物联网与穿戴式装置概论与实务应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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在未来的世界，你就像一个能够操纵万物的上帝，许多事情只需要挥挥手指，亦或是口头告知就能够轻松搞定，服务随需而至，而这样的生活，正是『物联网』未来所营造的情境。
 
　　本书内容涵盖现今最热门的科技介绍与创意应用，为集合多位专精于物联网与穿戴式装置领域之教授的心血结晶。以浅显易懂的文字、丰富的图文范例和精辟的见解来帮助初学者快速进入物联网的世界。以循序渐进的方式介绍物联网的起源、历程、架构、技术、应用、挑战、未来，内容结合理论与产业案例，使读者了解物联网最新的观念与实务上的应用。
 

电子工程技术前沿：微控制器、嵌入式系统与物联网安全深度解析 本书聚焦于当前电子工程领域的核心技术分支，为读者提供一套系统而深入的理论框架与实践指导，涵盖了微控制器架构、嵌入式系统设计、实时操作系统应用以及至关重要的物联网安全防护策略。本书旨在培养读者从底层硬件理解到高层应用构建的全面工程能力。 第一部分：微控制器体系结构与高效编程 本部分深入剖析了现代微控制器的核心机制，重点关注高性能、低功耗的32位架构，如ARM Cortex-M系列。 第一章：现代微控制器基础架构 本章详细介绍了微控制器（MCU）与传统CPU在设计理念上的差异。内容涵盖了哈佛与冯·诺依曼体系结构在MCU中的应用场景，以及如何通过流水线、缓存（Cache）机制优化指令执行效率。特别探讨了内存保护单元（MPU）的作用，及其在保障系统稳定性与多任务隔离中的关键地位。读者将学习如何理解和配置启动序列（Startup Code），掌握从复位到程序执行的完整流程。 第二章：高级中断处理与低延迟响应 中断是嵌入式系统实现实时性的基石。本章侧重于深入讲解嵌套向量中断控制器（NVIC）的配置与优化。内容包括中断优先级分组、亚秒级延迟的性能分析、以及如何有效管理中断服务程序（ISR）以避免阻塞和竞态条件。此外，还讲解了事件系统（Event System）与直接内存访问（DMA）控制器的高效协同工作方式，确保数据传输无需CPU干预，从而最大化系统吞吐量。 第三章：低功耗设计与电源管理 随着电池供电系统的普及，功耗优化成为核心挑战。本章系统性地介绍了MCU的各种低功耗模式（如睡眠、停止、待机模式）及其唤醒机制。内容深入到寄存器级别的电源控制，讲解了如何根据任务负载动态调整时钟频率和电压（DVFS），并探讨了外部晶振与内部RC振荡器的精度与功耗权衡。实际案例将演示如何通过周期性唤醒与深度睡眠的智能切换，将设备的待机电流降至纳安级别。 第四章：高效固件开发与工具链 本章聚焦于固件开发的工程实践。内容包括：C/C++在资源受限环境下的高效编程范式、volatile关键字的正确使用、位操作的性能优化。同时，详细介绍了交叉编译工具链（Cross-Toolchain）的配置、链接器脚本（Linker Script）的定制，以及如何利用静态分析工具进行代码质量检查。调试技术方面，深入讲解了JTAG/SWD接口的底层原理、断点（Breakpoint）的高级设置（如数据观察点），以及实时跟踪（Trace）机制的应用。 第二部分：嵌入式操作系统与实时调度 本部分将理论知识扩展到复杂的操作系统环境，重点探讨实时操作系统的设计哲学、内核机制与资源管理。 第五章：实时操作系统（RTOS）核心概念 本章构建RTOS的理论基础。内容涵盖了任务（Task）的生命周期、上下文切换（Context Switching）的机制、以及内核调度器（Scheduler）的算法分析（如固定优先级、轮转、最短剩余时间优先）。对优先级反转（Priority Inversion）问题进行了详尽的剖析，并介绍了信号量、互斥锁（Mutex）、消息队列等同步原语的正确使用场景与潜在陷阱。 第六章：内存管理与虚拟化初探 针对嵌入式环境的内存限制，本章详细讨论了静态内存池（Memory Pool）和动态内存分配（Heap Management）的优缺点。更进一步，本章介绍了内存管理单元（MMU）与内存保护单元（MPU）在RTOS中的角色差异。对于需要运行更复杂软件栈的系统，本章也初步引入了虚拟化概念，解释了Hypervisor如何实现对底层硬件的资源隔离与管理。 第七章：高级任务通信与系统可靠性 除了基础的同步机制，本章聚焦于高效且可靠的任务间通信（IPC）。内容包括事件标志组（Event Flags）、邮箱（Mailbox）机制，以及如何设计健壮的消息传递协议以确保数据完整性。可靠性工程方面，讲解了看门狗定时器（WDT）的配置、系统健康监测框架的构建，以及如何实现故障恢复（Fail-Safe）逻辑。 第八章：文件系统与数据持久化 本章探讨了在非易失性存储（如SPI Flash, SD卡）上实现高效数据持久化的技术。内容包括嵌入式文件系统的结构（如FATFS, LittleFS）的内部工作原理，日志文件系统（Journaling File System）的优势，以及如何通过磨损均衡（Wear Leveling）算法来延长闪存介质的使用寿命。数据加密在存储层的应用也作为关键安全实践被纳入讨论。 第三部分：网络通信与边缘计算协议栈 本部分转向系统的外部连接能力，重点讲解了面向嵌入式设备的低功耗无线协议栈和数据传输标准。 第九章：嵌入式网络协议栈基础 本章详细解析了TCP/IP协议栈在资源受限设备上的裁剪与实现。内容包括LwIP等轻量级TCP/IP栈的配置，ARP、ICMP等底层协议的工作机制。特别关注了嵌入式设备中常见的网络接口驱动开发，如Ethernet MAC/PHY的初始化与数据帧处理。 第十章：低功耗广域网（LPWAN）技术剖析 针对物联网对远距离、低功耗通信的需求，本章深入研究了LoRa/LoRaWAN、NB-IoT等主流LPWAN技术的物理层和MAC层特性。内容包括频段选择、扩频因子（Spreading Factor）对传输距离与速率的影响，以及在LoRaWAN网络服务器（Network Server）与应用服务器（Application Server）之间的数据包结构解析。 第十一章：边缘计算与数据预处理 本章探讨了如何在边缘设备端进行有意义的数据处理，以减轻云端压力。内容包括传感器数据的融合算法、本地异常检测模型的部署（如轻量级机器学习推理引擎），以及数据压缩与去冗余技术。重点讲解了数据如何在本地进行格式化，以便后续通过标准API高效上传。 第十二章：安全通信层：TLS/DTLS的嵌入式实现 在网络互联的背景下，数据安全至关重要。本章深入讲解了TLS/DTLS协议在嵌入式系统中的资源消耗与优化。内容包括如何使用微型加密库（如mbedTLS的裁剪版本），密钥生成、数字证书（X.509）的存储与验证流程。讨论了会话恢复机制对维持低功耗连接的重要性。 第四部分：物联网安全与系统级防护 本部分是全书的重点之一，系统性地讲解了从硬件信任根到应用层协议的完整安全防护体系。 第十三章：硬件信任根（Root of Trust）与安全启动 本章阐述了建立设备安全基线的必要性。内容涵盖了安全启动（Secure Boot）的实现流程，如何利用OTP（一次性可编程存储器）或eFuses来固化信任根。详细介绍了可信执行环境（TEE）的概念，以及如何在硬件辅助下实现代码的完整性验证。 第十四章：固件空中更新（OTA）的安全机制 远程固件更新是设备生命周期管理的核心，也是主要的攻击面。本章详细设计了安全的OTA流程，包括：双区固件镜像（A/B Partitioning）、加密签名验证、回滚保护机制。重点分析了传输过程中和存储介质上的数据加密策略。 第十五章：侧信道攻击防御与物理安全 本章转向对物理层攻击的防御。内容包括对功耗分析攻击（SPA/DPA）的理论基础介绍，以及在固件层面上采取的对抗措施，如随机化指令执行时间。同时，讨论了篡改检测（Tamper Detection）硬件的集成，以及如何安全地处理敏感密钥材料，防止其被探针或物理侵入所获取。 第十六章：应用层协议安全与访问控制 本章聚焦于设备与云平台间的通信安全。详细分析了MQTT、CoAP等物联网协议在安全扩展（如MQTT over TLS）下的配置要点。讨论了设备身份认证（Device Identity）的方案，如使用预共享密钥（PSK）或基于证书的认证。最后，本章强调了最小权限原则在设备侧API设计中的应用，以限制潜在的横向移动攻击。 --- 本书的特色在于，它不局限于单一的芯片平台或通信协议，而是提供了一种跨平台、面向工程实践的安全与性能优化思维框架，指导读者构建下一代可靠、高效的嵌入式智能系统。

作者简介

台湾受恩股份有限公司团队

　　为基于物联网的智慧照护产业，发展居家、社区照护据点及城市服务中心之智慧照护服务整体方案。

张志勇
 
　　中央大学资讯工程所博士，现任淡江大学资讯工程学系专任教授,兼任工学院物联网与大数据中心主任。专长领域为物联网技术、大数据与人工智慧、无线感测网路。具有多年主持科技部与教育部计画的经验，获科技部「奖励特殊优秀人才」的奖励,发展多项专利，以及指导学生获得多项奖项。

石贵平
 
　　中央大学资讯工程所博士，现任淡江大学资讯工程学系专任教授。专长领域为物联网、无线感测网路、无线区域网路及行动计算。具多年主持科技部及教育部计画经验，并获特殊优秀人才，优秀年轻学者研究计画。

廖文华
 
　　中央大学资讯工程所博士，现任大同大学资讯经营学系专任教授兼校务研究办公室执行长。专长领域为物联网、云端运算、大数据和金融科技等。具多年主持科技部及教育部计画经验，并荣获教育部「特殊优秀人才弹性薪资」和科技部「奖励特殊优秀人才」的奖励。

游国忠

　　中央大学资讯工程所博士，现任真理大学资讯工程学系专任教授兼资讯与商业智慧学院院长。专长领域为物联网、5G网路、大数据、机器学习和深度学习网路等。具多年主持科技部计画经验，多次荣获科技部「奖励特殊优秀人才」的奖励。

＊本书第1章～第8章为彩色印刷　
第1章　物联网简介　
第2章　物联网的架构　
第3章　智慧生活应用　
第4章　健康照护应用　
第5章　智慧工业4.0与物联网　
第6章　行动支付与O2O商业整合应用　
第7章　穿戴自由，无线感知 － 穿戴式科技　
第8章　智慧机器人与自动驾驶　
第9章　物联网安全　
第10章　辨识技术　
第11章　感知层的感知技术与嵌入式系统　
第12章　物联网内网技术　
第13章　物联网外网技术　
第14章　云端平台的物联网服务　
第15章　互联网＋X未来发展趋势　
第16章　大数据与服务感知　
第17章　物联网未来发展趋势

评分☆☆☆☆☆

我是一名年长的退休老师，一直对新事物保持着开放的心态，对孙子辈那些智能手表、智能手环很感兴趣，但又苦于没有合适的书籍能够解释这些东西。偶然的机会，我看到这本《物联网与穿戴式装置概论与实务应用》，抱着试试看的心态翻阅了一下，结果完全被吸引住了！作者用非常平实、亲切的语言，解释了那些看起来复杂的科技原理，让我这个“老古董”也能听懂。比如，书中关于健康监测的部分，详细介绍了智能手表如何测量心率、睡眠质量，甚至还能检测心电图，这对我这个年纪的人来说，太有吸引力了！它让我明白，这些小小的穿戴设备，不仅仅是时髦的玩具，更是能够帮助我们关注身体健康，甚至预警潜在疾病的好帮手。书中还提到了一些老年人如何利用智能设备来保持独立生活，这让我感到非常温暖。这本书的优点在于，它把技术讲得有温度，让读者感受到科技带来的关怀，而不是冷冰冰的数字和代码。

评分☆☆☆☆☆

这本书的选题和内容都非常符合当前的市场需求。作为一名内容创作者，我一直密切关注着科技发展的最新动态，尤其是物联网和穿戴式装置的领域，我一直觉得这里面蕴含着巨大的内容创作潜力。这本《物联网与穿戴式装置概论与实务应用》为我提供了非常扎实的基础知识和丰富的案例素材。书中对物联网产业链的详细梳理，让我对整个产业的运作模式有了更深的理解；而对各种穿戴式装置在不同场景下的应用分析，则给了我很多灵感，比如如何将这些技术与生活方式、健康管理、甚至娱乐相结合，创作出更具吸引力的内容。我特别喜欢书中关于“未来趋势展望”的部分，它不仅指出了当下技术发展的瓶颈，也描绘了未来可能的发展方向，这对于我进行长远的内容规划非常有帮助。这本书的学术性与实用性结合得非常好，既有理论深度，又有实际操作指导，绝对是同类书籍中的佼佼者，值得我反复阅读和参考。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在科技公司工作的普通上班族，我常常感觉自己被科技的洪流裹挟着前进，但又对很多新兴技术知之甚少，特别是物联网和穿戴式装置这块，虽然每天都能听到，但真正了解的却不多。这本《物联网与穿戴式装置概论与实务应用》的出现，恰好填补了我在这方面的知识空白。书里的内容涵盖范围很广，从最基础的物联网概念，到各种穿戴式装置的分类和功能，再到它们在不同行业里的应用，都讲得非常透彻。我特别关注了书中关于“数据安全与隐私保护”的部分，这对我来说非常重要，因为我平时也经常使用各种智能设备，对个人信息安全总是有些担忧。作者在这方面给出了很多有价值的建议和思考，让我对如何更安全地使用这些技术有了更深刻的认识。整本书的结构清晰，逻辑严谨，即使是对技术不太了解的读者，也能轻松理解。我觉得这本书不仅适合学生或者从业者阅读，对于我们普通大众来说，也是一本了解未来科技趋势、提升生活品质的绝佳读物。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对智能家居领域颇感兴趣的业余爱好者，平时也喜欢捣鼓一些电子小玩意儿。这次偶然翻到这本《物联网与穿戴式装置概论与实务应用》，简直是挖到宝了！书里关于智能家居部分的讲解，我真的太喜欢了。它不仅介绍了市面上常见的智能家居设备，比如智能音箱、智能灯泡、智能门锁等，还深入分析了它们背后的技术原理，比如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee这些通信协议的作用，以及如何通过App或者语音助手来控制这些设备。更重要的是，它还提供了一些实际的搭建和配置的建议，虽然这本书不是专门讲智能家居搭建的，但它提供的那些基础知识和理念，让我对如何构建一个个性化的智能家居系统有了全新的认识。比如，它提到了一些关于设备联动和场景设置的思路，让我脑洞大开，开始思考如何让家里的设备之间能够更智能地协作，实现更便捷的生活。这本书的理论性和实践性结合得非常好，让我既能理解“是什么”，也能知道“怎么做”。

评分☆☆☆☆☆

这本书真的太对我的胃口了！我一直对物联网和穿戴式装置这块儿充满了好奇，总觉得它们是未来生活的大势所趋，但又觉得有点遥不可及，不知道从何下手。这本《物联网与穿戴式装置概论与实务应用》就像是为我量身定做的入门指南。作者用了非常浅显易懂的语言，把那些听起来很高深的概念都解释清楚了，比如物联网到底是怎么运作的，那些传感器、网络、平台之间是怎么联系起来的，穿戴式装置又有哪些种类，以及它们在日常生活、医疗保健、运动健身等方面到底能发挥什么样的作用。我尤其喜欢的是，它没有只停留在理论层面，而是讲了很多非常贴近我们生活的实际应用案例。读完之后，我感觉自己对整个物联网和穿戴式装置的生态系统有了更清晰的认识，不再是雾里看花，而是能看到它们如何一点点地渗透进我们的生活，让生活变得更便利、更健康、更智能。这本书的写作风格也很棒，不会让人觉得枯燥乏味，而是像在听一位经验丰富的专家分享他的见解，既有深度又不失趣味性。