快速建立物联网架构与智慧资料撷取应用（附范例光碟） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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• 物联网
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• 传感器
• 边缘计算
• 数据分析

智慧机械计画是迎接工业4.0时代推动的方案之一，透过智慧设备／智慧制造技术的发展，激发产业创新风气与研发能量，落实产业发展目标。而设备连网基层之全面感知与智慧感测为是关键技术之一。

　　本书内容分为三篇，在第一篇介绍常用自动化感测元件、数位类比转换、与智慧资料撷取的一些基本概念；第二篇说明ADAM-4000系列、ADAM-6000系列及WISE-4000系列的功能，并了解与Modbus应用；第三篇为综合应用篇，提供18个实习项目，实际体验快速建立物联网架构与智慧资料撷取应用，并让读者了解如何使用研华远端资料撷取I/O模组，来实现所需情境与规划人机整合应用。

本书特色

　　1.本书搭配研华设备(ADAM-4000系列、ADAM-6000系列与WISE-4000系列)使用。
　　2.介绍研华系列之物联网应用实务，採用逐一步骤并搭配图片说明，按图施工保证成功。
　　3.本书共分为三篇，第一篇自动化感测与智慧资料撷取、第二篇快速建立物联网架构与Modbus 应用、第三篇18个综合应用实务。
 

精研高阶嵌入式系统设计与前沿边缘计算实践 本书聚焦于现代嵌入式系统架构的深度剖析、复杂算法在资源受限环境下的高效部署，以及前沿边缘计算（Edge Computing）范式的工程化落地。旨在为资深工程师、系统架构师及高阶技术研究人员提供一套系统化、实战导向的知识体系，以应对当前嵌入式领域对性能、实时性与智能化需求的严苛挑战。 --- 第一部分：深度解析下一代嵌入式处理器架构与异构计算 本部分将彻底摆脱对基础微控制器（MCU）的停留在表面，深入探究当前主流高性能嵌入式处理器（如基于ARM Cortex-A系列的高端SoC、专用DSP及FPGA）的微架构细节。 1.1 现代SoC的复杂流水线与缓存一致性管理： 详细阐述超标量、乱序执行对嵌入式实时性的影响。重点剖析多级缓存（L1/L2/L3）的组织结构、写策略（Write-Through/Write-Back）以及在多核环境中如何通过硬件机制（如Snoop/Coherence Protocol）维护数据一致性。针对实时系统，探讨如何通过内存保护单元（MPU）或内存管理单元（MMU）对关键数据路径进行隔离和优先级配置，以最小化缓存抖动（Cache Thrashing）。 1.2 异构计算平台的资源调度与性能优化： 随着AI和视觉处理在嵌入式设备中的普及，CPU、GPU（或NPU/VPU）的协同工作成为常态。本书将系统性介绍如何对这些异构资源进行任务拆分、依赖图构建。具体内容包括： OpenCL/Vulkan在嵌入式上的移植与性能调优： 针对特定硬件后端（如Mali GPU或特定IP核）的并行编程模型优化。 零拷贝（Zero-Copy）机制在异构数据传输中的应用： 探讨如何利用DMA控制器、共享虚拟内存（SVM）技术，显著降低CPU与加速器之间数据搬运的延迟和开销。 动态功耗与性能管理（DVFS）： 深入分析操作系统内核如何根据负载动态调整CPU/GPU频率与电压，实现性能-功耗平衡的最大化。 1.3 低延迟中断处理与实时操作系统内核剖析： 对于需要严格时间约束的应用，中断延迟是关键瓶颈。本章将超越标准RTOS的API介绍，聚焦于内核级别的优化： 中断延迟的量化与瓶颈定位： 使用硬件探针和性能计数器（PMC）分析中断处理延迟的来源（如中断禁用时间、锁竞争）。 实时调度策略的深度比较： 对传统固定优先级、速率单调（RMS）到更先进的截止时间单调（EDF）及其在多核环境下的扩展（如Global EDF, Clustered Scheduling）进行对比分析，并给出在特定延迟预算下的选择指南。 --- 第二部分：高阶嵌入式软件栈的工程化与安全加固 本部分关注于构建可靠、安全且可维护的复杂嵌入式软件系统，重点不在于应用层协议，而在于底层软件基础设施的健壮性。 2.1 内存管理与资源安全保障： 在资源受限设备上，内存泄漏和越界访问是导致系统崩溃和安全漏洞的主要原因。 嵌入式堆管理器（Heap Manager）的深度定制： 分析如dlmalloc、jemalloc等常见分配器的内部机制，并指导读者根据目标硬件的内存布局和访问模式，定制优化的分配策略（如池化分配、分离分配器）。 栈溢出防御与运行时内存检查： 介绍如Stack Canaries、ASLR（在特定嵌入式平台上的实现）、以及硬件辅助的内存保护技术（如ARM MTE – Memory Tagging Extension）。 2.2 嵌入式系统中的容器化与虚拟化技术： 探讨在边缘侧如何利用轻量级隔离技术来提高软件的模块化、复用性和安全性。 Linux容器（LXC/Docker on ARM）： 分析在资源受限的SoC上运行容器的性能开销与优化技巧，包括文件系统（OverlayFS/AUFS）的选择、Cgroups对资源隔离的精细控制。 轻量级Hypervisor的应用： 介绍如Xen或定制化的Type-1 Hypervisor在安全关键（Safety-Critical）或安全相关（Security-Relevant）分区中的部署，实现硬隔离（Hardware Isolation）。 2.3 基于形式化方法的系统验证与鲁棒性设计： 针对高可靠性系统，引入形式化验证的概念和工具链。 TLA+或Coq在协议验证中的应用： 如何对关键的并发控制代码（如锁、信号量、分布式共识算法的边缘实现）进行数学建模，确保其在所有边界条件下的正确性。 故障注入测试（Fault Injection Testing）： 详细介绍如何设计自动化测试平台，模拟电源瞬变、内存位翻转、总线错误等，以评估系统在物理层故障下的恢复能力和鲁棒性。 --- 第三部分：前沿边缘计算的分布式同步与数据流编程模型 本部分超越了单个设备的范畴，探讨如何构建由多个互联智能设备组成的分布式边缘计算集群，并高效地管理数据流和状态同步。 3.1 边缘计算中的数据一致性模型与冲突解决： 在低带宽、高延迟的边缘网络中，强一致性（Strong Consistency）往往不可行。 CRDTs（Conflict-Free Replicated Data Types）的应用： 深入讲解几种核心CRDT类型（如G-Counter, OR-Set），并提供在传感器数据聚合或本地配置同步中的实际C++或Rust实现示例。 最终一致性协议在边缘的定制化： 探讨如何基于Paxos/Raft的简化版本（如Raft的分片或Quorum机制）来适应带宽受限的边缘节点，实现快速的局部状态收敛。 3.2 面向边缘的数据流编程范式： 现代边缘应用倾向于使用数据流图来描述复杂的处理逻辑（数据捕获、预处理、模型推理、结果反馈）。 Reactive Streams与背压（Backpressure）机制： 详细解析Reactive Programming模型，并重点讲解如何在嵌入式流处理器中实现高效的背压机制，防止高速采集节点淹没低速推理节点。 TensorFlow Lite/PyTorch Mobile的运行时优化与图编译： 介绍如何使用更底层的编译器（如TVM）对预训练模型进行深度优化，生成高度定制化的、针对特定SoC指令集的运行时代码，实现推理的低延迟化。 3.3 边缘安全身份认证与轻量级加密加速： 强调在无中央服务器的边缘环境中，设备间通信的安全保障。 零信任（Zero Trust）在边缘网络中的实现： 探讨基于设备证书（如基于ECC的证书）的相互认证机制（Mutual TLS）。 硬件加密引擎的驱动与利用： 讲解如何绕过标准操作系统API，直接利用SoC内置的AES/SHA/True Random Number Generator (TRNG) 硬件加速器，实现高效且抗侧信道攻击的加解密操作。 --- 本书的读者群体需要具备扎实的C/C++或Rust编程基础，熟悉Linux内核或RTOS的底层工作原理，并对现代处理器架构有深入的理解。本书不包含任何基础的通信协议（如MQTT、HTTP）或初级传感器接口（如I2C/SPI）的介绍，而是直接切入资源受限环境下的高阶架构难题与系统性能极限的突破。

第一篇 自动化感测与智慧资料撷取应用
第1章 自动化感测与智慧资料撷取简介
1.1 绪论
1.2 自动化感测简介
1.3 控制器之资料撷取与控制介面
1.4 智慧感测器与通讯介面
1.5 章节简介
第2章 接触式开关型感测元件
2.1 简介
2.2 微动开关之构造及工作原理
2.3 微动开关的应用
2.4 微动开关的其他应用
第3章 近接感测元件
3.1 简介
3.2 近接感测原理
3.3 近接感测器的检测特性
3.4 近接感测之应用
3.5 磁簧开关(Magnetic Reed Switch)
第4章 光电感测元件与开关
4.1 简介
4.2 光敏电阻元件
4.3 光二极体
4.4 光电晶体
4.5 光电开关

第二篇 快速建立物联网架构与Modbus 应(ADAM-4000、ADAM-6000 与WISE-4000)
第5章 ADAM / WISE 家族介绍
5.1 ADAM-4000 系列(Serial)
5.2 ADAM6000 系列(Ethernet)
5.3 WISE-4000 产品系列
第6章 Modbus TCP/RTU 基础介绍
6.1 RTU 系统架构图
6.2 TCP 系统架构
6.3 Slaver 与Server 结构
第7章 ADAM-4000 系列
7.1 ADAM-4000 模组介绍
7.2 ADAM-4100 模组介绍
7.3 ADAM-4X00 选用注意事项
7.4 ADAM-4X00 初始化设定
7.5 使用Utility 设定ADAM4X
第8章 ADAM-6000 系列
8.1 ADAM-6000 模组介绍
8.2 ADAM-6200 模组介绍
8.3 ADAM-6X00 功能介绍
8.4 GCL 简易入门介绍
8.5 Data Stream
8.6 Peer-to-Peer(P2P)
8.7 Access Control
8.8 密码管理
8.9 网页显示
8.10 ASCII Code Command
第9章 WISE-4000 系列
9.1 WISE-4000 模组介绍
9.2 WISE-4012E 快速入门
9.3 WISE-4051 快速入门
第10章 ADAM. Net Class Library
10.1 使用Library 连接TCP 设备
10.2 使用Library 连接Serial 设备
第11章 使用Advantech Command 连接Serial 设备
第12章 ADAM-6200 REST
第13章 把资料上传至Dropbox
第14章 资料上传Private Server(私有网路)的设定

第三篇 综合应用篇
第15章 物联网应用与智慧资料撷取动手做做看.
实习简介
实习一：ADAM-6000 系列设备连线和软体安装设定
实习二：运用ADAM-6224 之类比输出与ADAM-6217 之类比输入连接
实习三：运用ADAM-6217 与类比输出感测器连接
实习四：运用ADAM-6250 之数位输出与ADAM-6250 之数位输入连接
实习五：运用ADAM-6250 与干接点数位输出感测器连接
实习六：运用ADAM-6250 与湿接点数位输出连接
实习七：运用ADAM-6250 之数位输出控制灯泡的亮暗
实习八：WISE-4000 系列设备连线和设定
实习九：运用WISE-4012 与类比输出感测器连接
实习十：运用WISE-4012 之数位输出与WISE-4051 之数位输入连接
实习十一：运用WISE-4051 与干接点数位输出连接
实习十二：运用WISE-4051 与湿接点数位输出连接
实习十三：运用WISE-4012 之数位输出控制灯泡的亮暗
实习十四：运用WISE-4051 的RS-485 接口与温度感测器连接
实习十五：运用ADAM-6217 和ADAM-6224 完成Peer to Peer 控制
实习十六：运用ADAM-6217 和ADAM-6224 完成图像式逻辑条件(GCL)控制
实习十七：运用Data Stream 功能取得ADAM 系列产品的资料
实习十八：自行开发人机介面与应用案例
附录 监控人机介面

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我一直觉得，物联网的学习曲线相当陡峭，尤其是在初期，要掌握各种硬件平台、通信协议、云端服务，以及各种开发工具，确实需要花费不少时间和精力。市面上很多关于物联网的书籍，要么过于理论化，要么只聚焦于某个特定领域，而这本书的标题——「快速建立物联网架构」，听起来就充满了“整合”与“效率”的意味。我非常好奇，它会如何将看似分散的物联网技术，巧妙地整合起来，形成一个清晰、可行的架构蓝图。 我特别想知道，书中对于“架构”的定义是什么？是偏向于平台化的解决方案，还是更侧重于一种通用的设计原则？它会介绍不同类型的物联网架构（例如：边缘计算架构、云端中心化架构等）的优缺点，以及如何在实际项目中根据需求进行选择和优化吗？更重要的是，它如何做到“快速建立”？是否提供了一些模型、模板，或是高度抽象化的组件，让读者能够快速地组装出符合自己需求的物联网系统？我对这部分的内容充满了期待，希望能从中找到一套行之有效的方法论，能够帮助我快速搭建起稳定、可扩展的物联网基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题一打出来，就让我这个在科技业打滚多年的老鸟眼睛一亮！「快速建立物联网架构与智慧资料撷取应用」，这几个字简直是打中了我的痛点。我身边不乏对物联网跃跃欲试，但又被那看似复杂的技术门槛吓退的朋友，每次他们问我该从何下手，我总觉得有些东西很难用三言两语说清楚，往往需要铺陈半天。这本书的出现，就像是为这些徬徨的开发者和创客们点亮了一盏明灯。 尤其「快速建立」这四个字，对我们这种需要尽快将概念转化为实际产品的工程师来说，简直是天籁之音。要知道，在竞争激烈的市场里，产品的迭代速度是关键。如果能有一本指导手册，能够系统性地带领我们从零开始，一步步构建出稳固的物联网基础架构，并且还能实际操作，那绝对能大大缩短开发周期，降低试错成本。而「智慧资料撷取应用」更是直指物联网的核心价值——如何从海量的数据中挖掘出有用的信息，并将其转化为有价值的应用。这不仅是技术上的挑战，更是商业上的机遇。我非常期待书中能够深入浅出地讲解如何设计和实现这些数据撷取与分析的流程，特别是针对一些常见的应用场景，例如智慧家居、工业自动化，或是智慧农业等，都能有具体的案例说明。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我本身就是个理论派，虽然经常接触物联网相关的技术，但总觉得在实际操作层面，还是有那么一点隔靴搔痒的感觉。坊间许多书籍，虽然概念讲得很深，但一旦到了实操部分，就变得含糊不清，或者提供的范例代码又臭又长，难以理解。这本书的「附范例光碟」这一项，对我来说简直是神来之笔！这代表着作者不仅在理论上有所建树，更重要的是，他们愿意将这些知识“落地”，提供可供读者实际操作的范例。 我最期待的就是光碟里提供的范例，能够是那种可以“拿来即用”的，或者至少是“稍微修改就能跑”的。这样一来，我就可以直接套用书中介绍的架构和代码，去实现一些简单的物联网应用，然后在实践中慢慢理解其背后的原理。这比单纯地阅读理论知识，要来得更直观、更有效率。我希望范例能够覆盖到从硬件选择、通信协议配置，到数据上传、应用开发等各个环节，并且能有详细的步骤说明和代码注释。这样，即便是初学者，也能在光碟的辅助下，快速上手，建立起自己的第一个物联网项目。

评分☆☆☆☆☆

我算是个比较注重实用的读者，对于那些只会讲概念、讲理论的书籍，我通常不太感兴趣。我更喜欢那种能够提供具体方法、工具，并且能指导我一步步去完成某项任务的书。这本书的标题，特别是“附范例光碟”这一项，让我觉得作者非常有诚意，也很有心。这代表着他们不仅仅是在“教”我们，更是在“带”我们。 我希望这本书的范例能够贴近实际应用，而不是那种过于理想化、脱离现实的“玩具”项目。例如，如果能有结合常见传感器（如温湿度、光照、气体传感器等）来构建环境监测系统的范例，或者利用树莓派、Arduino等开发板来实现简单的智能控制功能的范例，那就非常棒了。另外，我也希望这些范例能够提供清晰的电路连接图、详细的代码说明，以及在部署和运行过程中可能遇到的问题及解决方法。总而言之，我希望这本书能够让我“动手”，并且在“动手”的过程中，真正地掌握物联网架构的搭建和智慧资料撷取的技巧。

评分☆☆☆☆☆

我一直对“智慧资料撷取”这个概念感到着迷。毕竟，物联网最终的目的不就是为了收集数据，然后从中发现价值，做出更明智的决策吗？但如何有效地、智慧地撷取这些数据，却是一个大学问。我见过太多应用，只是简单地把传感器数据往云端丢，然后就束手无策了。这本书的副标题“智慧资料撷取应用”，就好像抓住了我的痒处。 我非常期待书中能够探讨一些进阶的数据撷取技术，例如如何过滤掉无效数据、如何进行数据的预处理和清洗、如何利用机器学习或深度学习算法来识别数据中的模式和异常。它会不会介绍一些常用的数据撷取框架或工具，并且提供如何在实际应用中配置和使用的指导？我希望它不仅仅是告诉我们“怎么做”，更能让我们理解“为什么这么做”，以及在不同的场景下，应该如何选择最适合的数据撷取策略。如果能有关于实时数据流处理、时序数据库的应用，甚至是数据安全与隐私保护方面的讨论，那就更加完美了。