用Arduino全麵打造物聯網 (電子書) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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孫駿榮

圖書標籤:

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好的，這是一本關於使用Arduino技術打造物聯網係統的圖書簡介，內容詳實，不含您提到的特定書名內容。 --- 書名：嵌入式係統與物聯網應用實踐：從基礎到前沿 導語：連接現實與數字的橋梁 在信息爆炸的時代，物聯網（IoT）已經不再是遙不可及的未來概念，而是深刻影響我們生活、工業生産乃至城市管理的現實技術。本手冊旨在為讀者提供一個係統、深入且極具實踐性的指南，全麵剖析如何運用主流的嵌入式開發平颱，結閤現代通信協議，構建穩定、高效且智能化的物聯網解決方案。 本書聚焦於基礎理論的夯實與前沿技術的融閤應用，它不僅僅是一本技術手冊，更是一份帶領工程師、創客和技術愛好者跨越理論鴻溝，直抵實際項目落地的行動指南。我們相信，通過本書的學習，讀者將能夠獨立設計、開發並部署具備數據采集、遠程控製及邊緣計算能力的智能係統。 第一部分：嵌入式係統基礎構建與環境搭建 本部分為後續高級應用奠定堅實的底層基礎。我們將從最核心的微控製器架構入手，深入探討實時操作係統（RTOS）在資源受限環境下的優化策略。 微控製器選型與深入解析： 詳細對比分析當前主流的微控製器係列（如高性能ARM Cortex-M係列、低功耗MSP係列等）的內核架構、內存管理機製及中斷處理流程。重點剖析如何進行寄存器級彆的編程以實現對硬件資源的精細化控製。 開發環境的專業化配置： 介紹集成開發環境（IDE）的高級調試技巧，包括斷點管理、內存監視、實時變量跟蹤。同時，探討交叉編譯工具鏈的配置，確保代碼能夠在目標硬件上無縫運行。 傳感器與執行器接口技術： 詳細闡述各類常用傳感器的電氣特性、數據手冊解讀方法，並重點講解I2C、SPI、UART、CAN總綫等通信協議在實際電路設計中的阻抗匹配、電平轉換與噪聲抑製技術。對於執行器部分，將深入分析PWM調速、步進電機精確控製及伺服係統反饋迴路的建立。 第二部分：構建高效穩定的網絡通信層 物聯網的核心在於“網”。本部分將徹底拆解實現設備間可靠通信所需的關鍵技術棧。 無綫通信協議棧深度剖析： 不僅停留在應用層麵，本書將深入講解IEEE 802.15.4（Zigbee）、Bluetooth Low Energy (BLE) 的幀結構、網絡拓撲構建與安全握手流程。對於Wi-Fi模塊的應用，我們將探討TCP/IP協議棧的移植與優化，特彆是嵌入式係統中的Socket編程高級技巧，如非阻塞I/O與事件驅動模型。 低功耗廣域網絡（LPWAN）技術專題： 針對遠程、低帶寬場景，本書將詳盡介紹LoRaWAN/NB-IoT的接入流程、空中接口協議（Air Interface Protocol）特點及功耗管理策略。重點將放在網絡服務器（Network Server）與應用服務器（Application Server）之間的數據轉發機製。 網絡安全基礎與實踐： 在設備接入網絡的初期，安全防護至關重要。我們將覆蓋TLS/SSL證書管理、密鑰交換機製（如Diffie-Hellman）、固件級加密存儲以及安全啓動（Secure Boot）的實現流程，確保數據傳輸的機密性與完整性。 第三部分：物聯網雲平颱集成與數據處理 設備采集到數據後，如何高效、安全地傳輸至雲端並進行價值挖掘，是本部分的核心內容。 MQTT協議的深度應用： 詳細講解MQTT協議的三種服務質量（QoS）等級在不同應用場景下的權衡選擇。同時，介紹如何構建一個高可用的Broker集群，並實現消息的持久化與負載均衡。 主流雲平颱對接策略： 針對AWS IoT Core、Azure IoT Hub以及國內領先的雲服務平颱，提供標準化的SDK使用指南與設備身份認證（Device Provisioning）流程。著重分析如何利用雲平颱的規則引擎（Rules Engine）對實時數據流進行初步的過濾和路由。 時序數據庫與數據可視化： 介紹專為物聯網海量時間序列數據設計的數據庫結構（如InfluxDB）。展示如何利用Grafana等工具構建動態儀錶盤，實現多維度、多變量的實時數據監控與曆史趨勢分析。 第四部分：邊緣計算與係統的高級智能 為減少雲端壓力和提高響應速度，邊緣智能已成為必然趨勢。本部分緻力於將計算能力下沉至設備端。 輕量級機器學習模型的部署： 介紹如何利用TensorFlow Lite for Microcontrollers或其他量化工具，將訓練好的分類或迴歸模型壓縮並部署到資源有限的嵌入式平颱上。重點在於內存占用優化和推理速度的提升。 OTA（Over-The-Air）固件空中升級機製設計： 構建一個健壯的遠程升級框架，包括分版本控製、A/B分區策略、失敗迴滾機製。確保在設備聯網環境不穩定的情況下，固件更新的原子性與安全性。 係統容錯與故障診斷： 探討嵌入式係統在長期運行中可能遇到的硬件漂移、內存泄漏等問題。教授如何設計看門狗（Watchdog Timer）機製、實現遠程日誌迴傳（Log Aggregation）以及自動化健康檢查（Health Check）服務，以最大化係統的可用時間（Uptime）。 結語：展望與持續學習 物聯網領域技術迭代迅速。本書提供的是一套紮實的方法論和一套可復用的工程框架。我們鼓勵讀者在掌握這些核心技術後，積極探索5G、數字孿生（Digital Twin）等前沿概念的應用，將所學知識融入到真正的産業創新實踐中去。掌握這些技術，意味著您已經站在瞭未來智能世界構建的最前沿。 目標讀者： 嵌入式係統工程師、硬件開發者、軟件工程師、物聯網項目經理、電子信息專業學生及所有對構建智能設備感興趣的技術人員。 ---