用Arduino全面打造物聯網 (電子書) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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孫駿榮

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好的，这是一本关于使用Arduino技术打造物联网系统的图书简介，内容详实，不含您提到的特定书名内容。 --- 书名：嵌入式系统与物联网应用实践：从基础到前沿 导语：连接现实与数字的桥梁 在信息爆炸的时代，物联网（IoT）已经不再是遥不可及的未来概念，而是深刻影响我们生活、工业生产乃至城市管理的现实技术。本手册旨在为读者提供一个系统、深入且极具实践性的指南，全面剖析如何运用主流的嵌入式开发平台，结合现代通信协议，构建稳定、高效且智能化的物联网解决方案。 本书聚焦于基础理论的夯实与前沿技术的融合应用，它不仅仅是一本技术手册，更是一份带领工程师、创客和技术爱好者跨越理论鸿沟，直抵实际项目落地的行动指南。我们相信，通过本书的学习，读者将能够独立设计、开发并部署具备数据采集、远程控制及边缘计算能力的智能系统。 第一部分：嵌入式系统基础构建与环境搭建 本部分为后续高级应用奠定坚实的底层基础。我们将从最核心的微控制器架构入手，深入探讨实时操作系统（RTOS）在资源受限环境下的优化策略。 微控制器选型与深入解析： 详细对比分析当前主流的微控制器系列（如高性能ARM Cortex-M系列、低功耗MSP系列等）的内核架构、内存管理机制及中断处理流程。重点剖析如何进行寄存器级别的编程以实现对硬件资源的精细化控制。 开发环境的专业化配置： 介绍集成开发环境（IDE）的高级调试技巧，包括断点管理、内存监视、实时变量跟踪。同时，探讨交叉编译工具链的配置，确保代码能够在目标硬件上无缝运行。 传感器与执行器接口技术： 详细阐述各类常用传感器的电气特性、数据手册解读方法，并重点讲解I2C、SPI、UART、CAN总线等通信协议在实际电路设计中的阻抗匹配、电平转换与噪声抑制技术。对于执行器部分，将深入分析PWM调速、步进电机精确控制及伺服系统反馈回路的建立。 第二部分：构建高效稳定的网络通信层 物联网的核心在于“网”。本部分将彻底拆解实现设备间可靠通信所需的关键技术栈。 无线通信协议栈深度剖析： 不仅停留在应用层面，本书将深入讲解IEEE 802.15.4（Zigbee）、Bluetooth Low Energy (BLE) 的帧结构、网络拓扑构建与安全握手流程。对于Wi-Fi模块的应用，我们将探讨TCP/IP协议栈的移植与优化，特别是嵌入式系统中的Socket编程高级技巧，如非阻塞I/O与事件驱动模型。 低功耗广域网络（LPWAN）技术专题： 针对远程、低带宽场景，本书将详尽介绍LoRaWAN/NB-IoT的接入流程、空中接口协议（Air Interface Protocol）特点及功耗管理策略。重点将放在网络服务器（Network Server）与应用服务器（Application Server）之间的数据转发机制。 网络安全基础与实践： 在设备接入网络的初期，安全防护至关重要。我们将覆盖TLS/SSL证书管理、密钥交换机制（如Diffie-Hellman）、固件级加密存储以及安全启动（Secure Boot）的实现流程，确保数据传输的机密性与完整性。 第三部分：物联网云平台集成与数据处理 设备采集到数据后，如何高效、安全地传输至云端并进行价值挖掘，是本部分的核心内容。 MQTT协议的深度应用： 详细讲解MQTT协议的三种服务质量（QoS）等级在不同应用场景下的权衡选择。同时，介绍如何构建一个高可用的Broker集群，并实现消息的持久化与负载均衡。 主流云平台对接策略： 针对AWS IoT Core、Azure IoT Hub以及国内领先的云服务平台，提供标准化的SDK使用指南与设备身份认证（Device Provisioning）流程。着重分析如何利用云平台的规则引擎（Rules Engine）对实时数据流进行初步的过滤和路由。 时序数据库与数据可视化： 介绍专为物联网海量时间序列数据设计的数据库结构（如InfluxDB）。展示如何利用Grafana等工具构建动态仪表盘，实现多维度、多变量的实时数据监控与历史趋势分析。 第四部分：边缘计算与系统的高级智能 为减少云端压力和提高响应速度，边缘智能已成为必然趋势。本部分致力于将计算能力下沉至设备端。 轻量级机器学习模型的部署： 介绍如何利用TensorFlow Lite for Microcontrollers或其他量化工具，将训练好的分类或回归模型压缩并部署到资源有限的嵌入式平台上。重点在于内存占用优化和推理速度的提升。 OTA（Over-The-Air）固件空中升级机制设计： 构建一个健壮的远程升级框架，包括分版本控制、A/B分区策略、失败回滚机制。确保在设备联网环境不稳定的情况下，固件更新的原子性与安全性。 系统容错与故障诊断： 探讨嵌入式系统在长期运行中可能遇到的硬件漂移、内存泄漏等问题。教授如何设计看门狗（Watchdog Timer）机制、实现远程日志回传（Log Aggregation）以及自动化健康检查（Health Check）服务，以最大化系统的可用时间（Uptime）。 结语：展望与持续学习 物联网领域技术迭代迅速。本书提供的是一套扎实的方法论和一套可复用的工程框架。我们鼓励读者在掌握这些核心技术后，积极探索5G、数字孪生（Digital Twin）等前沿概念的应用，将所学知识融入到真正的产业创新实践中去。掌握这些技术，意味着您已经站在了未来智能世界构建的最前沿。 目标读者： 嵌入式系统工程师、硬件开发者、软件工程师、物联网项目经理、电子信息专业学生及所有对构建智能设备感兴趣的技术人员。 ---