Ameba 8710 Wifi氣氛燈硬體開發(智慧家庭篇) (電子書)

Ameba 8710 Wifi氣氛燈硬體開發(智慧家庭篇) (電子書) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

曹永忠
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具体描述

  本書針對智慧家庭為主軸,運用Ameba 8195 AM/Ameba 8170 AF開發板進行開發各種智慧家庭產品,主要是給讀者熟悉使用Ameba 8195 AM/Ameba 8170 AF開發板來開發物聯網之各樣產品之原型(ProtoTyping),進而介紹這些產品衍伸出來的技術、程式撰寫技巧,以漸進式的方法介紹、使用方式、電路連接範例等等。
 
  Ameba 8195 AM/Ameba 8170 AF開發板最強大的不只是它相容於Arduino開發板,而是它網路功能與簡單易學的模組函式庫,幾乎Maker想到應用於物聯網開發的東西,可以透過眾多的周邊模組,都可以輕易的將想要完成的東西用堆積木的方式快速建立,而且價格比原廠Arduino Yun或Arduino + Wifi  Shield更具優勢,最強大的是這些周邊模組對應的函式庫,瑞昱科技有專職的研發人員不斷的支持,讓Maker不需要具有深厚的電子、電機與電路能力,就可以輕易駕御這些模組。
智能家居系统架构与实践:从硬件到云端的深度解析 本书聚焦于构建一套完整的、可扩展的智能家居系统,深入探讨从底层硬件选型、嵌入式软件开发,到云端数据管理和移动应用交互的全流程技术栈。本书旨在为工程师、创客及对物联网(IoT)技术有浓厚兴趣的读者提供一套实用的、可落地的系统设计与实现指南。 --- 第一部分:智能家居系统基础理论与架构设计 本部分将奠定读者对现代智能家居生态系统的宏观认知,并着重分析不同架构模式的优劣。 第一章:智能家居的演进与未来趋势 1.1 智能家居生态的界定与分类: 解析Matter、Thread、Zigbee等主流协议的生态位;探讨集中式与分布式控制模型的区别。 1.2 核心组件的功能划分: 详细剖析网关(Hub)、边缘设备(Edge Devices)、云服务(Cloud Services)和用户界面(UI/UX)各自承担的关键职责。 1.3 数据安全与隐私保护的基石: 探讨在IoT场景中,数据加密(如TLS/DTLS)、身份验证机制(如OAuth 2.0)在系统层面的重要性。 1.4 低功耗设计原则: 介绍在电池供电的传感器和执行器设计中,如何平衡实时性与能耗,包括睡眠模式管理和周期性唤醒机制。 第二章:系统级架构选择与建模 2.1 典型的三层架构模型: 深入解析感知层、网络层和应用层的技术选型。 2.2 边缘计算在智能家居中的应用: 探讨在本地网关上执行初步数据处理、本地自动化规则(Local Automation)的必要性及实现方法,以降低对云端的依赖和提高响应速度。 2.3 互操作性与标准化: 分析如何利用标准API和消息格式(如JSON、MQTT Payload结构)确保不同厂商设备间的协同工作能力。 2.4 架构的可扩展性分析: 如何设计数据模型和通信协议,以便未来轻松接入新的设备类型和功能模块(如能源管理、环境监测)。 --- 第二部分:嵌入式设备开发与现场总线技术 本部分是系统的核心,关注如何将物理世界中的传感器和执行器高效、稳定地接入网络。 第三章:嵌入式微控制器选型与基础配置 3.1 主流MCU平台对比: 评估Cortex-M系列(如STM32L系列)在资源受限环境下的性能与功耗表现。 3.2 实时操作系统(RTOS)的应用: 使用FreeRTOS或Zephyr构建任务调度、内存管理和中断处理机制,确保关键任务的实时性。 3.3 固件的OTA(Over-The-Air)升级机制设计: 构建安全的双分区(A/B Partitioning)或差分升级方案,保障设备在远程升级过程中的稳定性。 第四章:短距离无线通信协议深度解析 4.1 Zigbee 3.0网络拓扑与信道管理: 深入讲解Coordinator、Router和End Device的角色,以及如何进行网络加密密钥的分配与重置。 4.2 Thread协议栈的构建与路由机制: 探讨基于6LoWPAN的自愈合网状网络(Mesh Networking)原理,以及边界路由器的作用。 4.3 低功耗蓝牙(BLE)在设备发现与配网中的应用: 重点解析GATT服务、Characteristic的定义,以及如何实现配网流程(Provisioning Flow)。 4.4 物理层信号质量分析(RSSI与SNR): 现场测量与优化无线信号覆盖的方法论。 第五章:设备驱动开发与传感器数据采集 5.1 I2C/SPI总线的高效读写策略: 针对特定传感器(如温湿度、光照度)编写稳定、无阻塞的驱动程序。 5.2 模数转换(ADC)的精度与噪声抑制: 探讨采样率、参考电压选择以及数字滤波技术在环境数据采集中的应用。 5.3 执行器控制与反馈回路: 设计电机驱动、继电器切换的去抖动(Debouncing)逻辑和安全保护机制。 5.4 调试与故障排查工具链: 利用逻辑分析仪、示波器对底层通信进行验证。 --- 第三部分:网络通信协议与云端服务集成 本部分将系统从边缘扩展到互联网,关注数据如何在设备、网关和云平台之间可靠传输。 第六章:消息队列遥测传输(MQTT)的优化实践 6.1 MQTT QoS等级的精细化选择: 分析QoS 0, 1, 2在不同业务场景(如状态上报、命令下发)下的性能权衡。 6.2 会话保持(Keep-Alive)与遗嘱消息(Last Will and Testament): 确保设备离线状态的准确感知。 6.3 传输层安全(TLS/SSL)的配置与证书管理: 设备端如何安全地与Broker建立连接,以及客户端证书(Client Certificate)的部署。 6.4 批量数据上报与聚合: 针对高频传感器数据,设计数据包压缩和定时上报策略,以减少网络开销。 第七章:云端物联网平台的设计与部署 7.1 平台选型与服务集成: 对比AWS IoT Core, Azure IoT Hub或自建MQTT Broker的成本与功能。 7.2 设备身份管理与影子设备(Device Shadow): 学习如何利用云端的设备影子机制同步设备状态,实现离线操作的平滑过渡。 7.3 规则引擎(Rule Engine)的配置: 搭建基于数据流的自动化逻辑,例如“当温度高于30度时,发送通知”的服务器端处理流程。 7.4 数据库选型: 针对时序数据(Time Series Data)的存储优化,选用InfluxDB或TimescaleDB进行高效查询。 第八章:移动应用接口与用户体验 8.1 跨平台移动开发基础: 简述React Native或Flutter在构建智能家居App中的优势。 8.2 实时状态同步: 利用WebSocket或MQTT Push Notification技术,确保App界面与设备状态的即时同步。 8.3 用户设备配对(Onboarding)流程设计: 设计安全、友好的配网流程,涵盖Wi-Fi凭证传输和设备激活步骤。 8.4 语音助手集成接口: 探讨如何构建符合Alexa Skill或Google Home Action标准的API接口层,实现语音控制的映射。 --- 第四部分:系统集成、自动化与高级特性 本部分着眼于将所有组件整合为一个稳定、智能的整体,并探索高级功能的应用。 第九章:本地自动化规则引擎的实现 9.1 规则的定义与存储: 设计一个本地可解释的规则语言(DSL)或数据结构(如YAML/JSON),用于存储“If This Then That”逻辑。 9.2 触发器与条件判断: 实现基于时间、状态变化、定时器的多类型触发机制,以及复杂的布尔逻辑组合判断。 9.3 延迟执行与场景模式管理: 确保复杂自动化流程中,各个动作之间的顺序性和时间控制的准确性。 第十章:系统诊断、监控与维护 10.1 日志的结构化与集中化: 设计嵌入式设备、网关和云端统一的日志格式,便于故障追溯。 10.2 远程诊断与调试工具: 如何在不中断设备正常服务的前提下,远程获取关键系统参数(如CPU负载、内存使用率、网络延迟)。 10.3 异常告警机制: 设定设备心跳超时、数据上报失败等阈值,并触发邮件或短信通知运维人员。 附录:常用工具与资源清单 A. 嵌入式开发环境配置备忘录 B. 常用MQTT客户端测试工具操作指南 C. 智能家居安全渗透测试基础要点 本书适合希望深入了解智能家居产品从概念到量产全生命周期的技术人员阅读。通过本书的学习,读者将能够独立设计、开发并部署一套具备高可靠性、强安全性和良好用户体验的物联网解决方案。

著者信息

者簡介
 
曹永忠 (Yung-Chung Tsao) 
 
  國立中央大學資訊管理學系博士,目前在國立暨南國際大學電機工程學系與國立高雄科技大學商務資訊應用系兼任助理教授與自由作家,專注於軟體工程、軟體開發與設計、物件導向程式設計、物聯網系統開發、Arduino開發、嵌入式系統開發。長期投入資訊系統設計與開發、企業應用系統開發、軟體工程、物聯網系統開發、軟硬體技術整合等領域,並持續發表作品及相關專業著作。
 
  Email:prgbruce@gmail.com
  Line ID:dr.brucetsao WeChat:dr_brucetsao
  作者網站:www.cs.pu.edu.tw/~yctsao/myprofile.php
  臉書社群(Arduino.Taiwan):www.facebook.com/groups/Arduino.Taiwan/
  Github網站:github.com/brucetsao/ 
  原始碼網址:github.com/brucetsao/ESP_Bulb 
 
許智誠(Chih-Cheng Hsu)
 
  美國加州大學洛杉磯分校(UCLA)資訊工程系博士,曾任職於美國IBM等軟體公司多年,現任教於中央大學資訊管理學系專任副教授,主要研究為軟體工程、設計流程與自動化、數位教學、雲端裝置、多層式網頁系統、系統整合、金融資料探勘、Python建置(金融)資料探勘系統。
 
  Email: khsu@mgt.ncu.edu.tw
  作者網頁:www.mgt.ncu.edu.tw/~khsu/
 
蔡英德 (Yin-Te Tsai)
 
  國立清華大學資訊科學博士,目前是靜宜大學資訊傳播工程學系教授,靜宜大學資訊學院院長及靜宜大學人工智慧創新應用研發中心主任。曾擔任台灣資訊傳播學會理事長,台灣國際計算器程式競賽暨檢定學會理事,台灣演算法與計算理論學會理事、監事。主要研究為演算法設計與分析、生物資訊、軟體開發、智慧計算與應用。
 
  Email:yttsai@pu.edu.tw
  作者網頁:www.csce.pu.edu.tw/people/bio.php?PID=6#personal_writing

图书目录

自序

物聯網系列
控制LED燈泡
發光二極體
控制發光二極體發光
章節小結
控制雙色LED燈泡
雙色發光二極體
控制雙色發光二極體發光
章節小結
控制全彩LED燈泡
全彩二極體
控制全彩發光二極體發光
章節小結
全彩LED燈泡混色原理
全彩二極體
混色控制全彩發光二極體發光
章節小結
控制WS2812燈泡模組
WS2812B全彩燈泡模組特點
主要應用領域
串列傳輸
WS2812B全彩燈泡模組
控制WS2812B全彩燈泡模組
混色控制WS2812B全彩燈泡模組
命令控制測試
章節小結
透過WIFI控制WS2812燈泡模組
透過WIFI控制WS2812B全彩燈泡模組發光
安裝TCP/IP命令控制程式
設定TCP/IP命令控制環境
TCP/IP命令控制測試
章節小結
氣氛燈泡外殼組裝
LED燈泡外殼
E27 金屬燈座殼
接出E27 金屬燈座殼電力線
準備AC交流轉DC直流變壓器
連接AC交流轉DC直流變壓器
連接DC輸出
放入AC交流轉DC直流變壓器於燈泡內
準備WS2812B 彩色燈泡模組
WS2812B 彩色燈泡模組電路連接
完成Ameba 8710 AF開發板之實體電路
測試Ameba 8710 AF開發板之實體電路
Ameba 8710 AF開發板置入燈泡
準備燈泡隔板
裁減燈泡隔板
WS2812B 彩色燈泡模組黏上隔板
WS2812B 彩色燈泡隔板放置燈泡上
蓋上燈泡上蓋
完成組立
燈泡放置燈座與插上電源
章節小結
透過WIFI熱點模式控制WS2812燈泡模組
透過WIFI熱點模式控制WS2812B全彩燈泡模組發光
安裝TCP/IP命令控制程式
設定TCP/IP命令控制環境
TCP/IP命令控制測試
章節小結
本書總結
附錄
Ameba 8710AF腳位圖
Ameba 8710 AF腳位表
Ameba 8195 AM腳位圖
Ameba RTL8195AM更新韌體按鈕圖
Ameba RTL8195AM 更換DAP Firmware
Ameba RTL8195AM 安裝驅動程式
Ameba RTL8195AM使用多組UART
Ameba RTL8195AM使用多組I2C
燈泡變壓器腳位圖
參考文獻

图书序言

  • ISBN:9786263320642
  • EISBN:9786263322578
  • 規格:普通級 / 初版
  • 出版地:台灣
  • 檔案格式:EPUB固定版型
  • 建議閱讀裝置:平板
  • TTS語音朗讀功能:無
  • 檔案大小:28.0MB

图书试读

 
 從第一本書是到今天,沒想到一晃眼就進入第五年,而出版繁簡體的電子書竟也破百本大關,當初出版電子書是希望能夠在教育界開一門Maker自造者相關的課程,沒想到一寫就已過4年,而這些書都是我學習當一個Maker累積下來的成果。
 
  這本書可以說是我的書另一個里程碑,很久以前,這個系列開始以駭客的觀點為主,希望Maker可以擁有駭客的觀點、技術、能力,駭入每一個產品設計思維,並且成功的重製、開發、超越原有的產品設計,這才是一位對社會有貢獻的『駭客』。
 
  如許多學習程式設計的學子,為了最新的科技潮流,使用著最新的科技工具與軟體元件,當他們面對許多原有的軟體元件沒有支持的需求或軟體架構下沒有直接直持的開發工具,此時就產生了莫大的開發瓶頸,這些都是為了追求最新的科技技術而忘卻了學習原有基礎科技訓練所致。
  
  筆著鑒於這樣的困境,思考著『如何駭入眾人現有知識寶庫轉換為我的知識』的思維,如果我們可以駭入產品結構與設計思維,那麼了解產品的機構運作原理與方法就不是一件難事了。更進一步我們可以將原有產品改造、升級、創新,並可以將學習到的技術運用其他技術或新技術領域,透過這樣學習思維與方法,可以更快速的掌握研發與製造的核心技術,相信這樣的學習方式,會比起在已建構好的開發模組或學習套件中學習某個新技術或原理,來的更踏實的多。
 
  目前許多學子在學習程式設計之時,恐怕最不能了解的問題是,我為何要寫九九乘法表、為何要寫遞迴程式,為何要寫成函式型式…等等疑問,只因為在學校的學子,學習程式是為了可以了解『撰寫程式』的邏輯,並訓練且建立如何運用程式邏輯的能力,解譯現實中面對的問題。然而現實中的問題往往太過於複雜,授課的老師無法有多餘的時間與資源去解釋現實中複雜問題,期望能將現實中複雜問題淬鍊成邏輯上的思路,加以訓練學生其解題思路,但是眾多學子宥於現實問題的困惑,無法單純用純粹的解題思路來進行學習與訓練,反而以現實中的複雜來反駁老師教學太過學理,沒有實務上的應用為由,拒絕深入學習,這樣的情形,反而自己造成了學習上的障礙。
 
  本系列的書籍,針對目前學習上的盲點,希望讀者當一位產品駭客,將現有產品的產品透過逆向工程的手法,進而了解核心控制系統之軟硬體,再透過簡單易學的單晶片開發板與C語言,重新開發出原有產品,進而改進、加強、創新其原有產品固有思維與架構。如此一來,因為學子們進行『重新開發產品』過程之中,可以很有把握的了解自己正在進行什麼,對於學習過程之中,透過實務需求導引著開發過程,可以讓學子們讓實務產出與邏輯化思考產生關連,如此可以一掃過去陰霾,更踏實的進行學習。
 
  這三年多以來的經驗分享,逐漸在這群學子身上看到發芽,開始成長,覺得Maker的教育方式,極有可能在未來成為教育的主流,相信我每日、每月、每年不斷的努力之下,未來Maker的教育、推廣、普及、成熟將指日可待。
 
  最後,請大家可以加入Maker的Open Knowledge的行列。
 
曹永忠 於貓咪樂園

用户评价

评分

從「智慧家庭篇」這個副標題來看,我預期這本書不只會停留在硬體層面,更應該會延伸到軟體與系統整合的深度探討。畢竟,開發一個能與手機 App 互動的氣氛燈,牽涉到嵌入式系統、網路通訊協定,以及可能需要一個後端的伺服器來管理設備狀態。我非常期待看到作者如何處理多工任務,例如,當燈光正在進行複雜的色彩變化時,如果同時有新的指令從 App 下來,系統是如何優雅地切換或處理這些請求的?這考驗著韌體的即時響應能力。再者,對於「氣氛」的定義,其實是很主觀的。我希望書中能探討如何將「用戶情境」(例如:電影之夜、閱讀模式、放鬆冥想)轉化為可程式化的燈光腳本,這可能需要用到狀態機的設計。如果作者能提供一些關於如何設計使用者友善的「場景模式」的架構建議,而不是僅僅提供一些固定的閃爍程式碼,那將會大大提升這本書的實用深度與收藏價值。總體來說,這本書讓我對未來的 DIY 專案充滿了想像空間。

评分

老實講,現在市面上很多號稱「開發指南」的書籍,內容都停留在理論層面,一堆公式、一堆架構圖,但真正動手做的時候卻會發現跟實際的零件供應鏈、除錯環境完全搭不上線。我比較擔心這本《Ameba 8710 Wifi氣氛燈硬體開發(智慧家庭篇)》會不會有這樣的問題。我希望它能更偏向實作導向,最好是能直接給出 BOM 表(物料清單),讓讀者不用到處跑材料行比價找料。Ameba 8710 這個晶片組我之前稍微研究過,感覺它在整合度上做得不錯,但要怎麼發揮它在低功耗和快速連網上的優勢,就是關鍵。如果書裡能深入探討 ESP 平台的特點,例如 OTA(空中下載更新)的實現方式,那就太棒了。因為氣氛燈這種東西,功能一定是會隨著時間演進的,如果每次功能升級都要拆開重焊,那真的會讓人很想砸電腦。另外,關於安全性,這是智慧家庭產品的隱憂,我很想知道作者對於連線加密、密碼管理這部分有沒有提出比較前瞻或至少是符合現行標準的做法。畢竟氣氛燈可能連到家裡的網路,如果安全防護有破綻,那可就不是小事了。

评分

這本電子書的排版和閱讀體驗,對於我這種經常在電腦螢幕前盯著程式碼看的人來說,其實是個隱憂。雖然電子書很方便,可以隨時放大縮小程式碼,但若是排版不佳,或者程式碼的字體格式沒有統一,那閱讀起來的感受就會大打折扣,簡直是種折磨。我期待的是,作者在撰寫時,能夠體諒我們這些工程師或熱血玩家的實際閱讀需求。例如,在講解韌體架構時,能否使用清晰的流程圖輔助理解,而不是光用文字堆砌?特別是針對硬體介面(如 GPIO 的配置、I2C/SPI 的通訊協定)的說明,如果能配上精細的電路圖示,那就更完美了。我猜測,開發氣氛燈這種需要細膩色彩控制的產品,可能涉及到 PWM 輸出或者更高階的色彩管理演算法。我非常好奇作者是如何優化色彩的漸變效果,畢竟氣氛燈的靈魂就在那個「氣氛」上,如果漸變生硬、顏色不夠飽和,那一切就失敗了。希望書中能分享一些調校色彩曲線的心得,這類「藝術性」的東西,通常是網路上找不到的寶貴經驗。

评分

對於我這種非本科出身,但對 DIY 充滿熱情的「斜槓玩家」來說,技術書籍的入門門檻往往是最大的障礙。我擔心這本《Ameba 8710 Wifi氣氛燈硬體開發(智慧家庭篇)》會不會一開始就拋出太多專業術語,讓初學者望而卻步。理想中的情況是,它能像一位耐心的老師傅,一步一步帶著走。例如,從最基本的電路焊接、元件識別開始講起,到如何正確地設定開發環境、編譯第一個「Hello World」(或許是讓燈閃爍一下),都應該有非常詳盡的圖文說明。如果書中能加入一些常見的除錯工具(像是示波器、邏輯分析儀)的使用情境介紹,那就更棒了,能讓我了解為什麼要用這些工具,而不是單純告訴我「出錯了,請檢查 B 點電壓」。智慧家庭的應用,往往需要跟雲端服務串接,我希望能看到作者對於 MQTT 或其他通訊協定的實作範例,讓讀者理解如何將這個氣氛燈接入主流的智慧家庭平台,比如 Home Assistant 或 IFTTT,這樣才能真正發揮它「智慧」的價值,而不僅僅是一個獨立運作的 WiFi 燈。

评分

哇,這本書光看書名《Ameba 8710 Wifi氣氛燈硬體開發(智慧家庭篇)》就讓人眼睛一亮,雖然我手邊這本是電子書,但光是想像那個從零開始把一個小小的氣氛燈變成能聯網的智慧裝置的過程,就覺得超級有搞頭!我對電子電路跟韌體燒錄這些東西本來就蠻有興趣的,總覺得現在市面上的很多成品雖然方便,但少了點「自己動手做」的成就感。這本書的選題很貼近年來最夯的物聯網(IoT)趨勢,特別是「氣氛燈」這個主題,它既實用又可以有很多創意發揮的空間,不像有些技術書專注在很枯燥的工業控制上,這種跟生活美學結合的開發,對我這種想把家裡弄得更智慧、更有情調的玩家來說,簡直是夢寐以求的教材。我特別期待它在 Wifi 連接穩定性還有 App 介面設計上的討論,畢竟硬體做得再炫,如果連線老是斷掉或者操作介面設計得跟天書一樣,那一切都是白搭。希望書中能提供一些實戰的除錯經驗談,畢竟開發過程一定會遇到很多莫名其妙的 Bug,光是軟硬體溝通的眉角就夠讓人頭痛了,如果作者能把這些「踩過的雷」具體列出來,那這本書的價值就不是幾百塊台幣可以衡量的了。

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