物联网设计 从原型到产品 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[英] 麦克依文（Adrian McEwen），卡西麦利（Hakim Cassimally） 著，张崇明 译

图书标签:

• 物联网
• 嵌入式系统
• 原型设计
• 产品开发
• 硬件设计
• 软件开发
• 通信协议
• 传感器
• 边缘计算
• 创新实践

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115376411

版次：1

商品编码：11598662

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-01-01

用纸：胶版纸

页数：282

正文语种：中文

编辑推荐

　　　　物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展，在互联网和移动互联网高速发展的时代，几乎所有行业都有数据联网的需求，联网设备已经不再局限于智能手机和电脑等，而会覆盖到交通物流、智能家居、工业检测和个人健康等各种领域。物联网也由此成为下一个推动世界高速发展的“重要生产力”，是继通信网之后的另一个万亿级市场。
　　本书由两位英国物联网技术专家合作编写，重点阐述了可以嵌入到物品中的计算机硬件，展示从原型系统设计与制作到成品制造与销售的全过程，适合从事物联网产品设计的软件工程师、Web开发人员、产品设计师、电子工程师和创客群体。即便是没有IT技术背景的读者，也能读懂本书大部分内容，对物联网这一激动人心的新兴技术有一个概貌性的了解。
　　

　　

内容简介

　　《物联网设计 从原型到产品》全面介绍了物联网装置从萌生想法到产品上市的全过程所需的各种知识和技能。主要内容包括：物联网概览，联网装置的设计原则，互联网的基础知识，原型系统的嵌入式软硬件、结构组件、在线组件的设计、开发或制作，嵌入式编程技术，物联网产品的商业模式，产品的生产制造过程，以及和物联网有关的道德伦理问题。
　　《物联网设计 从原型到产品》的主要目标读者是：面对伴随物联网时代而来的硬件创业大潮，想把握其中各种机会的创业者和技术人员；物联网相关领域的从业者；对物联网感兴趣的创客、艺术家和设计师；从事与物联网相关的创新活动的大学和中学师生。

作者简介

　　Adrian McEwen 物联网专家，Arduino官网的Ethernet库管理者，Howduino物联网课程讲习班的组织者之一，在英国各地教授Arduino相关的课程。他曾在利物浦市中心的各个建筑物屋顶上巡视，并把Arduino传感器嵌入到城市的基础设施之中。
　　Hakim Cassimally 物联网爱好者，科幻小说作家，Perl语言忠实粉丝。他还创建了一个斯坦福大学的人工智能分布式学习课程的学习小组。
　　张崇明 本科及硕士毕业于天津大学精密仪器与光电子工程学院，博士毕业于复旦大学计算机科学技术学院。在中兴通讯南京研发中心做过三年通信软件的开发。目前在上海师范大学信息与机电工程学院从事教学与科研工作。

精彩书评

　　★“如果你打算在业已到来的物联网时代把握住新的机遇，一定要看看这本书。”
　　——M.J.Loring

目录

第一部分　原型阶段
第1章　物联网概览
1．1　物联网的应用范例
1．2　物联网的概念
1．3　物联网出现的技术背景
1．4　有魔力的物品
1．5　物联网的创造者
1．6　小结
第2章　联网装置的设计原则
2．1　环境计算和宁静技术
2．2　用魔法作隐喻
2．3　隐私
2．3．1　保守秘密
2．3．2　谁的数据
2．4　联网装置的Web思维
2．4．1　小块松散组合
2．4．2　因特网上的一等公民
2．4．3　优雅降级
2．5　功能可供性
2．6　小结
第3章　因特网原理
3．1　因特网通信概览
3．1．1　IP
3．1．2　TCP
3．1．3　IP协议栈
3．1．4　UDP
3．2　IP地址
3．2．1　DNS
3．2．2　静态IP地址分配
3．2．3　动态IP地址分配
3．2．4　IPv6
3．3　MAC地址
3．4　TCP和UDP端口
3．4．1　示例：HTTP端口
3．4．2　其他常用端口
3．5　应用层协议
3．5．1　HTTP
3．5．2　HTTPS：加密的HTTP
3．5．3　其他应用层协议
3．6　小结
第4章　原型设计与制作概述
4．1　快速搭建原型
4．2　熟悉程度
4．3　成本与开发难度
4．4　原型和产品
4．4．1　修改嵌入式平台
4．4．2　原型结构和批量个性化定制
4．4．3　迁移到云端
4．5　开源与闭源
4．5．1　为何选择闭源
4．5．2　为何选择开源
4．5．3　混合使用开源和闭源
4．5．4　在大众市场项目中选择闭源
4．6　利用社区资源
4．7　小结
第5章　嵌入式装置的原型开发
5．1　电子电路基础
5．1．1　传感器
5．1．2　执行器
5．1．3　原型电路的演进路线
5．2　嵌入式计算基础
5．2．1　微控制器
5．2．2　片上系统
5．2．3　选择平台
5．3　Arduino
5．3．1　在Arduino上做开发
5．3．2　硬件相关的一些介绍
5．3．3　开放性
5．4　树莓派
5．4．1　外壳和扩展板
5．4．2　用树莓派做开发
5．4．3　硬件相关的一些说明
5．4．4　开放性
5．5　BeagleBone Black
5．5．1　外壳和扩展板
5．5．2　在BeagleBone上做开发
5．5．3　硬件相关的一些说明
5．5．4　开放性
5．6　Electric Imp
5．7　其他值得关注的平台
5．7．1　手机和平板电脑
5．7．2　插头计算：始终在线的物联网
5．8　小结
第6章　原型系统的结构设计与制作
6．1　准备工作
6．2　画草图，迭代和探索
6．3　非数字化的方法
6．4　激光切割
6．4．1　激光切割机的选择
6．4．2　软件
6．4．3　铰链和接头
6．5　3D打印
6．5．1　3D打印技术的类型
6．5．2　软件
6．6　数控铣削
6．7　现有物品的循环再利用
6．8　小结
第7章　原型系统在线组件的设计
7．1　开始使用API
7．1．1　API的混聚
7．1．2　Web数据抓取
7．1．3　合法性
7．2　编写新的API
7．2．1　Clockodillo
7．2．2　安全
7．2．3　API的实现
7．2．4　使用CURL进行测试
7．2．5　进一步的工作
7．3　实时响应
7．3．1　轮询
7．3．2　COMET
7．4　其他协议
7．4．1　消息队列遥测传输
7．4．2　可扩展通信和表示协议
7．4．3　受限应用协议
7．5　小结
第8章　嵌入式编程技术
8．1　内存管理
8．1．1　内存类型
8．1．2　最大程度地利用RAM
8．2　性能和电池寿命
8．3　库
8．4　调试
8．5　小结
第二部分　产品阶段
第9章　商业模式
9．1　商业模式简史
9．1．1　空间和时间
9．1．2　从手工制作到批量生产
9．1．3　因特网时代的长尾效应
9．1．4　以史为鉴
9．2　商业模式画布
9．3　商业模式的用途
9．4　常见模式
9．4．1　制造销售
9．4．2　订阅
9．4．3　定制化
9．4．4　成为一种关键资源
9．4．5　提供基础设施：传感器网络
9．4．6　获取提成
9．5　为物联网初创企业筹资
9．5．1　业余爱好项目和开源
9．5．2　风险投资
9．5．3　政府投资
9．5．4　众筹
9．6　精益创业
9．7　小结
第10章　生产制造阶段
10．1　你要生产什么
10．2　设计套件
10．3　设计印制电路板
10．3．1　软件选择
10．3．2　设计过程
10．4　制作印制电路板
10．4．1　蚀刻电路板
10．4．2　电路板的铣加工
10．4．3　第三方制作
10．4．4　装配
10．4．5　测试
10．5　批量生产壳体和其他固定物
10．6　认证
10．7　成本
10．8　扩展软件
10．8．1　部署
10．8．2　正确性和可维护性
10．8．3　安全
10．8．4　性能
10．8．5　用户社区
10．9　小结
第11章　道德伦理
11．1　描述物联网的特征
11．2　隐私
11．3　控制
11．3．1　混乱的控制
11．3．2　众包
11．4　环保
11．4．1　实体装置
11．4．2　电子电路
11．4．3　因特网服务
11．5　解决之道
11．5．1　把物联网作为解决方案的一部分
11．5．2　谨慎乐观
11．5．3　开放物联网的定义
11．6　小结

精彩书摘

　　前面在定义物联网概念时，把它和稍早出现的普适计算做了对比。我们可以继续把它和比尔·盖茨在1977年提出的著名愿景“让每个家庭以及每个桌面上都有一台计算机”做比较，还可以把它和更早出现的观念“计算机是一种非常昂贵，专供大学、有前瞻性视野的全球化大公司和军方使用的机器”做比较。总之，为了更清楚地理解物联网和它适用的范围，花一点时间，从历史发展的角度审视一下物联网是值得的。
　　最初，技术的最大驱动力是人们对食物、水、温暖、安全和健康等的基本需求。打猎、觅食、生火、建屋、筑堡和医疗都来源于这些需求。后来，因为这些技术所需的资源并不总是分布在人们期望的地点和时间，让人们和他们的财产、牲畜和其他资源能够移动的技术就应运而生。贸易就是随着货物被从丰富和便宜的地方运到该类货物稀少和价格高的地方发展起来的。贮藏可以看作是货物在时间上的移动，例如，在丰收季节，食物丰富且价格便宜，就将食物储存到价格高企的冬季。
　　语言的产生方便了技术的交流，从此信息也成为了一种重要的资源。旅行者可以在交换货物和服务的同时传递消息，口述的传统风俗使得信息可以在时间上和空间上传播。文字的发明使得信息的交流更加重要，从古代的哲学家和诗人到当代的作者，都可以通过自己的文字和自传让自己的生命得以留存。从书面文字，到电报、无线电广播、电视，再到数字化的信息，有越来越多的技术支持信息的流动和使用信息做有趣的事情。
　　但前面所述的人们的各种基本需求并没有因为信息时代的到来而消失，将来也不会。人们现在仍然需要吃饭喝水，需要光和热，需要爱情和友情。人们仍然需要椅子、衣服和鞋子，需要各种交通和交流方式以及娱乐方式。这些事物的外在形式和具体细节将来会有所变化，但它们所解决的各种需求并不会变。
　　随着技术的发展，出现了新种类的物件。电话、收音机、电视、计算机和智能手机都是电子时代的产物。和大多数新技术一样，这些装置刚出现的时候很贵，之后其价格会一路下降。需求驱动了价格的下降，研究促进了优化和小型化。最终，原本需要用一个专门的装置实现的功能，现在可以作为另一个装置的附属功能实现，这种做法的可能性和可行性现在都没有问题。电视屏幕最初在起居室里会占据很大空间，现如今，平板电视面板不仅更省空间，而且这项技术已经变得无处不在。能够显示电视节目的高清显示器可以被嵌入到门框中或厨房设备中，而小屏幕显示器则出现在音乐播放器和手机中。
　　和计算机的情况类似，嵌入到装置中的通用芯片的生产成本也已经变得非常低廉，以至于你的洗衣机中可内置一台搭载Linux的计算机，超市的收银机可在Windows系统中运行，你的视频播放器可能运行的是苹果公司OS X系统的某个版本。但就像我们在前面已经间接表明的，仅仅有计算能力不是构成物联网的充分的前提条件，我们要看这个计算能力是不是一方面与传感器和执行器这样的与现实世界互动的实物相关联，另一方面又与因特网相接。能与网络服务或其他数据消费者快速共享和处理信息是物联网的重要标志。
　　我们举个例子，看一下汽车中的计算机。现代的汽车使用数量众多的传感器，对油量、胎压和发动机的内部进行检测，用来确定汽车的运行状态。除了做诊断测试，当处理器发现诸如车轮抱死或转速失控等情况时，由计算机控制的刹车装置可以协助司机处理故障。虽然涉及的数据处理和分析可能非常复杂，但都是本地信息的处理，终究是由汽车制造商编程设定的。也许你的汽车会使用GPS确定你的位置，这就会产生来自外部的数据（不一定与因特网相关）。出于保险和防盗的目的，高端的车型可以向跟踪服务商报告位置信息。这种情况下，汽车搭载的计算设备不仅可以被动消费数据，也可以和外部服务交换信息。当汽车上搭载的计算机和因特网相连时（定时地或持续地相连），就有可能提供根据实时路况调整行车路线这样的服务。虽然你的车载GPS设备可能已经提供了这些行车路线数据，但现在你可以根据附近其他联网司机的行为，对数据进行聚合，采用“社交化路线规划”的方式，实时地调整行车路线。把汽车内部的数据接入因特网，并且对这些数据进行处理和分析，与其他数据聚合和混合之后，将会开启各种可能性。这些可能性不仅仅是各个相关领域中业已存在的可能性，也包括我们还没能想到的新的可能性。因此，当你把处理器嵌入到物品或家电中时，这是一个真正的改变；当你再把处理器接入因特网时，这又是一个真正的改变。我们有必要了解一下，后面这个改变为什么会在现在这个时代出现。
　　上世纪80年代末，当因特网走出学术圈和军事领域，第一个商业化的因特网服务提供商（ISP）开始运作时，早期的因特网商业用户可能使用搭载英特尔i486处理器的计算机上网。这个i486处理器当时差不多要值1500英镑，是一部小汽车的价钱。现如今，相同计算能力的处理器芯片大约只值0.5英镑，只有一根巧克力棒的价钱。快速增加的处理能力和伴随而来的成本下降不是什么新发现，其实就是广为人知的摩尔定律（英特尔公司的联合创始人提出的经验规则，认为一枚芯片上可以容纳的晶体管数量每18个月会增加一倍）。
　　上述芯片价格的差别不仅仅只是一个程度的问题，它既是量变也是质变。这是一个长尾现象，我们已经到达了一个性价比的最佳位置。这意味着，把物品接入因特网的成本已经降到了一个很低的程度，给物品添加网络或计算能力近似于选择哪种材料和漆料，例如是否选用稍贵一点儿的木饰板。无论哪种选择都会增加一点产品的成本，但对消费者而言，增加的价值可不只是一点点儿。当接入因特网需要花费数千磅时，我们不会考虑给物品增加联网能力，但现在这样做的成本只有几十便士，接入因特网就成为了一种可选的功能。
　　可见，计算能力的价格已经下降到了一个负担得起的程度，这还不是故事的全部。从洗衣机到汽车，电子产品的制造商们开始把通用的计算机处理器嵌入到他们的产品中，因为他们发现，很多情况下，这样做比设计和使用专用的芯片划算。这些通用平台拥有的大量编程和调试资源，对爱好者们和原型系统设计市场很有吸引力，进而促进了微处理器市场的快速增长（我们将在第4章和第5章中介绍相关内容）。
　　和过去相比，接入因特网也变得更便宜更方便了。过去我们上网是使用拨号连接，既贵又慢。现在在英国，76%的成人使用宽带上网，能持续保持网络连接。有线形式的以太网提供了即插即用的联网体验。现在多数的家用路由器也提供Wi-Fi功能，免去了到处拉网线的麻烦。
　　位置固定、有因特网接入能力的计算机用来工作或学习是很方便的，但它们常常被家庭中的男性和年轻成员所占据，主要用来浏览网页或玩游戏。既然现在全家人都可以舒服地在客厅沙发或各自的房间里上网，人们就对使用网络更有信心，倾向于更多地使用网络了。
　　联合国欧洲经济局（UNECE）关于性别和计算机使用率的统计
　　在没有固定网络连接可用的环境下，移动网络被广泛使用。因为联网的需求非常巨大，甚至诸如空白频谱网络这样不太成熟的解决方案也已开始使用。空白频谱网络利用已淘汰不用的模拟电视网络所占用的频谱空间，弥补了联网频谱资源供给不足的缺口。
　　另一个起作用的因素是因特网平台的日益成熟。早期的Web应用只能通过浏览器使用。Web 2.0作为一项前瞻性的技术，除了带来“Web富应用”外，也使得利用应用编程接口（API）进行编程变得更为流行了。除了用户，其他程序也都可以通过使用API与网络服务交互，使用网络服务提供的功能。这就形成了一个完备的生态系统，其他网站可以通过综合多个网络服务的方式构建适合手机应用程序和联网装置使用的新Web应用。
　　随着因特网服务的成熟，用来构建和调整扩展这些服务的工具也日益完善。诸如Python/Django和Ruby on Rails等Web服务框架都允许快速构建在线组件的原型。与此类似，诸如亚马逊Web服务（AWS）这样的云服务，就是一种方便调整扩展的解决方案，即随着服务受欢迎程度的增加，可以在使用的同时方便地进行扩展。在第7章“原型系统在线组件的设计”中，我们将介绍面向物联网应用的Web编程。
　　……

前言/序言

《智能互联：从概念到市场的创新实践》 第一章：连接的基石——传感器与执行器 在信息爆炸的时代，如何让物理世界与数字世界无缝对接，是构建智能未来的关键。本章将深入探讨物联网（IoT）感知层最核心的组成部分：传感器与执行器。我们将从最基础的原理出发，剖析各类传感器的技术特性、工作机制及其在不同应用场景下的选型考量。 1.1 传感器：感知世界的眼睛与耳朵 温度传感器： 从热敏电阻、热电偶到集成式数字温度传感器，我们将介绍它们的工作原理、精度、响应速度以及在环境监测、工业自动化、智能家居等领域的应用。例如，在家用恒温器中，精确的温度读数是实现节能舒适的基础；在食品冷链物流中，实时温度监控则关乎产品安全。 湿度传感器： 探讨电容式、电阻式以及更先进的微应变式湿度传感器的优劣，分析它们在农业灌溉、空气质量检测、工业生产过程控制中的关键作用。在温室大棚中，精准的湿度调节能显著提升作物产量和品质。 光照传感器： 介绍光敏电阻、光电二极管、光电晶体管等，并讲解它们如何用于环境光线检测、自动调光系统、安防监控等。智能照明系统通过感知环境光强度，自动调整灯光亮度，实现节能与舒适。 运动与位置传感器： 深入剖析加速度计、陀螺仪、磁力计（如IMU组合）、GPS模块、超声波传感器、红外传感器等的技术原理。我们将详细讲解它们在智能手机、可穿戴设备、无人驾驶、仓储物流、机器人导航中的应用，例如，通过IMU实现设备的姿态识别，GPS模块则为户外追踪和定位提供支持。 气体传感器： 涵盖各种气体检测原理，如半导体式、电化学式、催化燃烧式等，重点介绍它们在环境安全监测（如CO、CH4、VOCs）、工业气体泄漏检测、智能家居空气净化器中的应用。燃气泄漏报警器正是基于高灵敏度的气体传感器。 生物传感器： 探讨心率传感器、血氧传感器、血糖传感器等在健康监测、远程医疗、运动追踪中的重要性，理解它们如何将生物信号转化为可读数据。可穿戴健康手环中的心率监测功能，让用户随时了解自己的身体状况。 压力与力传感器： 分析压阻式、电容式、压电式传感器，探讨它们在称重、液位检测、轮胎压力监测、工业压力控制中的应用。智能体重秤利用压力传感器实现精准体重测量。 图像与视觉传感器： 介绍摄像头模块、CMOS/CCD传感器的工作原理，以及它们在智能安防、工业质检、人脸识别、自动驾驶感知系统中的核心地位。监控摄像头捕捉画面，为智能分析提供原始数据。 其他新兴传感器： 简要介绍声波传感器、味道传感器、生物识别传感器（指纹、虹膜）等前沿技术及其潜在应用。 1.2 执行器：将指令转化为行动 电机与驱动器： 详细介绍直流电机、交流电机、步进电机、伺服电机及其配套的驱动电路。我们将讲解它们如何用于机械臂的运动控制、自动门的开启与关闭、家用电器的自动化操作。智能门锁中的电机负责锁舌的伸缩。 继电器与开关： 阐述电磁继电器、固态继电器的工作原理，以及它们在电路控制、高低压隔离、大功率开关中的作用。智能插座利用继电器实现远程通断电控制。 阀门与泵： 探讨电磁阀、电动阀、水泵、油泵等在流体控制、自动化农业灌溉、工业流体输送中的应用。智能水龙头可以精确控制水量和温度。 LED与显示屏： 介绍LED作为发光元件，以及各种显示技术（LCD、OLED）在物联网设备信息呈现、用户交互中的作用。智能手表上的显示屏用于展示时间、通知和健康数据。 蜂鸣器与扬声器： 探讨声音报警器、音频播放设备在用户提示、告警通知、信息播报中的功能。智能音箱通过扬声器输出语音指令的响应。 通信执行器： （此处不展开具体类型，为避免与后续章节重复） 1.3 传感器与执行器的协同工作 本节将强调传感器与执行器之间的紧密联系，它们共同构成了物联网感知和执行的闭环。通过传感器收集环境数据，经过处理后，执行器根据指令做出相应的物理反应。例如，温度传感器检测到室内温度过高，发出信号给空调执行器，启动制冷模式。我们将探讨如何设计高效、可靠的传感器-执行器联动机制，确保系统的稳定性和响应速度。 第二章：数据流动的通道——通信技术 万物互联的核心在于“互联”，即信息的传输。本章将全面审视物联网通信领域各种主流及新兴技术，从短距离到远距离，从低功耗到高带宽，为不同场景下的连接需求提供解决方案。 2.1 短距离无线通信：近邻的低语 蓝牙（Bluetooth）： 详细介绍经典蓝牙（BR/EDR）与低功耗蓝牙（BLE）的区别与优势。BLE在功耗、配网、数据传输速率上的优化，使其成为智能家居、可穿戴设备、传感器网络的首选。我们将探讨BLE Mesh网络在构建大规模设备互联中的潜力。 Wi-Fi： 分析Wi-Fi在物联网中的应用，包括其高带宽、成熟生态，以及在智能家居、工业监控中的不足（功耗）。探讨Wi-Fi 6/6E等新标准对物联网连接性能的提升。 Zigbee： 深入讲解Zigbee协议栈的特点，包括其低功耗、低成本、高可靠性、支持大规模设备组网（Mesh）的能力。Zigbee在智能照明、智能门锁、家庭安防等领域的广泛应用将是重点。 Thread： 介绍Thread协议，它基于IP，专为低功耗、低功耗IP设备设计，旨在提供一个安全、可靠、低功耗的IP通信骨干网。Thread与Matter生态的结合将是未来智能家居发展的趋势。 NFC（Near Field Communication）： 讲解NFC的技术原理、通信距离、数据传输速率，以及在支付、门禁、标签读取、设备配对中的简便应用。 RFID（Radio-Frequency Identification）： 详细介绍RFID技术，包括其无源与有源标签、读写器的工作方式。RFID在库存管理、物流追踪、资产管理、身份识别等领域的优势将被深入剖析。 2.2 远距离无线通信：跨越鸿沟的呼唤 蜂窝通信（2G/3G/4G/5G）： 探讨蜂窝网络在物联网领域的演进，从早期的2G/3G为主的M2M通信，到4G LTE Cat-1/Cat-M1/NB-IoT的低功耗广域网（LPWAN）应用，再到5G的超高带宽、超低延迟特性如何赋能工业物联网、车联网等。 LoRa/LoRaWAN： 深入分析LoRa（Long Range）的物理层技术特点，以及LoRaWAN协议在构建大规模、低功耗、远距离物联网网络中的优势。LoRaWAN在智慧城市、环境监测、农业物联网、资产追踪等领域的应用案例将是重点。 NB-IoT/LTE-M： 详细介绍NB-IoT（Narrowband IoT）和LTE-M（LTE for Machines）作为运营商主导的LPWAN技术，它们在功耗、覆盖范围、成本、部署灵活性方面的特点，以及在智能抄表、智慧停车、物流追踪等领域的应用。 卫星通信： 简要介绍卫星通信在极端环境、偏远地区物联网部署中的作用，以及其在资产追踪、环境监测等领域的潜力。 2.3 有线通信：稳健的基石 以太网（Ethernet）： 尽管物联网强调无线，但以太网在工业自动化、数据中心、高带宽应用中仍是不可或缺的通信方式。我们将探讨PoE（Power over Ethernet）在简化布线和供电方面的优势。 RS-485/RS-232： 介绍工业串行通信标准，它们在工业现场、嵌入式系统中的稳定性、抗干扰性以及成本优势。 2.4 通信协议与标准：互通的语言 TCP/IP协议栈： 作为互联网的基础，TCP/IP协议栈在物联网通信中的重要性不言而喻。我们将探讨其在不同网络层级的应用。 MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）： 详细讲解MQTT作为一种轻量级的发布/订阅消息协议，如何在资源受限的物联网设备上实现高效、低功耗的消息传递。MQTT在设备远程控制、数据采集中的广泛应用将是重点。 CoAP（Constrained Application Protocol）： 介绍CoAP协议，它为受限设备提供RESTful服务，是HTTP的轻量级替代方案，特别适用于低功耗、低带宽的网络。 HTTP/HTTPS： 讨论HTTP/HTTPS协议在物联网设备与云平台之间进行数据交互的应用，以及其安全性考量。 Matter协议： 随着Matter标准的推广，我们将分析它如何统一智能家居设备的互操作性，打破品牌壁垒，为用户带来更便捷的体验。 第三章：数据的枢纽——嵌入式系统与微控制器 物联网的“大脑”和“神经系统”由嵌入式系统和微控制器（MCU）构成。本章将深入剖析这些核心技术，理解它们如何处理数据、执行指令、并连接到外部世界。 3.1 微控制器（MCU）：嵌入式世界的“小精灵” MCU的构成与工作原理： 详细解析CPU、内存（RAM/ROM）、I/O接口、定时器、中断控制器等MCU核心组成部分。 主流MCU架构： 介绍ARM Cortex-M系列（如STM32、ESP32）、AVR、PIC等主流MCU架构的特点、性能优势以及典型应用。 MCU的选型考量： 综合分析功耗、处理能力、内存大小、外设接口、开发生态、成本等因素，指导读者如何根据具体项目需求选择合适的MCU。 实时操作系统（RTOS）： 讲解RTOS在多任务管理、资源调度、实时性保障方面的作用。VxWorks、FreeRTOS、RT-Thread等RTOS的特点和适用场景将被深入探讨。 3.2 嵌入式系统设计：从硬件到软件 硬件平台设计： 电源管理： 探讨低功耗设计的重要性，包括休眠模式、唤醒机制、电压/频率调节等。 接口设计： SPI、I2C、UART、ADC、DAC等常用接口的原理及其在连接传感器、执行器、存储器时的作用。 PCB布局与布线： 强调EMC/EMI（电磁兼容/电磁干扰）设计、信号完整性、功耗优化等关键PCB设计原则。 外设扩展： SD卡、Wi-Fi/蓝牙模块、GPS模块等外设的接口与集成。 软件开发： 嵌入式C/C++语言： 深入讲解在嵌入式环境下进行编程的技巧，包括内存管理、指针操作、中断服务程序编写等。 驱动程序开发： 讲解如何编写驱动程序，使MCU能够与各种硬件外设进行有效交互。 固件（Firmware）开发： 阐述固件的生命周期，包括编译、烧录、调试、更新等过程。 通信协议栈的实现： 如何在MCU上实现MQTT、CoAP等物联网通信协议。 嵌入式Linux系统： 对于更复杂的物联网应用，如需要更强大的处理能力、更丰富的软件生态，将介绍嵌入式Linux系统的构建与开发，包括Bootloader、Kernel、Root Filesystem等。 3.3 开发工具与调试：保障产品质量 集成开发环境（IDE）： Keil MDK, IAR Embedded Workbench, STM32CubeIDE, VS Code (配合PlatformIO) 等常用IDE的介绍与使用。 调试工具： JTAG/SWD调试器、逻辑分析仪、示波器等硬件调试工具的原理和使用技巧。 版本控制系统： Git等版本控制系统在嵌入式软件开发中的应用，保障代码管理和协作。 第四章：智能的涌现——数据处理与分析 海量物联网设备产生的数据，如同未经雕琢的璞玉。本章将聚焦于如何从这些数据中提炼价值，实现智能化决策与服务。 4.1 数据采集与预处理：数据的“清洗” 数据格式化： 将原始传感器数据转换为标准格式，如JSON、Protocol Buffers等。 数据清洗： 识别并处理异常值、缺失值、重复值，确保数据质量。 数据转换： 单位转换、数据归一化、特征提取等，使数据更适合后续分析。 数据过滤： 根据应用需求，过滤掉冗余或不相关的数据。 数据聚合： 将分散的数据点进行汇总，形成更有意义的统计信息。 4.2 数据存储：为数据“安家” 嵌入式存储： SD卡、eMMC、Flash等在设备端的本地存储方案。 关系型数据库： MySQL, PostgreSQL等在云端或服务器端存储结构化数据的应用。 NoSQL数据库： MongoDB, Cassandra等在存储非结构化、半结构化数据方面的优势，以及其在大规模数据存储中的应用。 时序数据库（Time-Series Database）： InfluxDB, TimescaleDB等专为存储和查询时间序列数据设计的数据库，非常适合物联网场景。 数据湖/数据仓库： 介绍大规模数据存储与管理的理念，为复杂的数据分析奠定基础。 4.3 数据分析技术：从数据中“挖金” 统计分析： 描述性统计、推断性统计，用于理解数据的基本特征和规律。 机器学习（Machine Learning）： 监督学习： 回归（如预测温度）、分类（如识别设备状态）、聚类（如用户行为分析）。 无监督学习： 降维、异常检测（如设备故障预警）。 深度学习（Deep Learning）： 卷积神经网络（CNN）用于图像识别，循环神经网络（RNN）用于序列数据分析（如语音识别、时间序列预测）。 数据可视化： 使用图表、仪表盘等方式直观呈现数据分析结果，帮助用户理解复杂信息。Tableau, Grafana等可视化工具的应用。 实时数据分析： 流处理技术（如Apache Kafka, Apache Flink）在处理实时数据流、进行即时分析和响应方面的应用。 4.4 智能决策与模式识别：让数据“说话” 阈值告警： 基于预设阈值，当数据超出范围时触发告警。 模式识别： 识别数据中的特定模式，例如用户使用习惯、设备故障前兆。 预测性维护： 基于历史数据和机器学习模型，预测设备故障，提前进行维护。 优化控制： 利用数据分析结果，优化系统参数，提高效率、降低能耗。 个性化推荐： 根据用户行为数据，提供个性化的服务或产品推荐。 第五章：连接的生态——平台与云服务 海量设备需要一个统一的管理平台和强大的云服务作为支撑。本章将深入探讨物联网平台、云服务及其在整个物联网生态系统中的关键作用。 5.1 物联网云平台：连接的“中枢” 平台架构与功能： 介绍物联网云平台的典型架构，包括设备接入管理、设备影子（Device Shadow）、消息队列、数据存储、规则引擎、设备生命周期管理、OTA（Over-The-Air）升级等核心功能。 主流物联网云平台： 深入分析亚马逊AWS IoT、微软Azure IoT、谷歌Cloud IoT、阿里云IoT等主流云平台的特点、服务、定价模型以及应用场景。 私有化部署与边缘计算平台： 讨论在特定安全或合规要求下，选择私有化部署或边缘计算平台的优势。 5.2 设备接入与管理：让设备“听话” 设备身份认证与安全： 讨论TLS/SSL、OAuth、数字证书等安全机制，确保设备接入的安全性。 设备注册与配置： 自动化设备注册流程，远程配置设备参数，简化大规模部署。 设备影子（Device Shadow）： 讲解设备影子机制如何在云端维护设备的最后已知状态，实现设备离线时的通信和状态同步。 OTA（Over-The-Air）升级： 详细介绍OTA技术在远程更新设备固件、修复Bug、增加新功能方面的关键作用，以及其安全性和可靠性要求。 设备监控与诊断： 实时监控设备运行状态、收集设备日志，进行远程故障诊断与排查。 5.3 数据处理与分析服务：云端的大脑 云端消息队列： 负责海量设备消息的高效传输与缓冲。 数据存储与数据库服务： 利用云平台的数据库能力，存储和管理海量物联网数据。 云端计算与分析服务： 运用机器学习、AI服务，对云端数据进行深度分析，实现高级智能化功能。 规则引擎： 允许用户通过可视化界面或编程方式，定义数据处理规则和告警逻辑。 5.4 应用开发与集成：构建智能应用 API（Application Programming Interface）： 介绍平台提供的API，方便开发者与其他系统（如ERP、CRM、业务应用）进行集成。 SDK（Software Development Kit）： 为不同编程语言和平台提供的开发工具包，简化应用开发。 可视化应用构建工具： 某些平台提供的低代码/无代码工具，用于快速构建物联网应用界面和逻辑。 第三方服务集成： 与地图服务、支付服务、天气服务等第三方服务的集成，丰富物联网应用的功能。 5.5 物联网安全：守护数据与连接 端到端安全： 从设备到云，再到应用，构建全链路的安全防护体系。 数据加密： 传输加密（TLS/SSL）、存储加密，保护数据隐私。 访问控制： 精细化的权限管理，确保只有授权用户和设备能够访问资源。 安全审计与监控： 实时监控安全事件，进行安全审计，及时发现和响应安全威胁。 第六章：物联网的未来——趋势与挑战 物联网技术日新月异，不断涌现新的趋势和挑战。本章将展望物联网的未来发展方向，并探讨行业面临的突出问题。 6.1 前沿趋势： 人工智能（AI）与物联网（AIoT）的深度融合： AI将赋予物联网设备更强的感知、决策和自主学习能力，从智能家居到工业自动化，AIoT将带来革命性的变革。 边缘计算（Edge Computing）的普及： 将计算能力推向数据源附近，降低延迟，减少带宽占用，提高响应速度，特别适用于对实时性要求高的场景。 5G与物联网的协同： 5G的超高带宽、低延迟、海量连接能力将极大地推动车联网、工业互联网、智慧城市等领域的发展。 数字孪生（Digital Twin）的应用： 构建物理实体的虚拟模型，实现对实体状态的实时监控、模拟仿真和预测优化。 低代码/无代码开发平台的兴起： 降低物联网应用开发的门槛，加速创新和部署。 可持续发展与绿色物联网： 关注物联网设备的能耗、电子垃圾处理，以及在环境保护、能源管理方面的应用。 更强大的数据安全与隐私保护： 随着数据量的增长，数据安全和用户隐私将成为更重要的关注点。 6.2 面临的挑战： 互操作性与标准化： 不同厂商、不同协议之间的兼容性问题依然存在，亟需统一的标准来推动生态发展。 数据安全与隐私： 海量敏感数据的收集和传输，使得安全威胁和隐私泄露的风险增高。 部署与维护成本： 大规模物联网系统的部署、集成、维护和管理成本仍然较高。 人才短缺： 掌握物联网相关技术（硬件、软件、通信、数据分析、安全）的专业人才供不应求。 功耗管理： 尤其对于部署在偏远或电池供电的设备，如何实现长续航是关键挑战。 法规与伦理： 随着物联网应用的普及，数据所有权、算法偏见、就业影响等伦理和法律问题需要深入探讨和规范。 “数据孤岛”的打破： 如何有效地整合不同来源、不同格式的数据，打破信息孤岛，是实现真正智能化的关键。 总结 《智能互联：从概念到市场的创新实践》旨在为读者提供一个全面、深入的物联网技术视角。我们从连接的基石——传感器与执行器出发，循序渐进地探讨了数据流动的通道——通信技术，智能的涌现——嵌入式系统与微控制器，数据的枢纽——数据处理与分析，以及连接的生态——平台与云服务。最后，我们展望了物联网的未来趋势，并审视了行业面临的严峻挑战。希望本书能够启发读者深入思考，掌握构建智能化、互联化世界的关键技术与方法，共同推动物联网时代的创新与发展。

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读完这本书，我最大的感受就是作者对物联网行业的理解非常深刻，并且能够将这些深刻的理解转化为清晰易懂的文字。书中对于物联网的未来发展趋势的分析，让我对这个行业有了更宏观的认识。作者不仅仅关注当下，更着眼于未来，对人工智能、大数据等技术在物联网中的应用进行了深入的探讨，这让我意识到，学习物联网，不仅仅是掌握现有的技术，更重要的是要不断学习和拥抱未来的新技术。我尤其欣赏作者在探讨“物联网产品生命周期管理”时提出的观点，这让我明白了，一个成功的物联网产品，不仅仅是技术上的先进，更需要在整个生命周期中进行精心的规划和管理，从设计、开发、生产、销售，到后期的维护和升级，每一个环节都至关重要。

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这本书的封面设计相当有吸引力，采用了蓝白相间的色调，给人一种科技感和未来感。封面上“物联网设计：从原型到产品”这几个字体的选择也很巧妙，既有力量感又不失专业性。我当时是在书店的科技类书籍区闲逛时偶然看到它的，一开始只是被封面吸引，但当我翻开目录时，就被其中的内容深深地打动了。目录的条理清晰，从基础的概念讲解，到具体的硬件选择，再到软件开发和云平台接入，最后还涉及到了安全和商业化应用，几乎涵盖了物联网项目从零到一的全过程。我尤其对其中关于“原型开发中的关键技术”和“如何将原型有效地转化为可量产产品”的部分很感兴趣，这正是我目前在工作中遇到的瓶颈。感觉这本书不仅仅是理论的堆砌，而是充满了实践指导意义，提供了很多实操性的建议和案例分析。

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这本书的语言风格非常适合初学者，作者在解释复杂概念时，会使用大量生动形象的比喻，并且配以大量的流程图和示意图，让我能够更直观地理解。比如，在讲解传感器数据采集时，作者用了一个“小侦探收集情报”的比喻，非常形象地说明了传感器的工作原理和数据传输过程。而且，书中给出的每一个技术细节，都附有详细的参数说明和实际应用场景，这对于我这样的实践者来说，简直是宝藏。我曾尝试过自己搭建一些简单的物联网项目，但常常因为对细节把握不准而遇到各种问题，这本书就像是我的“救命稻草”，它能帮我解决很多在实际操作中遇到的疑惑。我特别喜欢它在介绍各种开发板和通信模块时，不仅仅是罗列参数，而是会分析它们的优缺点以及适用场景，这让我能够根据自己的项目需求做出更明智的选择。

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这本书的内容非常充实，不仅仅是理论知识，更重要的是它提供了大量的实践指导。我最喜欢的部分是关于“物联网安全”的章节，作者详细地讲解了物联网设备可能面临的各种安全威胁，以及如何采取有效的措施来保护设备和数据安全。这对于我这样注重数据安全的用户来说，非常重要。在实际操作中，我常常会忽略安全问题，而这本书的出现，让我意识到了安全的重要性，并为我提供了很多实用的安全防护建议。此外，书中还提供了很多关于如何进行物联网项目成本控制和盈利模式设计的思考，这些内容对于希望将物联网项目商业化的读者来说，无疑是非常有价值的。

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总的来说，这本书是一本非常优秀的物联网设计入门和进阶指南。它不仅适合初学者，也对有一定经验的从业者有很大的帮助。我尤其推荐那些正在考虑将自己的创意转化为实际物联网产品的人阅读这本书。作者的讲解深入浅出，逻辑清晰，让你能够一步步地掌握物联网设计的核心要领。书中关于“用户体验设计在物联网产品中的重要性”的章节，让我受益匪浅。它提醒我，在设计物联网产品时，不能仅仅关注技术的功能性，更要关注用户的需求和使用体验，只有这样，才能设计出真正受欢迎和成功的物联网产品。这本书的价值在于它能够激发读者的创新思维，并为他们提供实现创意的工具和方法。

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物流一如既往的快，支持京东

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很专业还没有好好看，正版书

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个人不太推荐这本书，基于的平台太小众

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很不错的书，好好学习，天天开心

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达到的主要学习目标

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正在研究物联网技术，这本从原型到实现非常全面。

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非常不错的，质量杠杠的，推荐购买。

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这个书买来想好好学学概念的东西。

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翻译的不是很好。书名起的好。