Ameba 8710 Wifi氣氛燈硬體開發(智慧傢庭篇) (電子書)

Ameba 8710 Wifi氣氛燈硬體開發(智慧傢庭篇) (電子書) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

曹永忠
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具體描述

  本書針對智慧傢庭為主軸,運用Ameba 8195 AM/Ameba 8170 AF開發闆進行開發各種智慧傢庭產品,主要是給讀者熟悉使用Ameba 8195 AM/Ameba 8170 AF開發闆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齣來的技術、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開發闆最強大的不隻是它相容於Arduino開發闆,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,就可以輕易駕禦這些模組。
智能傢居係統架構與實踐:從硬件到雲端的深度解析 本書聚焦於構建一套完整的、可擴展的智能傢居係統,深入探討從底層硬件選型、嵌入式軟件開發,到雲端數據管理和移動應用交互的全流程技術棧。本書旨在為工程師、創客及對物聯網(IoT)技術有濃厚興趣的讀者提供一套實用的、可落地的係統設計與實現指南。 --- 第一部分:智能傢居係統基礎理論與架構設計 本部分將奠定讀者對現代智能傢居生態係統的宏觀認知,並著重分析不同架構模式的優劣。 第一章:智能傢居的演進與未來趨勢 1.1 智能傢居生態的界定與分類: 解析Matter、Thread、Zigbee等主流協議的生態位;探討集中式與分布式控製模型的區彆。 1.2 核心組件的功能劃分: 詳細剖析網關(Hub)、邊緣設備(Edge Devices)、雲服務(Cloud Services)和用戶界麵(UI/UX)各自承擔的關鍵職責。 1.3 數據安全與隱私保護的基石: 探討在IoT場景中,數據加密(如TLS/DTLS)、身份驗證機製(如OAuth 2.0)在係統層麵的重要性。 1.4 低功耗設計原則: 介紹在電池供電的傳感器和執行器設計中,如何平衡實時性與能耗,包括睡眠模式管理和周期性喚醒機製。 第二章:係統級架構選擇與建模 2.1 典型的三層架構模型: 深入解析感知層、網絡層和應用層的技術選型。 2.2 邊緣計算在智能傢居中的應用: 探討在本地網關上執行初步數據處理、本地自動化規則(Local Automation)的必要性及實現方法,以降低對雲端的依賴和提高響應速度。 2.3 互操作性與標準化: 分析如何利用標準API和消息格式(如JSON、MQTT Payload結構)確保不同廠商設備間的協同工作能力。 2.4 架構的可擴展性分析: 如何設計數據模型和通信協議,以便未來輕鬆接入新的設備類型和功能模塊(如能源管理、環境監測)。 --- 第二部分:嵌入式設備開發與現場總綫技術 本部分是係統的核心,關注如何將物理世界中的傳感器和執行器高效、穩定地接入網絡。 第三章:嵌入式微控製器選型與基礎配置 3.1 主流MCU平颱對比: 評估Cortex-M係列(如STM32L係列)在資源受限環境下的性能與功耗錶現。 3.2 實時操作係統(RTOS)的應用: 使用FreeRTOS或Zephyr構建任務調度、內存管理和中斷處理機製,確保關鍵任務的實時性。 3.3 固件的OTA(Over-The-Air)升級機製設計: 構建安全的雙分區(A/B Partitioning)或差分升級方案,保障設備在遠程升級過程中的穩定性。 第四章:短距離無綫通信協議深度解析 4.1 Zigbee 3.0網絡拓撲與信道管理: 深入講解Coordinator、Router和End Device的角色,以及如何進行網絡加密密鑰的分配與重置。 4.2 Thread協議棧的構建與路由機製: 探討基於6LoWPAN的自愈閤網狀網絡(Mesh Networking)原理,以及邊界路由器的作用。 4.3 低功耗藍牙(BLE)在設備發現與配網中的應用: 重點解析GATT服務、Characteristic的定義,以及如何實現配網流程(Provisioning Flow)。 4.4 物理層信號質量分析(RSSI與SNR): 現場測量與優化無綫信號覆蓋的方法論。 第五章:設備驅動開發與傳感器數據采集 5.1 I2C/SPI總綫的高效讀寫策略: 針對特定傳感器(如溫濕度、光照度)編寫穩定、無阻塞的驅動程序。 5.2 模數轉換(ADC)的精度與噪聲抑製: 探討采樣率、參考電壓選擇以及數字濾波技術在環境數據采集中的應用。 5.3 執行器控製與反饋迴路: 設計電機驅動、繼電器切換的去抖動(Debouncing)邏輯和安全保護機製。 5.4 調試與故障排查工具鏈: 利用邏輯分析儀、示波器對底層通信進行驗證。 --- 第三部分:網絡通信協議與雲端服務集成 本部分將係統從邊緣擴展到互聯網,關注數據如何在設備、網關和雲平颱之間可靠傳輸。 第六章:消息隊列遙測傳輸(MQTT)的優化實踐 6.1 MQTT QoS等級的精細化選擇: 分析QoS 0, 1, 2在不同業務場景(如狀態上報、命令下發)下的性能權衡。 6.2 會話保持(Keep-Alive)與遺囑消息(Last Will and Testament): 確保設備離綫狀態的準確感知。 6.3 傳輸層安全(TLS/SSL)的配置與證書管理: 設備端如何安全地與Broker建立連接,以及客戶端證書(Client Certificate)的部署。 6.4 批量數據上報與聚閤: 針對高頻傳感器數據,設計數據包壓縮和定時上報策略,以減少網絡開銷。 第七章:雲端物聯網平颱的設計與部署 7.1 平颱選型與服務集成: 對比AWS IoT Core, Azure IoT Hub或自建MQTT Broker的成本與功能。 7.2 設備身份管理與影子設備(Device Shadow): 學習如何利用雲端的設備影子機製同步設備狀態,實現離綫操作的平滑過渡。 7.3 規則引擎(Rule Engine)的配置: 搭建基於數據流的自動化邏輯,例如“當溫度高於30度時,發送通知”的服務器端處理流程。 7.4 數據庫選型: 針對時序數據(Time Series Data)的存儲優化,選用InfluxDB或TimescaleDB進行高效查詢。 第八章:移動應用接口與用戶體驗 8.1 跨平颱移動開發基礎: 簡述React Native或Flutter在構建智能傢居App中的優勢。 8.2 實時狀態同步: 利用WebSocket或MQTT Push Notification技術,確保App界麵與設備狀態的即時同步。 8.3 用戶設備配對(Onboarding)流程設計: 設計安全、友好的配網流程,涵蓋Wi-Fi憑證傳輸和設備激活步驟。 8.4 語音助手集成接口: 探討如何構建符閤Alexa Skill或Google Home Action標準的API接口層,實現語音控製的映射。 --- 第四部分:係統集成、自動化與高級特性 本部分著眼於將所有組件整閤為一個穩定、智能的整體,並探索高級功能的應用。 第九章:本地自動化規則引擎的實現 9.1 規則的定義與存儲: 設計一個本地可解釋的規則語言(DSL)或數據結構(如YAML/JSON),用於存儲“If This Then That”邏輯。 9.2 觸發器與條件判斷: 實現基於時間、狀態變化、定時器的多類型觸發機製,以及復雜的布爾邏輯組閤判斷。 9.3 延遲執行與場景模式管理: 確保復雜自動化流程中,各個動作之間的順序性和時間控製的準確性。 第十章:係統診斷、監控與維護 10.1 日誌的結構化與集中化: 設計嵌入式設備、網關和雲端統一的日誌格式,便於故障追溯。 10.2 遠程診斷與調試工具: 如何在不中斷設備正常服務的前提下,遠程獲取關鍵係統參數(如CPU負載、內存使用率、網絡延遲)。 10.3 異常告警機製: 設定設備心跳超時、數據上報失敗等閾值,並觸發郵件或短信通知運維人員。 附錄:常用工具與資源清單 A. 嵌入式開發環境配置備忘錄 B. 常用MQTT客戶端測試工具操作指南 C. 智能傢居安全滲透測試基礎要點 本書適閤希望深入瞭解智能傢居産品從概念到量産全生命周期的技術人員閱讀。通過本書的學習,讀者將能夠獨立設計、開發並部署一套具備高可靠性、強安全性和良好用戶體驗的物聯網解決方案。

著者信息

者簡介
 
曹永忠 (Yung-Chung Tsao) 
 
  國立中央大學資訊管理學係博士,目前在國立暨南國際大學電機工程學係與國立高雄科技大學商務資訊應用係兼任助理教授與自由作傢,專注於軟體工程、軟體開發與設計、物件導嚮程式設計、物聯網係統開發、Arduino開發、嵌入式係統開發。長期投入資訊係統設計與開發、企業應用係統開發、軟體工程、物聯網係統開發、軟硬體技術整閤等領域,並持續發錶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)資訊工程係博士,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係專任副教授,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、多層式網頁係統、係統整閤、金融資料探勘、Python建置(金融)資料探勘係統。
 
  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係教授,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。曾擔任颱灣資訊傳播學會理事長,颱灣國際計算器程式競賽暨檢定學會理事,颱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

圖書目錄

自序

物聯網係列
控製LED燈泡
發光二極體
控製發光二極體發光
章節小結
控製雙色LED燈泡
雙色發光二極體
控製雙色發光二極體發光
章節小結
控製全彩LED燈泡
全彩二極體
控製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
混色控製全彩發光二極體發光
章節小結
控製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
控製WS2812B全彩燈泡模組
混色控製WS2812B全彩燈泡模組
命令控製測試
章節小結
透過WIFI控製WS2812燈泡模組
透過WIFI控製WS2812B全彩燈泡模組發光
安裝TCP/IP命令控製程式
設定TCP/IP命令控製環境
TCP/IP命令控製測試
章節小結
氣氛燈泡外殼組裝
LED燈泡外殼
E27 金屬燈座殼
接齣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輸齣
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開發闆之實體電路
測試Ameba 8710 AF開發闆之實體電路
Ameba 8710 AF開發闆置入燈泡
準備燈泡隔闆
裁減燈泡隔闆
WS2812B 彩色燈泡模組黏上隔闆
WS2812B 彩色燈泡隔闆放置燈泡上
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熱點模式控製WS2812燈泡模組
透過WIFI熱點模式控製WS2812B全彩燈泡模組發光
安裝TCP/IP命令控製程式
設定TCP/IP命令控製環境
TCP/IP命令控製測試
章節小結
本書總結
附錄
Ameba 8710AF腳位圖
Ameba 8710 AF腳位錶
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

圖書序言

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

圖書試讀

 
 從第一本書是到今天,沒想到一晃眼就進入第五年,而齣版繁簡體的電子書竟也破百本大關,當初齣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纍積下來的成果。
 
  這本書可以說是我的書另一個裏程碑,很久以前,這個係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,這纔是一位對社會有貢獻的『駭客』。
 
  如許多學習程式設計的學子,為瞭最新的科技潮流,使用著最新的科技工具與軟體元件,當他們麵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,此時就產生瞭莫大的開發瓶頸,這些都是為瞭追求最新的科技技術而忘卻瞭學習原有基礎科技訓練所緻。
  
  筆著鑒於這樣的睏境,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,那麼瞭解產品的機構運作原理與方法就不是一件難事瞭。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,恐怕最不能瞭解的問題是,我為何要寫九九乘法錶、為何要寫遞迴程式,為何要寫成函式型式…等等疑問,隻因為在學校的學子,學習程式是為瞭可以瞭解『撰寫程式』的邏輯,並訓練且建立如何運用程式邏輯的能力,解譯現實中麵對的問題。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睏惑,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,反而自己造成瞭學習上的障礙。
 
  本係列的書籍,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嚮工程的手法,進而瞭解核心控製係統之軟硬體,再透過簡單易學的單晶片開發闆與C語言,重新開發齣原有產品,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,可以很有把握的瞭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齣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,請大傢可以加入Maker的Open Knowledge的行列。
 
曹永忠 於貓咪樂園

用戶評價

评分

老實講,現在市麵上很多號稱「開發指南」的書籍,內容都停留在理論層麵,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(智慧傢庭篇)》會不會有這樣的問題。我希望它能更偏嚮實作導嚮,最好是能直接給齣 BOM 錶(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,感覺它在整閤度上做得不錯,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 平颱的特點,例如 OTA(空中下載更新)的實現方式,那就太棒瞭。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,這是智慧傢庭產品的隱憂,我很想知道作者對於連線加密、密碼管理這部分有沒有提齣比較前瞻或至少是符閤現行標準的做法。畢竟氣氛燈可能連到傢裡的網路,如果安全防護有破綻,那可就不是小事瞭。

评分

哇,這本書光看書名《Ameba 8710 Wifi氣氛燈硬體開發(智慧傢庭篇)》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,總覺得現在市麵上的很多成品雖然方便,但少瞭點「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製上,這種跟生活美學結閤的開發,對我這種想把傢裡弄得更智慧、更有情調的玩傢來說,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 介麵設計上的討論,畢竟硬體做得再炫,如果連線老是斷掉或者操作介麵設計得跟天書一樣,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瞭,如果作者能把這些「踩過的雷」具體列齣來,那這本書的價值就不是幾百塊颱幣可以衡量的瞭。

评分

對於我這種非本科齣身,但對 DIY 充滿熱情的「斜槓玩傢」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(智慧傢庭篇)》會不會一開始就拋齣太多專業術語,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,那就更棒瞭,能讓我瞭解為什麼要用這些工具,而不是單純告訴我「齣錯瞭,請檢查 B 點電壓」。智慧傢庭的應用,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傢庭平颱,比如 Home Assistant 或 IFTTT,這樣纔能真正發揮它「智慧」的價值,而不僅僅是一個獨立運作的 WiFi 燈。

评分

從「智慧傢庭篇」這個副標題來看,我預期這本書不隻會停留在硬體層麵,更應該會延伸到軟體與係統整閤的深度探討。畢竟,開發一個能與手機 App 互動的氣氛燈,牽涉到嵌入式係統、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,係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 專案充滿瞭想像空間。

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摺扣,簡直是種摺磨。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傢的實際閱讀需求。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?特別是針對硬體介麵(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,那就更完美瞭。我猜測,開發氣氛燈這種需要細膩色彩控製的產品,可能涉及到 PWM 輸齣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,那一切就失敗瞭。希望書中能分享一些調校色彩麯線的心得,這類「藝術性」的東西,通常是網路上找不到的寶貴經驗。

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