架應用 8.1 跨平颱開發概述： 介紹跨平颱開發的概念及其優勢，如降低開發成本、提高開發效率。 8.2 常用跨平颱開發框架： 詳細介紹Flutter、React Native、Qt等流行的跨平颱開發框架，分析它們的架構、UI渲染機製、性能特點、生態係統和適用場景。 8.3 移動端與Web/後端服務集成： 講解如何利用HTTP、WebSocket等通信協議，實現移動應用與後端服務器之間的數據交互。介紹RESTful API的設計原則和常見的數據格式（JSON, XML）。 8.4 物聯網設備與雲平颱交互： 重點介紹智能終端作為物聯網設備，如何通過MQTT, CoAP等協議與雲平颱進行通信，實現數據上報、遠程控製、設備管理等功能。本書將在這一部分重點講解這些協議在實際應用中的開發實踐，但不會深入到協議本身的理論細節，而是側重於如何在智能終端上高效地實現這些通信。 結論： 《智能終端架構設計與應用開發》是一本集理論深度與實踐廣度於一體的開發教程。通過本書的學習，讀者將能夠全麵掌握智能終端的底層架構、操作係統原理、驅動開發、係統優化、安全防護以及各類應用開發技術。無論您是希望深入理解智能手機、平闆電腦等移動設備，還是緻力於開發嵌入式係統、智能傢居、工業控製等領域的中高端智能終端，本書都將為您提供寶貴的知識財富和實踐指導，助您在快速發展的智能終端領域脫穎而齣，成為一名優秀的智能終端開發者。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書，我最先被“IoT開發實戰”這個詞吸引。作為一名在物聯網領域摸爬滾打多年的開發者，我深知理論知識的紮實和實戰經驗的重要性。這本書以CoAP為核心，輔以REST和MQTT，聽起來就是一本能夠填補我在網絡協議這一關鍵環節的空白的寶藏。我特彆希望能在這本書中找到CoAP協議的深度解析，例如它的報文結構、交互模式、選項的設計原理，以及在資源受限設備上的優勢所在。同時，我也期待書中能給齣一些與CoAP相關的開發實踐，比如如何利用現有的CoAP庫來構建物聯網應用，如何進行性能優化，以及如何處理CoAP通信中的一些常見問題。將CoAP與REST和MQTT進行橫嚮對比，分析它們各自的適用場景和優劣勢，並給齣一些混閤使用或遷移的建議，這對我來說會非常有啓發。我希望這本書能夠不僅僅停留在概念介紹，而是能夠提供切實可行的開發指導和代碼片段，讓我在實際項目中能夠遊刃有餘地運用CoAP技術。

評分☆☆☆☆☆

我之前在工作中接觸過一些物聯網項目，雖然能夠完成基本的功能，但在底層網絡協議的理解上一直感覺有些欠缺，尤其是對於像CoAP這樣專門為資源受限設備設計的協議，瞭解得不夠深入。這本書的名字，尤其是“CoAP捲”和“物聯網與網絡協議核心技術開發教程”，讓我覺得它正是我所需要的。我希望它能係統地介紹CoAP協議的設計理念、報文格式、傳輸機製，以及與HTTP等協議的區彆和優勢。同時，我也很期待書中能夠提供一些實際案例，展示如何在不同的物聯網場景下應用CoAP，例如智能傢居、工業自動化、智慧城市等。書中提到的REST和MQTT協議也與我的工作息息相關，如果能將CoAP與它們進行詳細的對比分析，並指導如何在同一個項目中整閤使用，那將非常有價值。我尤其希望書中能包含一些關於CoAP安全性的討論，以及如何實現可靠的數據傳輸和設備管理。總的來說，我希望這本書能夠幫助我從更宏觀的角度理解物聯網通信架構，並掌握CoAP這一核心技術，提升我的物聯網開發能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名稱“IoT開發實戰 CoAP捲”瞬間吸引瞭我，因為我一直緻力於物聯網設備的開發，並且在實際工作中遇到瞭不少與網絡協議相關的挑戰。CoAP協議，作為專為物聯網設計的輕量級協議，其重要性不言而喻，但我之前對它的理解僅停留在錶麵，缺乏係統的學習和實踐。這本書的齣現，讓我看到瞭一個深入瞭解CoAP的絕佳機會。我希望書中能詳細闡述CoAP的通信模型、請求/響應模式、觀察機製等核心概念，並提供清晰易懂的圖示和流程圖。此外，作為一本“實戰”書籍，我更期待它能提供豐富的代碼示例，涵蓋不同開發平颱（如Arduino、樹莓派等）上使用CoAP協議進行設備通信的實現細節，以及如何構建CoAP服務器和客戶端。書中提及的REST和MQTT協議，也都是物聯網領域的熱門技術，如果能將CoAP與它們進行對比分析，並給齣在不同場景下的最佳實踐建議，那將極大地拓展我的知識視野。我期待這本書能夠成為我物聯網開發道路上的一本重要參考書。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計非常簡潔大氣，書名“IoT開發實戰 CoAP捲”一下子就抓住瞭我的眼球，讓我對物聯網的開發充滿瞭好奇。我一直對CoAP協議在物聯網中的應用很感興趣，但市麵上相關的中文書籍並不多，大部分都是一些零散的資料或者英文文獻，閱讀起來比較吃力。當我在書店看到這本書時，仿佛找到瞭救星。它的副標題“物聯網與網絡協議核心技術開發教程書籍 REST MQTT協議”更是讓我眼前一亮，說明這本書不僅會深入講解CoAP，還會提及REST和MQTT這些我同樣非常關注的協議，這簡直是一站式學習的絕佳選擇。從書名上來看，這本書應該會涵蓋CoAP的原理、在實際物聯網項目中的應用、與REST和MQTT的對比以及如何進行相關的開發。我期待它能提供一些具體的代碼示例和開發指南，幫助我快速上手CoAP的開發，解決我在實際項目中遇到的問題。這本書的厚度適中，拿在手裏感覺很紮實，紙張的質量也很好，印刷清晰，排版閤理，這些細節都讓我覺得這是一本用心製作的書籍。我非常看好這本書，希望它能為我的物聯網學習之路提供堅實的理論基礎和實踐指導。

評分☆☆☆☆☆

我是一名剛入物聯網開發領域不久的新手，一直在尋找一本能夠係統地學習物聯網核心網絡協議的書籍。“IoT開發實戰 CoAP捲”這個書名讓我覺得它可能正是我的“菜”。我瞭解到CoAP協議在物聯網中應用廣泛，尤其是在功耗和資源受限的設備上，所以我非常渴望能深入理解它的工作原理。我期待這本書能夠用最直觀的方式講解CoAP的通信流程，比如客戶端如何嚮服務器發送請求，服務器如何響應，以及CoAP的觀察機製是如何工作的。同時，我也希望書中能夠提供一些簡單的代碼示例，讓我能夠親手搭建一個CoAP通信的物聯網小項目。雖然書中也提到瞭REST和MQTT，但我更希望能通過這本書，重點理解CoAP的獨特性和優勢，以及它與HTTP協議的不同之處。如果這本書能夠包含一些關於CoAP安全方麵的基礎知識，以及如何處理一些常見的網絡問題，那將對我的學習非常有幫助。我相信這本書能夠為我打下堅實的物聯網網絡協議基礎。