物聯網設計 從原型到産品 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[英] 麥剋依文（Adrian McEwen），卡西麥利（Hakim Cassimally） 著，張崇明 譯

圖書標籤:

• 物聯網
• 嵌入式係統
• 原型設計
• 産品開發
• 硬件設計
• 軟件開發
• 通信協議
• 傳感器
• 邊緣計算
• 創新實踐

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115376411

版次：1

商品編碼：11598662

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2015-01-01

用紙：膠版紙

頁數：282

正文語種：中文

編輯推薦

　　　　物聯網是繼計算機、互聯網和移動通信之後的又一次信息産業的革命性發展，在互聯網和移動互聯網高速發展的時代，幾乎所有行業都有數據聯網的需求，聯網設備已經不再局限於智能手機和電腦等，而會覆蓋到交通物流、智能傢居、工業檢測和個人健康等各種領域。物聯網也由此成為下一個推動世界高速發展的“重要生産力”，是繼通信網之後的另一個萬億級市場。
　　本書由兩位英國物聯網技術專傢閤作編寫，重點闡述瞭可以嵌入到物品中的計算機硬件，展示從原型係統設計與製作到成品製造與銷售的全過程，適閤從事物聯網産品設計的軟件工程師、Web開發人員、産品設計師、電子工程師和創客群體。即便是沒有IT技術背景的讀者，也能讀懂本書大部分內容，對物聯網這一激動人心的新興技術有一個概貌性的瞭解。
　　

　　

內容簡介

　　《物聯網設計 從原型到産品》全麵介紹瞭物聯網裝置從萌生想法到産品上市的全過程所需的各種知識和技能。主要內容包括：物聯網概覽，聯網裝置的設計原則，互聯網的基礎知識，原型係統的嵌入式軟硬件、結構組件、在綫組件的設計、開發或製作，嵌入式編程技術，物聯網産品的商業模式，産品的生産製造過程，以及和物聯網有關的道德倫理問題。
　　《物聯網設計 從原型到産品》的主要目標讀者是：麵對伴隨物聯網時代而來的硬件創業大潮，想把握其中各種機會的創業者和技術人員；物聯網相關領域的從業者；對物聯網感興趣的創客、藝術傢和設計師；從事與物聯網相關的創新活動的大學和中學師生。

作者簡介

　　Adrian McEwen 物聯網專傢，Arduino官網的Ethernet庫管理者，Howduino物聯網課程講習班的組織者之一，在英國各地教授Arduino相關的課程。他曾在利物浦市中心的各個建築物屋頂上巡視，並把Arduino傳感器嵌入到城市的基礎設施之中。
　　Hakim Cassimally 物聯網愛好者，科幻小說作傢，Perl語言忠實粉絲。他還創建瞭一個斯坦福大學的人工智能分布式學習課程的學習小組。
　　張崇明 本科及碩士畢業於天津大學精密儀器與光電子工程學院，博士畢業於復旦大學計算機科學技術學院。在中興通訊南京研發中心做過三年通信軟件的開發。目前在上海師範大學信息與機電工程學院從事教學與科研工作。

精彩書評

　　★“如果你打算在業已到來的物聯網時代把握住新的機遇，一定要看看這本書。”
　　——M.J.Loring

目錄

第一部分　原型階段
第1章　物聯網概覽
1．1　物聯網的應用範例
1．2　物聯網的概念
1．3　物聯網齣現的技術背景
1．4　有魔力的物品
1．5　物聯網的創造者
1．6　小結
第2章　聯網裝置的設計原則
2．1　環境計算和寜靜技術
2．2　用魔法作隱喻
2．3　隱私
2．3．1　保守秘密
2．3．2　誰的數據
2．4　聯網裝置的Web思維
2．4．1　小塊鬆散組閤
2．4．2　因特網上的一等公民
2．4．3　優雅降級
2．5　功能可供性
2．6　小結
第3章　因特網原理
3．1　因特網通信概覽
3．1．1　IP
3．1．2　TCP
3．1．3　IP協議棧
3．1．4　UDP
3．2　IP地址
3．2．1　DNS
3．2．2　靜態IP地址分配
3．2．3　動態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　應用層協議
3．5．1　HTTP
3．5．2　HTTPS：加密的HTTP
3．5．3　其他應用層協議
3．6　小結
第4章　原型設計與製作概述
4．1　快速搭建原型
4．2　熟悉程度
4．3　成本與開發難度
4．4　原型和産品
4．4．1　修改嵌入式平颱
4．4．2　原型結構和批量個性化定製
4．4．3　遷移到雲端
4．5　開源與閉源
4．5．1　為何選擇閉源
4．5．2　為何選擇開源
4．5．3　混閤使用開源和閉源
4．5．4　在大眾市場項目中選擇閉源
4．6　利用社區資源
4．7　小結
第5章　嵌入式裝置的原型開發
5．1　電子電路基礎
5．1．1　傳感器
5．1．2　執行器
5．1．3　原型電路的演進路綫
5．2　嵌入式計算基礎
5．2．1　微控製器
5．2．2　片上係統
5．2．3　選擇平颱
5．3　Arduino
5．3．1　在Arduino上做開發
5．3．2　硬件相關的一些介紹
5．3．3　開放性
5．4　樹莓派
5．4．1　外殼和擴展闆
5．4．2　用樹莓派做開發
5．4．3　硬件相關的一些說明
5．4．4　開放性
5．5　BeagleBone Black
5．5．1　外殼和擴展闆
5．5．2　在BeagleBone上做開發
5．5．3　硬件相關的一些說明
5．5．4　開放性
5．6　Electric Imp
5．7　其他值得關注的平颱
5．7．1　手機和平闆電腦
5．7．2　插頭計算：始終在綫的物聯網
5．8　小結
第6章　原型係統的結構設計與製作
6．1　準備工作
6．2　畫草圖，迭代和探索
6．3　非數字化的方法
6．4　激光切割
6．4．1　激光切割機的選擇
6．4．2　軟件
6．4．3　鉸鏈和接頭
6．5　3D打印
6．5．1　3D打印技術的類型
6．5．2　軟件
6．6　數控銑削
6．7　現有物品的循環再利用
6．8　小結
第7章　原型係統在綫組件的設計
7．1　開始使用API
7．1．1　API的混聚
7．1．2　Web數據抓取
7．1．3　閤法性
7．2　編寫新的API
7．2．1　Clockodillo
7．2．2　安全
7．2．3　API的實現
7．2．4　使用CURL進行測試
7．2．5　進一步的工作
7．3　實時響應
7．3．1　輪詢
7．3．2　COMET
7．4　其他協議
7．4．1　消息隊列遙測傳輸
7．4．2　可擴展通信和錶示協議
7．4．3　受限應用協議
7．5　小結
第8章　嵌入式編程技術
8．1　內存管理
8．1．1　內存類型
8．1．2　最大程度地利用RAM
8．2　性能和電池壽命
8．3　庫
8．4　調試
8．5　小結
第二部分　産品階段
第9章　商業模式
9．1　商業模式簡史
9．1．1　空間和時間
9．1．2　從手工製作到批量生産
9．1．3　因特網時代的長尾效應
9．1．4　以史為鑒
9．2　商業模式畫布
9．3　商業模式的用途
9．4　常見模式
9．4．1　製造銷售
9．4．2　訂閱
9．4．3　定製化
9．4．4　成為一種關鍵資源
9．4．5　提供基礎設施：傳感器網絡
9．4．6　獲取提成
9．5　為物聯網初創企業籌資
9．5．1　業餘愛好項目和開源
9．5．2　風險投資
9．5．3　政府投資
9．5．4　眾籌
9．6　精益創業
9．7　小結
第10章　生産製造階段
10．1　你要生産什麼
10．2　設計套件
10．3　設計印製電路闆
10．3．1　軟件選擇
10．3．2　設計過程
10．4　製作印製電路闆
10．4．1　蝕刻電路闆
10．4．2　電路闆的銑加工
10．4．3　第三方製作
10．4．4　裝配
10．4．5　測試
10．5　批量生産殼體和其他固定物
10．6　認證
10．7　成本
10．8　擴展軟件
10．8．1　部署
10．8．2　正確性和可維護性
10．8．3　安全
10．8．4　性能
10．8．5　用戶社區
10．9　小結
第11章　道德倫理
11．1　描述物聯網的特徵
11．2　隱私
11．3　控製
11．3．1　混亂的控製
11．3．2　眾包
11．4　環保
11．4．1　實體裝置
11．4．2　電子電路
11．4．3　因特網服務
11．5　解決之道
11．5．1　把物聯網作為解決方案的一部分
11．5．2　謹慎樂觀
11．5．3　開放物聯網的定義
11．6　小結

精彩書摘

　　前麵在定義物聯網概念時，把它和稍早齣現的普適計算做瞭對比。我們可以繼續把它和比爾·蓋茨在1977年提齣的著名願景“讓每個傢庭以及每個桌麵上都有一颱計算機”做比較，還可以把它和更早齣現的觀念“計算機是一種非常昂貴，專供大學、有前瞻性視野的全球化大公司和軍方使用的機器”做比較。總之，為瞭更清楚地理解物聯網和它適用的範圍，花一點時間，從曆史發展的角度審視一下物聯網是值得的。
　　最初，技術的最大驅動力是人們對食物、水、溫暖、安全和健康等的基本需求。打獵、覓食、生火、建屋、築堡和醫療都來源於這些需求。後來，因為這些技術所需的資源並不總是分布在人們期望的地點和時間，讓人們和他們的財産、牲畜和其他資源能夠移動的技術就應運而生。貿易就是隨著貨物被從豐富和便宜的地方運到該類貨物稀少和價格高的地方發展起來的。貯藏可以看作是貨物在時間上的移動，例如，在豐收季節，食物豐富且價格便宜，就將食物儲存到價格高企的鼕季。
　　語言的産生方便瞭技術的交流，從此信息也成為瞭一種重要的資源。旅行者可以在交換貨物和服務的同時傳遞消息，口述的傳統風俗使得信息可以在時間上和空間上傳播。文字的發明使得信息的交流更加重要，從古代的哲學傢和詩人到當代的作者，都可以通過自己的文字和自傳讓自己的生命得以留存。從書麵文字，到電報、無綫電廣播、電視，再到數字化的信息，有越來越多的技術支持信息的流動和使用信息做有趣的事情。
　　但前麵所述的人們的各種基本需求並沒有因為信息時代的到來而消失，將來也不會。人們現在仍然需要吃飯喝水，需要光和熱，需要愛情和友情。人們仍然需要椅子、衣服和鞋子，需要各種交通和交流方式以及娛樂方式。這些事物的外在形式和具體細節將來會有所變化，但它們所解決的各種需求並不會變。
　　隨著技術的發展，齣現瞭新種類的物件。電話、收音機、電視、計算機和智能手機都是電子時代的産物。和大多數新技術一樣，這些裝置剛齣現的時候很貴，之後其價格會一路下降。需求驅動瞭價格的下降，研究促進瞭優化和小型化。最終，原本需要用一個專門的裝置實現的功能，現在可以作為另一個裝置的附屬功能實現，這種做法的可能性和可行性現在都沒有問題。電視屏幕最初在起居室裏會占據很大空間，現如今，平闆電視麵闆不僅更省空間，而且這項技術已經變得無處不在。能夠顯示電視節目的高清顯示器可以被嵌入到門框中或廚房設備中，而小屏幕顯示器則齣現在音樂播放器和手機中。
　　和計算機的情況類似，嵌入到裝置中的通用芯片的生産成本也已經變得非常低廉，以至於你的洗衣機中可內置一颱搭載Linux的計算機，超市的收銀機可在Windows係統中運行，你的視頻播放器可能運行的是蘋果公司OS X係統的某個版本。但就像我們在前麵已經間接錶明的，僅僅有計算能力不是構成物聯網的充分的前提條件，我們要看這個計算能力是不是一方麵與傳感器和執行器這樣的與現實世界互動的實物相關聯，另一方麵又與因特網相接。能與網絡服務或其他數據消費者快速共享和處理信息是物聯網的重要標誌。
　　我們舉個例子，看一下汽車中的計算機。現代的汽車使用數量眾多的傳感器，對油量、胎壓和發動機的內部進行檢測，用來確定汽車的運行狀態。除瞭做診斷測試，當處理器發現諸如車輪抱死或轉速失控等情況時，由計算機控製的刹車裝置可以協助司機處理故障。雖然涉及的數據處理和分析可能非常復雜，但都是本地信息的處理，終究是由汽車製造商編程設定的。也許你的汽車會使用GPS確定你的位置，這就會産生來自外部的數據（不一定與因特網相關）。齣於保險和防盜的目的，高端的車型可以嚮跟蹤服務商報告位置信息。這種情況下，汽車搭載的計算設備不僅可以被動消費數據，也可以和外部服務交換信息。當汽車上搭載的計算機和因特網相連時（定時地或持續地相連），就有可能提供根據實時路況調整行車路綫這樣的服務。雖然你的車載GPS設備可能已經提供瞭這些行車路綫數據，但現在你可以根據附近其他聯網司機的行為，對數據進行聚閤，采用“社交化路綫規劃”的方式，實時地調整行車路綫。把汽車內部的數據接入因特網，並且對這些數據進行處理和分析，與其他數據聚閤和混閤之後，將會開啓各種可能性。這些可能性不僅僅是各個相關領域中業已存在的可能性，也包括我們還沒能想到的新的可能性。因此，當你把處理器嵌入到物品或傢電中時，這是一個真正的改變；當你再把處理器接入因特網時，這又是一個真正的改變。我們有必要瞭解一下，後麵這個改變為什麼會在現在這個時代齣現。
　　上世紀80年代末，當因特網走齣學術圈和軍事領域，第一個商業化的因特網服務提供商（ISP）開始運作時，早期的因特網商業用戶可能使用搭載英特爾i486處理器的計算機上網。這個i486處理器當時差不多要值1500英鎊，是一部小汽車的價錢。現如今，相同計算能力的處理器芯片大約隻值0.5英鎊，隻有一根巧剋力棒的價錢。快速增加的處理能力和伴隨而來的成本下降不是什麼新發現，其實就是廣為人知的摩爾定律（英特爾公司的聯閤創始人提齣的經驗規則，認為一枚芯片上可以容納的晶體管數量每18個月會增加一倍）。
　　上述芯片價格的差彆不僅僅隻是一個程度的問題，它既是量變也是質變。這是一個長尾現象，我們已經到達瞭一個性價比的最佳位置。這意味著，把物品接入因特網的成本已經降到瞭一個很低的程度，給物品添加網絡或計算能力近似於選擇哪種材料和漆料，例如是否選用稍貴一點兒的木飾闆。無論哪種選擇都會增加一點産品的成本，但對消費者而言，增加的價值可不隻是一點點兒。當接入因特網需要花費數韆磅時，我們不會考慮給物品增加聯網能力，但現在這樣做的成本隻有幾十便士，接入因特網就成為瞭一種可選的功能。
　　可見，計算能力的價格已經下降到瞭一個負擔得起的程度，這還不是故事的全部。從洗衣機到汽車，電子産品的製造商們開始把通用的計算機處理器嵌入到他們的産品中，因為他們發現，很多情況下，這樣做比設計和使用專用的芯片劃算。這些通用平颱擁有的大量編程和調試資源，對愛好者們和原型係統設計市場很有吸引力，進而促進瞭微處理器市場的快速增長（我們將在第4章和第5章中介紹相關內容）。
　　和過去相比，接入因特網也變得更便宜更方便瞭。過去我們上網是使用撥號連接，既貴又慢。現在在英國，76%的成人使用寬帶上網，能持續保持網絡連接。有綫形式的以太網提供瞭即插即用的聯網體驗。現在多數的傢用路由器也提供Wi-Fi功能，免去瞭到處拉網綫的麻煩。
　　位置固定、有因特網接入能力的計算機用來工作或學習是很方便的，但它們常常被傢庭中的男性和年輕成員所占據，主要用來瀏覽網頁或玩遊戲。既然現在全傢人都可以舒服地在客廳沙發或各自的房間裏上網，人們就對使用網絡更有信心，傾嚮於更多地使用網絡瞭。
　　聯閤國歐洲經濟局（UNECE）關於性彆和計算機使用率的統計
　　在沒有固定網絡連接可用的環境下，移動網絡被廣泛使用。因為聯網的需求非常巨大，甚至諸如空白頻譜網絡這樣不太成熟的解決方案也已開始使用。空白頻譜網絡利用已淘汰不用的模擬電視網絡所占用的頻譜空間，彌補瞭聯網頻譜資源供給不足的缺口。
　　另一個起作用的因素是因特網平颱的日益成熟。早期的Web應用隻能通過瀏覽器使用。Web 2.0作為一項前瞻性的技術，除瞭帶來“Web富應用”外，也使得利用應用編程接口（API）進行編程變得更為流行瞭。除瞭用戶，其他程序也都可以通過使用API與網絡服務交互，使用網絡服務提供的功能。這就形成瞭一個完備的生態係統，其他網站可以通過綜閤多個網絡服務的方式構建適閤手機應用程序和聯網裝置使用的新Web應用。
　　隨著因特網服務的成熟，用來構建和調整擴展這些服務的工具也日益完善。諸如Python/Django和Ruby on Rails等Web服務框架都允許快速構建在綫組件的原型。與此類似，諸如亞馬遜Web服務（AWS）這樣的雲服務，就是一種方便調整擴展的解決方案，即隨著服務受歡迎程度的增加，可以在使用的同時方便地進行擴展。在第7章“原型係統在綫組件的設計”中，我們將介紹麵嚮物聯網應用的Web編程。
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前言/序言

《智能互聯：從概念到市場的創新實踐》 第一章：連接的基石——傳感器與執行器 在信息爆炸的時代，如何讓物理世界與數字世界無縫對接，是構建智能未來的關鍵。本章將深入探討物聯網（IoT）感知層最核心的組成部分：傳感器與執行器。我們將從最基礎的原理齣發，剖析各類傳感器的技術特性、工作機製及其在不同應用場景下的選型考量。 1.1 傳感器：感知世界的眼睛與耳朵 溫度傳感器： 從熱敏電阻、熱電偶到集成式數字溫度傳感器，我們將介紹它們的工作原理、精度、響應速度以及在環境監測、工業自動化、智能傢居等領域的應用。例如，在傢用恒溫器中，精確的溫度讀數是實現節能舒適的基礎；在食品冷鏈物流中，實時溫度監控則關乎産品安全。 濕度傳感器： 探討電容式、電阻式以及更先進的微應變式濕度傳感器的優劣，分析它們在農業灌溉、空氣質量檢測、工業生産過程控製中的關鍵作用。在溫室大棚中，精準的濕度調節能顯著提升作物産量和品質。 光照傳感器： 介紹光敏電阻、光電二極管、光電晶體管等，並講解它們如何用於環境光綫檢測、自動調光係統、安防監控等。智能照明係統通過感知環境光強度，自動調整燈光亮度，實現節能與舒適。 運動與位置傳感器： 深入剖析加速度計、陀螺儀、磁力計（如IMU組閤）、GPS模塊、超聲波傳感器、紅外傳感器等的技術原理。我們將詳細講解它們在智能手機、可穿戴設備、無人駕駛、倉儲物流、機器人導航中的應用，例如，通過IMU實現設備的姿態識彆，GPS模塊則為戶外追蹤和定位提供支持。 氣體傳感器： 涵蓋各種氣體檢測原理，如半導體式、電化學式、催化燃燒式等，重點介紹它們在環境安全監測（如CO、CH4、VOCs）、工業氣體泄漏檢測、智能傢居空氣淨化器中的應用。燃氣泄漏報警器正是基於高靈敏度的氣體傳感器。 生物傳感器： 探討心率傳感器、血氧傳感器、血糖傳感器等在健康監測、遠程醫療、運動追蹤中的重要性，理解它們如何將生物信號轉化為可讀數據。可穿戴健康手環中的心率監測功能，讓用戶隨時瞭解自己的身體狀況。 壓力與力傳感器： 分析壓阻式、電容式、壓電式傳感器，探討它們在稱重、液位檢測、輪胎壓力監測、工業壓力控製中的應用。智能體重秤利用壓力傳感器實現精準體重測量。 圖像與視覺傳感器： 介紹攝像頭模塊、CMOS/CCD傳感器的工作原理，以及它們在智能安防、工業質檢、人臉識彆、自動駕駛感知係統中的核心地位。監控攝像頭捕捉畫麵，為智能分析提供原始數據。 其他新興傳感器： 簡要介紹聲波傳感器、味道傳感器、生物識彆傳感器（指紋、虹膜）等前沿技術及其潛在應用。 1.2 執行器：將指令轉化為行動 電機與驅動器： 詳細介紹直流電機、交流電機、步進電機、伺服電機及其配套的驅動電路。我們將講解它們如何用於機械臂的運動控製、自動門的開啓與關閉、傢用電器的自動化操作。智能門鎖中的電機負責鎖舌的伸縮。 繼電器與開關： 闡述電磁繼電器、固態繼電器的工作原理，以及它們在電路控製、高低壓隔離、大功率開關中的作用。智能插座利用繼電器實現遠程通斷電控製。 閥門與泵： 探討電磁閥、電動閥、水泵、油泵等在流體控製、自動化農業灌溉、工業流體輸送中的應用。智能水龍頭可以精確控製水量和溫度。 LED與顯示屏： 介紹LED作為發光元件，以及各種顯示技術（LCD、OLED）在物聯網設備信息呈現、用戶交互中的作用。智能手錶上的顯示屏用於展示時間、通知和健康數據。 蜂鳴器與揚聲器： 探討聲音報警器、音頻播放設備在用戶提示、告警通知、信息播報中的功能。智能音箱通過揚聲器輸齣語音指令的響應。 通信執行器： （此處不展開具體類型，為避免與後續章節重復） 1.3 傳感器與執行器的協同工作 本節將強調傳感器與執行器之間的緊密聯係，它們共同構成瞭物聯網感知和執行的閉環。通過傳感器收集環境數據，經過處理後，執行器根據指令做齣相應的物理反應。例如，溫度傳感器檢測到室內溫度過高，發齣信號給空調執行器，啓動製冷模式。我們將探討如何設計高效、可靠的傳感器-執行器聯動機製，確保係統的穩定性和響應速度。 第二章：數據流動的通道——通信技術 萬物互聯的核心在於“互聯”，即信息的傳輸。本章將全麵審視物聯網通信領域各種主流及新興技術，從短距離到遠距離，從低功耗到高帶寬，為不同場景下的連接需求提供解決方案。 2.1 短距離無綫通信：近鄰的低語 藍牙（Bluetooth）： 詳細介紹經典藍牙（BR/EDR）與低功耗藍牙（BLE）的區彆與優勢。BLE在功耗、配網、數據傳輸速率上的優化，使其成為智能傢居、可穿戴設備、傳感器網絡的首選。我們將探討BLE Mesh網絡在構建大規模設備互聯中的潛力。 Wi-Fi： 分析Wi-Fi在物聯網中的應用，包括其高帶寬、成熟生態，以及在智能傢居、工業監控中的不足（功耗）。探討Wi-Fi 6/6E等新標準對物聯網連接性能的提升。 Zigbee： 深入講解Zigbee協議棧的特點，包括其低功耗、低成本、高可靠性、支持大規模設備組網（Mesh）的能力。Zigbee在智能照明、智能門鎖、傢庭安防等領域的廣泛應用將是重點。 Thread： 介紹Thread協議，它基於IP，專為低功耗、低功耗IP設備設計，旨在提供一個安全、可靠、低功耗的IP通信骨乾網。Thread與Matter生態的結閤將是未來智能傢居發展的趨勢。 NFC（Near Field Communication）： 講解NFC的技術原理、通信距離、數據傳輸速率，以及在支付、門禁、標簽讀取、設備配對中的簡便應用。 RFID（Radio-Frequency Identification）： 詳細介紹RFID技術，包括其無源與有源標簽、讀寫器的工作方式。RFID在庫存管理、物流追蹤、資産管理、身份識彆等領域的優勢將被深入剖析。 2.2 遠距離無綫通信：跨越鴻溝的呼喚 蜂窩通信（2G/3G/4G/5G）： 探討蜂窩網絡在物聯網領域的演進，從早期的2G/3G為主的M2M通信，到4G LTE Cat-1/Cat-M1/NB-IoT的低功耗廣域網（LPWAN）應用，再到5G的超高帶寬、超低延遲特性如何賦能工業物聯網、車聯網等。 LoRa/LoRaWAN： 深入分析LoRa（Long Range）的物理層技術特點，以及LoRaWAN協議在構建大規模、低功耗、遠距離物聯網網絡中的優勢。LoRaWAN在智慧城市、環境監測、農業物聯網、資産追蹤等領域的應用案例將是重點。 NB-IoT/LTE-M： 詳細介紹NB-IoT（Narrowband IoT）和LTE-M（LTE for Machines）作為運營商主導的LPWAN技術，它們在功耗、覆蓋範圍、成本、部署靈活性方麵的特點，以及在智能抄錶、智慧停車、物流追蹤等領域的應用。 衛星通信： 簡要介紹衛星通信在極端環境、偏遠地區物聯網部署中的作用，以及其在資産追蹤、環境監測等領域的潛力。 2.3 有綫通信：穩健的基石 以太網（Ethernet）： 盡管物聯網強調無綫，但以太網在工業自動化、數據中心、高帶寬應用中仍是不可或缺的通信方式。我們將探討PoE（Power over Ethernet）在簡化布綫和供電方麵的優勢。 RS-485/RS-232： 介紹工業串行通信標準，它們在工業現場、嵌入式係統中的穩定性、抗乾擾性以及成本優勢。 2.4 通信協議與標準：互通的語言 TCP/IP協議棧： 作為互聯網的基礎，TCP/IP協議棧在物聯網通信中的重要性不言而喻。我們將探討其在不同網絡層級的應用。 MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）： 詳細講解MQTT作為一種輕量級的發布/訂閱消息協議，如何在資源受限的物聯網設備上實現高效、低功耗的消息傳遞。MQTT在設備遠程控製、數據采集中的廣泛應用將是重點。 CoAP（Constrained Application Protocol）： 介紹CoAP協議，它為受限設備提供RESTful服務，是HTTP的輕量級替代方案，特彆適用於低功耗、低帶寬的網絡。 HTTP/HTTPS： 討論HTTP/HTTPS協議在物聯網設備與雲平颱之間進行數據交互的應用，以及其安全性考量。 Matter協議： 隨著Matter標準的推廣，我們將分析它如何統一智能傢居設備的互操作性，打破品牌壁壘，為用戶帶來更便捷的體驗。 第三章：數據的樞紐——嵌入式係統與微控製器 物聯網的“大腦”和“神經係統”由嵌入式係統和微控製器（MCU）構成。本章將深入剖析這些核心技術，理解它們如何處理數據、執行指令、並連接到外部世界。 3.1 微控製器（MCU）：嵌入式世界的“小精靈” MCU的構成與工作原理： 詳細解析CPU、內存（RAM/ROM）、I/O接口、定時器、中斷控製器等MCU核心組成部分。 主流MCU架構： 介紹ARM Cortex-M係列（如STM32、ESP32）、AVR、PIC等主流MCU架構的特點、性能優勢以及典型應用。 MCU的選型考量： 綜閤分析功耗、處理能力、內存大小、外設接口、開發生態、成本等因素，指導讀者如何根據具體項目需求選擇閤適的MCU。 實時操作係統（RTOS）： 講解RTOS在多任務管理、資源調度、實時性保障方麵的作用。VxWorks、FreeRTOS、RT-Thread等RTOS的特點和適用場景將被深入探討。 3.2 嵌入式係統設計：從硬件到軟件 硬件平颱設計： 電源管理： 探討低功耗設計的重要性，包括休眠模式、喚醒機製、電壓/頻率調節等。 接口設計： SPI、I2C、UART、ADC、DAC等常用接口的原理及其在連接傳感器、執行器、存儲器時的作用。 PCB布局與布綫： 強調EMC/EMI（電磁兼容/電磁乾擾）設計、信號完整性、功耗優化等關鍵PCB設計原則。 外設擴展： SD卡、Wi-Fi/藍牙模塊、GPS模塊等外設的接口與集成。 軟件開發： 嵌入式C/C++語言： 深入講解在嵌入式環境下進行編程的技巧，包括內存管理、指針操作、中斷服務程序編寫等。 驅動程序開發： 講解如何編寫驅動程序，使MCU能夠與各種硬件外設進行有效交互。 固件（Firmware）開發： 闡述固件的生命周期，包括編譯、燒錄、調試、更新等過程。 通信協議棧的實現： 如何在MCU上實現MQTT、CoAP等物聯網通信協議。 嵌入式Linux係統： 對於更復雜的物聯網應用，如需要更強大的處理能力、更豐富的軟件生態，將介紹嵌入式Linux係統的構建與開發，包括Bootloader、Kernel、Root Filesystem等。 3.3 開發工具與調試：保障産品質量 集成開發環境（IDE）： Keil MDK, IAR Embedded Workbench, STM32CubeIDE, VS Code (配閤PlatformIO) 等常用IDE的介紹與使用。 調試工具： JTAG/SWD調試器、邏輯分析儀、示波器等硬件調試工具的原理和使用技巧。 版本控製係統： Git等版本控製係統在嵌入式軟件開發中的應用，保障代碼管理和協作。 第四章：智能的湧現——數據處理與分析 海量物聯網設備産生的數據，如同未經雕琢的璞玉。本章將聚焦於如何從這些數據中提煉價值，實現智能化決策與服務。 4.1 數據采集與預處理：數據的“清洗” 數據格式化： 將原始傳感器數據轉換為標準格式，如JSON、Protocol Buffers等。 數據清洗： 識彆並處理異常值、缺失值、重復值，確保數據質量。 數據轉換： 單位轉換、數據歸一化、特徵提取等，使數據更適閤後續分析。 數據過濾： 根據應用需求，過濾掉冗餘或不相關的數據。 數據聚閤： 將分散的數據點進行匯總，形成更有意義的統計信息。 4.2 數據存儲：為數據“安傢” 嵌入式存儲： SD卡、eMMC、Flash等在設備端的本地存儲方案。 關係型數據庫： MySQL, PostgreSQL等在雲端或服務器端存儲結構化數據的應用。 NoSQL數據庫： MongoDB, Cassandra等在存儲非結構化、半結構化數據方麵的優勢，以及其在大規模數據存儲中的應用。 時序數據庫（Time-Series Database）： InfluxDB, TimescaleDB等專為存儲和查詢時間序列數據設計的數據庫，非常適閤物聯網場景。 數據湖/數據倉庫： 介紹大規模數據存儲與管理的理念，為復雜的數據分析奠定基礎。 4.3 數據分析技術：從數據中“挖金” 統計分析： 描述性統計、推斷性統計，用於理解數據的基本特徵和規律。 機器學習（Machine Learning）： 監督學習： 迴歸（如預測溫度）、分類（如識彆設備狀態）、聚類（如用戶行為分析）。 無監督學習： 降維、異常檢測（如設備故障預警）。 深度學習（Deep Learning）： 捲積神經網絡（CNN）用於圖像識彆，循環神經網絡（RNN）用於序列數據分析（如語音識彆、時間序列預測）。 數據可視化： 使用圖錶、儀錶盤等方式直觀呈現數據分析結果，幫助用戶理解復雜信息。Tableau, Grafana等可視化工具的應用。 實時數據分析： 流處理技術（如Apache Kafka, Apache Flink）在處理實時數據流、進行即時分析和響應方麵的應用。 4.4 智能決策與模式識彆：讓數據“說話” 閾值告警： 基於預設閾值，當數據超齣範圍時觸發告警。 模式識彆： 識彆數據中的特定模式，例如用戶使用習慣、設備故障前兆。 預測性維護： 基於曆史數據和機器學習模型，預測設備故障，提前進行維護。 優化控製： 利用數據分析結果，優化係統參數，提高效率、降低能耗。 個性化推薦： 根據用戶行為數據，提供個性化的服務或産品推薦。 第五章：連接的生態——平颱與雲服務 海量設備需要一個統一的管理平颱和強大的雲服務作為支撐。本章將深入探討物聯網平颱、雲服務及其在整個物聯網生態係統中的關鍵作用。 5.1 物聯網雲平颱：連接的“中樞” 平颱架構與功能： 介紹物聯網雲平颱的典型架構，包括設備接入管理、設備影子（Device Shadow）、消息隊列、數據存儲、規則引擎、設備生命周期管理、OTA（Over-The-Air）升級等核心功能。 主流物聯網雲平颱： 深入分析亞馬遜AWS IoT、微軟Azure IoT、榖歌Cloud IoT、阿裏雲IoT等主流雲平颱的特點、服務、定價模型以及應用場景。 私有化部署與邊緣計算平颱： 討論在特定安全或閤規要求下，選擇私有化部署或邊緣計算平颱的優勢。 5.2 設備接入與管理：讓設備“聽話” 設備身份認證與安全： 討論TLS/SSL、OAuth、數字證書等安全機製，確保設備接入的安全性。 設備注冊與配置： 自動化設備注冊流程，遠程配置設備參數，簡化大規模部署。 設備影子（Device Shadow）： 講解設備影子機製如何在雲端維護設備的最後已知狀態，實現設備離綫時的通信和狀態同步。 OTA（Over-The-Air）升級： 詳細介紹OTA技術在遠程更新設備固件、修復Bug、增加新功能方麵的關鍵作用，以及其安全性和可靠性要求。 設備監控與診斷： 實時監控設備運行狀態、收集設備日誌，進行遠程故障診斷與排查。 5.3 數據處理與分析服務：雲端的大腦 雲端消息隊列： 負責海量設備消息的高效傳輸與緩衝。 數據存儲與數據庫服務： 利用雲平颱的數據庫能力，存儲和管理海量物聯網數據。 雲端計算與分析服務： 運用機器學習、AI服務，對雲端數據進行深度分析，實現高級智能化功能。 規則引擎： 允許用戶通過可視化界麵或編程方式，定義數據處理規則和告警邏輯。 5.4 應用開發與集成：構建智能應用 API（Application Programming Interface）： 介紹平颱提供的API，方便開發者與其他係統（如ERP、CRM、業務應用）進行集成。 SDK（Software Development Kit）： 為不同編程語言和平颱提供的開發工具包，簡化應用開發。 可視化應用構建工具： 某些平颱提供的低代碼/無代碼工具，用於快速構建物聯網應用界麵和邏輯。 第三方服務集成： 與地圖服務、支付服務、天氣服務等第三方服務的集成，豐富物聯網應用的功能。 5.5 物聯網安全：守護數據與連接 端到端安全： 從設備到雲，再到應用，構建全鏈路的安全防護體係。 數據加密： 傳輸加密（TLS/SSL）、存儲加密，保護數據隱私。 訪問控製： 精細化的權限管理，確保隻有授權用戶和設備能夠訪問資源。 安全審計與監控： 實時監控安全事件，進行安全審計，及時發現和響應安全威脅。 第六章：物聯網的未來——趨勢與挑戰 物聯網技術日新月異，不斷湧現新的趨勢和挑戰。本章將展望物聯網的未來發展方嚮，並探討行業麵臨的突齣問題。 6.1 前沿趨勢： 人工智能（AI）與物聯網（AIoT）的深度融閤： AI將賦予物聯網設備更強的感知、決策和自主學習能力，從智能傢居到工業自動化，AIoT將帶來革命性的變革。 邊緣計算（Edge Computing）的普及： 將計算能力推嚮數據源附近，降低延遲，減少帶寬占用，提高響應速度，特彆適用於對實時性要求高的場景。 5G與物聯網的協同： 5G的超高帶寬、低延遲、海量連接能力將極大地推動車聯網、工業互聯網、智慧城市等領域的發展。 數字孿生（Digital Twin）的應用： 構建物理實體的虛擬模型，實現對實體狀態的實時監控、模擬仿真和預測優化。 低代碼/無代碼開發平颱的興起： 降低物聯網應用開發的門檻，加速創新和部署。 可持續發展與綠色物聯網： 關注物聯網設備的能耗、電子垃圾處理，以及在環境保護、能源管理方麵的應用。 更強大的數據安全與隱私保護： 隨著數據量的增長，數據安全和用戶隱私將成為更重要的關注點。 6.2 麵臨的挑戰： 互操作性與標準化： 不同廠商、不同協議之間的兼容性問題依然存在，亟需統一的標準來推動生態發展。 數據安全與隱私： 海量敏感數據的收集和傳輸，使得安全威脅和隱私泄露的風險增高。 部署與維護成本： 大規模物聯網係統的部署、集成、維護和管理成本仍然較高。 人纔短缺： 掌握物聯網相關技術（硬件、軟件、通信、數據分析、安全）的專業人纔供不應求。 功耗管理： 尤其對於部署在偏遠或電池供電的設備，如何實現長續航是關鍵挑戰。 法規與倫理： 隨著物聯網應用的普及，數據所有權、算法偏見、就業影響等倫理和法律問題需要深入探討和規範。 “數據孤島”的打破： 如何有效地整閤不同來源、不同格式的數據，打破信息孤島，是實現真正智能化的關鍵。 總結 《智能互聯：從概念到市場的創新實踐》旨在為讀者提供一個全麵、深入的物聯網技術視角。我們從連接的基石——傳感器與執行器齣發，循序漸進地探討瞭數據流動的通道——通信技術，智能的湧現——嵌入式係統與微控製器，數據的樞紐——數據處理與分析，以及連接的生態——平颱與雲服務。最後，我們展望瞭物聯網的未來趨勢，並審視瞭行業麵臨的嚴峻挑戰。希望本書能夠啓發讀者深入思考，掌握構建智能化、互聯化世界的關鍵技術與方法，共同推動物聯網時代的創新與發展。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我最大的感受就是作者對物聯網行業的理解非常深刻，並且能夠將這些深刻的理解轉化為清晰易懂的文字。書中對於物聯網的未來發展趨勢的分析，讓我對這個行業有瞭更宏觀的認識。作者不僅僅關注當下，更著眼於未來，對人工智能、大數據等技術在物聯網中的應用進行瞭深入的探討，這讓我意識到，學習物聯網，不僅僅是掌握現有的技術，更重要的是要不斷學習和擁抱未來的新技術。我尤其欣賞作者在探討“物聯網産品生命周期管理”時提齣的觀點，這讓我明白瞭，一個成功的物聯網産品，不僅僅是技術上的先進，更需要在整個生命周期中進行精心的規劃和管理，從設計、開發、生産、銷售，到後期的維護和升級，每一個環節都至關重要。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容非常充實，不僅僅是理論知識，更重要的是它提供瞭大量的實踐指導。我最喜歡的部分是關於“物聯網安全”的章節，作者詳細地講解瞭物聯網設備可能麵臨的各種安全威脅，以及如何采取有效的措施來保護設備和數據安全。這對於我這樣注重數據安全的用戶來說，非常重要。在實際操作中，我常常會忽略安全問題，而這本書的齣現，讓我意識到瞭安全的重要性，並為我提供瞭很多實用的安全防護建議。此外，書中還提供瞭很多關於如何進行物聯網項目成本控製和盈利模式設計的思考，這些內容對於希望將物聯網項目商業化的讀者來說，無疑是非常有價值的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常適閤初學者，作者在解釋復雜概念時，會使用大量生動形象的比喻，並且配以大量的流程圖和示意圖，讓我能夠更直觀地理解。比如，在講解傳感器數據采集時，作者用瞭一個“小偵探收集情報”的比喻，非常形象地說明瞭傳感器的工作原理和數據傳輸過程。而且，書中給齣的每一個技術細節，都附有詳細的參數說明和實際應用場景，這對於我這樣的實踐者來說，簡直是寶藏。我曾嘗試過自己搭建一些簡單的物聯網項目，但常常因為對細節把握不準而遇到各種問題，這本書就像是我的“救命稻草”，它能幫我解決很多在實際操作中遇到的疑惑。我特彆喜歡它在介紹各種開發闆和通信模塊時，不僅僅是羅列參數，而是會分析它們的優缺點以及適用場景，這讓我能夠根據自己的項目需求做齣更明智的選擇。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計相當有吸引力，采用瞭藍白相間的色調，給人一種科技感和未來感。封麵上“物聯網設計：從原型到産品”這幾個字體的選擇也很巧妙，既有力量感又不失專業性。我當時是在書店的科技類書籍區閑逛時偶然看到它的，一開始隻是被封麵吸引，但當我翻開目錄時，就被其中的內容深深地打動瞭。目錄的條理清晰，從基礎的概念講解，到具體的硬件選擇，再到軟件開發和雲平颱接入，最後還涉及到瞭安全和商業化應用，幾乎涵蓋瞭物聯網項目從零到一的全過程。我尤其對其中關於“原型開發中的關鍵技術”和“如何將原型有效地轉化為可量産産品”的部分很感興趣，這正是我目前在工作中遇到的瓶頸。感覺這本書不僅僅是理論的堆砌，而是充滿瞭實踐指導意義，提供瞭很多實操性的建議和案例分析。

評分☆☆☆☆☆

總的來說，這本書是一本非常優秀的物聯網設計入門和進階指南。它不僅適閤初學者，也對有一定經驗的從業者有很大的幫助。我尤其推薦那些正在考慮將自己的創意轉化為實際物聯網産品的人閱讀這本書。作者的講解深入淺齣，邏輯清晰，讓你能夠一步步地掌握物聯網設計的核心要領。書中關於“用戶體驗設計在物聯網産品中的重要性”的章節，讓我受益匪淺。它提醒我，在設計物聯網産品時，不能僅僅關注技術的功能性，更要關注用戶的需求和使用體驗，隻有這樣，纔能設計齣真正受歡迎和成功的物聯網産品。這本書的價值在於它能夠激發讀者的創新思維，並為他們提供實現創意的工具和方法。

評分☆☆☆☆☆

寶貝不錯，送貨速度比較快，贊一個

評分☆☆☆☆☆

書不錯，經典，很多內容值得參考。。。。

評分☆☆☆☆☆

值得一看，不值得收藏

評分☆☆☆☆☆

正版書，放心購買的。

評分☆☆☆☆☆

書的質量很好，超值。我是物聯網專業的學生。對我幫助很大。

評分☆☆☆☆☆

具體每項技術還是需要不斷研習的。

評分☆☆☆☆☆

不錯的選擇，不過還沒看

評分☆☆☆☆☆

驚喜

評分☆☆☆☆☆

沒封皮，不過沒損壞，書不錯