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安翔著

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物联网
Python
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出版社：电子工业出版社

ISBN：9787121337512

版次：1

商品编码：12327454

包装：平装

开本：16开

出版时间：2018-03-01

用纸：胶版纸

页数：324

字数：518000

具体描述

内容简介

本书在介绍物联网的组成、典型架构和应用的基础上，采用实例代码讲述python编程基础和应用实例，包括用micropython进行物联网单片机的开发、用python开发物联网网关的方法、python django框架开发物联网web后台和前端知识及物联网常用通信方案2G、lora、zigbee和物联网通信协议MQTT、COAP等，*重要的内容是通过一个完整的大型物联网项目实例讲解python开发物联网的细节。

作者简介

安翔，东北大学电子信息专业，曾就职于叠拓、GE、长虹从事多个领域的软件开发工作，擅长嵌入式Linux和Python开发，目前在中移物联网负责物联网操作系统的设计和研发。热爱开源、分享和技术写作，CSDN博客专家，著有《Micropython加速物联网开发》、《python Django web实战》、《树莓派体验》等专栏。

前言/序言

本书内容写作安排：

第1章——物联网邂逅Python

本章大致介绍物联网的组成、架构、发展现状及当前市面上典型的物联网应用方案，阐述Python这门编程语言的特性和优点，讲述用Python语言开发物联网终端设备、网关设备、Web后台程序的具体方法及优势。

第2章——开启Python之旅

本章从零开始讲解如何使用Python语言进行编程，通过大量的实例代码带领Python初学者掌握基本的Python编程技巧。

第3章——Python数据结构

Python除了拥有比较通用的字符串、列表等数据结构外，还有元组、字典、集合等特有的数据结构。熟练掌握和运用Python的各种数据结构是编写高质量Python程序的基础。

第4章——Python高级特性

Python作为一门高级编程语言，拥有众多自身特有的高级特性，如生成器、迭代器、装饰器等。同时，Python也可面向对象编程，只有掌握Python高级特性的使用方法，才能抓住Python编程的精髓。

第5章——物联网核心组件

本章介绍物联网的核心组成部分及关键技术点，首先介绍WIFI、移动网络、Zigbee通信、BLE、LoRa、NB-IoT等网络通信方案，以及HTTP、Websocket、XMPP、CoAP、MQTT等网络通信协议；其次介绍常用的硬件设备种类，包括处理器、传感器、通信模块等；最后介绍几种市面上常用的物联网云平台，如中国移动的OneNet平台、AWS IoT平台、IBM的Waston IoT平台。

第6章——MicroPython开发物联网终端

终端是物联网连接真实世界的第一层，是物联网产品中数量最为庞大的部件。本章重点讲解目前非常火爆的MicroPython，可用于开发单片机程序，单片机是物联网终端设备的核心，除了介绍MicroPython的基本使用外，还会用MicroPython构建一个液晶屏显示程序实例。

第7章——构建物联网网关

网关是连接终端设备和后台的枢纽，同时还负责局域网的组建和维护、本地数据存储、通信规则制定、业务逻辑管理等。在实际项目中，网关通常是一个运行Linux操作系统并搭载物联网通信模块及其他外设的嵌入式设备。本章将介绍网关上嵌入式Linux的相关知识及Python环境的构建方法，为后续讲解网关Python的开发提供基本的软、硬件环境。

第8章——网关数据编码与处理

网关作为物联网应用中的通信枢纽，在通信过程中有多种格式的数据需要处理。其方式包括转发、编解码、解析等。本章讲述网关如何通过Python语言处理各种格式的数据，包括CSV、JSON、XML、二进制数据、Base64格式的数据。

第9章——网关多进程与多线程

物联网网关往往需要管理大量的终端设备，还要承担通信、运算、IO操作等多种任务。本章介绍Python编程时实现多任务的方式及多进程、多线程、协程、异步IO等多种Python程序模型，并对它们做出对比，针对CPU密集型和IO密集型不同应用场景下方案的选择，使网关程序性能更优。

第10章——网关数据持久化

网关是运算中心与通信枢纽，也是局域网数据存储中心。数据持久化是一个系统稳定运行的必要条件。所有数据存放在内存中时，一旦设备发生软、硬件故障，将发生数据丢失。为了避免这种情况，某些关键数据需要固化到磁盘上。本章介绍两种数据固化到磁盘上的两种方式——普通文件和数据库，并介绍Python程序对这两种数据存储方式的实际运用。

第11章——Python扩展

Python在物联网行业的应用与其他行业的应用有很大不同：物联网涉及硬件操作且物联网设备的CPU处理能力通常非常有限。因此，在某些特殊场景，需要使用C语言编写操作硬件的程序从而提供Python调用接口以实现Python对硬件的操作，而且在某些效率要求非常高的场景，使用运行效率更高的C语言编写程序，再编译成Python扩展库，可提高程序执行效率。本章主要讲解使用C语言扩展Python的方法。

第12章——网关网络编程

网关负责局域网的组建和维护，同时需要与后台通信以完成数据、指令的传输。本章首先介绍使用Python进行基本的Socket编程，接着以实战项目为例，分别讲解基于requests模块的文件传输及基于MQTT协议实现的hbmqtt编程。

第13章——物联网后台Web开发

本章介绍基于Python的 Django Web框架基础知识，包括视图与URL配置、模板、模型、表单、静态文件处理、用户注册与登录，主要介绍Django框架Web编程的基础知识储备，以便能够理解实战项目中的Web程序。

第14章——物联网Python项目实战

本章介绍一个基于物联网的智能种植项目，从项目架构、功能及项目所包含的终端设备、网关、后台程序等方面全面展示开发过程。该项目在GitHub提供了完整的源码，读者通过该实战项目能够了解一个完整物联网项目的全貌，掌握物联网Python开发的细节。

《嵌入式系统底层开发艺术：从裸机到RTOS的精深探索》简介本书旨在为广大嵌入式系统开发者，特别是对底层硬件交互、系统性能优化及实时操作系统（RTOS）原理有着浓厚兴趣的工程师，提供一套全面而深入的学习路径。我们告别浮光掠影的通用教程，深入到嵌入式系统设计的核心——从最基本的裸机编程，逐步迈向功能强大、性能卓越的实时操作系统，并在此基础上构建可靠、高效的应用程序。本书的独特之处在于，它不仅仅是知识的罗列，更是一场对嵌入式系统本质的深度挖掘，强调理解“为何”而非仅仅“如何”。核心内容概述第一部分：裸机编程的基石——掌控硬件的脉搏在这一部分，我们将回到嵌入式开发的最原点：裸机编程。这里没有操作系统的抽象层，每一次硬件的读写，每一次中断的响应，都将由你亲手掌控。我们会从最基础的微控制器架构讲起，深入解析CPU的工作原理、存储器映射、GPIO的配置与控制、定时器中断的应用、ADC/DAC的数据采集与输出，以及UART、SPI、I2C等常见通信协议的底层实现。微控制器架构解析：我们不仅会介绍不同系列的微控制器（如ARM Cortex-M系列）的基本组成，还会深入探讨流水线、缓存、总线接口等对性能至关重要的概念。理解这些底层架构，将有助于你写出更高效、更精简的代码。寄存器级编程精髓：摒弃高级语言的便利，回归寄存器操作。本书将通过大量实例，教你如何精确地配置和操作微控制器的各个外设寄存器，理解位操作、掩码、位域等核心技术，从而实现对硬件的细致入微的控制。中断系统深度剖析：中断是嵌入式系统中实现异步事件处理的关键。我们将详细讲解中断向量表、中断优先级、中断服务函数（ISR）的编写规范，以及如何处理中断嵌套，确保系统对外部事件的快速、可靠响应。硬件加速与DMA：对于数据传输密集型任务，手动轮询或中断方式效率低下。本书将深入讲解直接内存访问（DMA）的工作原理，演示如何利用DMA控制器进行高效的数据搬运，极大地减轻CPU负担，提升系统吞吐量。功耗管理与低功耗设计：在许多嵌入式应用中，功耗是至关重要的考量因素。我们将探讨微控制器的各种低功耗模式（如睡眠模式、停止模式），以及如何在软件层面实现精细化的功耗控制策略，延长电池寿命。嵌入式调试技巧：裸机环境下的调试充满挑战。我们将介绍JTAG/SWD接口的使用，讲解断点、单步执行、内存查看、寄存器监视等调试工具的运用，并分享一些实用的调试经验，帮助你快速定位和解决问题。第二部分：实时操作系统（RTOS）的演进——构建有序的并发世界在掌握了裸机编程的基础后，我们将步入RTOS的世界。RTOS并非一个简单的“操作系统”，而是为嵌入式系统量身定制的、能够提供确定的时间响应的系统软件。本书将以一款经典的、开源的RTOS（例如FreeRTOS或RT-Thread，根据具体内容选择）为例，进行深入的讲解和实践。 RTOS核心概念：我们将详细阐述RTOS的核心概念，包括任务（Task）与线程（Thread）、任务调度（抢占式、协作式）、任务状态（就绪、运行、阻塞、挂钩）、任务间通信（队列、信号量、互斥锁）、事件标志组、消息队列等。任务管理与调度策略：深入理解任务的创建、删除、优先级设置以及不同调度算法（如固定优先级调度、轮转调度）的工作机制。我们将探讨如何根据应用需求选择合适的调度策略，并分析不同策略对系统实时性和资源占用的影响。同步与互斥机制：在多任务环境下，共享资源访问的安全性和避免死锁是关键。本书将深入讲解信号量、互斥锁、临界区等同步原语的原理和使用场景，以及如何正确地运用它们来保护共享资源，确保程序的健壮性。中断与RTOS的协同：如何让中断服务程序（ISR）与RTOS中的任务有效协同，是RTOS开发中的一个重要课题。我们将讲解ISR的编写规范，以及如何利用RTOS提供的中断接口（如给信号量、发送消息）来唤醒或通知任务，实现高效的事件响应。内存管理：RTOS中的内存管理比裸机环境更为复杂。我们将探讨RTOS提供的内存分配机制（如静态分配、动态分配、内存池），分析其优缺点，并指导读者如何进行有效的内存管理，避免内存泄漏和碎片化。 RTOS移植与配置：对于不同的目标硬件平台，RTOS需要进行移植和配置。本书将指导读者如何根据硬件的特性，配置RTOS的时钟源、中断控制器、内存分布等，使其适应目标硬件环境。实时性能优化：RTOS的实时性是其核心优势。我们将探讨如何通过代码优化、任务优先级调整、减少中断延迟、合理使用同步原语等手段，最大限度地提升系统的实时响应能力。第三部分：系统构建与应用实践——将理论转化为现实在掌握了底层硬件控制和RTOS的开发能力之后，我们将进入系统的构建与应用实践阶段。这一部分将强调如何将学到的知识融会贯通，开发出实际的嵌入式系统。设备驱动开发：从裸机到RTOS，设备驱动是连接硬件与应用程序的桥梁。我们将学习如何为常见外设（如传感器、显示屏、存储设备）编写高效、可复用的设备驱动，并将其集成到RTOS框架中。文件系统与存储：对于需要存储大量数据或配置信息的系统，文件系统是必不可少的。我们将学习如何集成和使用嵌入式文件系统（如FATFS），以及如何与SD卡、NAND Flash等存储介质进行交互。网络通信协议栈：对于需要联网的嵌入式设备，网络通信是核心功能。我们将学习如何集成和使用TCP/IP协议栈，实现Socket编程，以及如何应用MQTT、CoAP等轻量级物联网通信协议，为后续的高级应用打下基础。系统集成与调试：在完成各个模块的开发后，如何将它们有效地集成到一个完整的系统中，并进行整体调试，是至关重要的。我们将学习系统集成的方法和技巧，以及如何进行跨模块的联合调试。性能分析与瓶颈定位：实际系统中往往存在性能瓶颈。我们将介绍一些性能分析工具和方法，如逻辑分析仪、示波器、RTOS自带的性能分析工具，帮助读者快速定位性能瓶颈，并进行优化。项目案例实战：本书将贯穿多个精心设计的项目案例，例如：智能环境监测站：结合传感器采集温湿度、光照等数据，通过RTOS进行任务调度，并通过UART或网络将数据发送出去。嵌入式数据记录仪：利用ADC采集模拟信号，通过RTOS管理任务，并使用文件系统将数据存储到SD卡中。简单实时控制系统：通过定时器和中断实现高精度的周期性控制，并利用信号量和互斥锁保证系统稳定性。基于RTOS的网络通信设备：集成TCP/IP协议栈，实现客户端或服务器功能，与其他设备进行数据交换。本书特色理论与实践深度融合：每一章节都力求在理论讲解清晰的基础上，辅以大量的代码示例和调试技巧，让读者能够边学边练，学以致用。从宏观到微观的视角：从整体系统架构到底层寄存器操作，本书提供了一个由粗到细、由表及里的学习过程，帮助读者构建完整的知识体系。注重原理理解：我们不满足于“知其然”，更追求“知其所以然”。通过深入剖析RTOS的工作原理和硬件交互机制，培养读者的独立思考和问题解决能力。面向复杂嵌入式系统开发：本书的内容设置，旨在为读者打下坚实的底层基础，使其能够胜任更加复杂、对性能和可靠性要求更高的嵌入式系统开发任务。循序渐进的学习曲线：从裸机编程的挑战到RTOS的便捷，再到系统级的应用，学习曲线设计得平缓且逻辑清晰，适合不同经验水平的开发者。适合读者希望深入理解嵌入式系统底层工作原理的开发者。致力于进行高性能、高可靠性嵌入式系统开发的工程师。正在学习或准备使用RTOS进行项目开发的工程师。对微控制器架构、中断、DMA等底层技术感兴趣的学习者。希望提升嵌入式系统开发技能，从入门到精通的开发者。通过本书的学习，你将不仅能够熟练运用各种工具和技术，更重要的是，你将建立起一套对嵌入式系统深刻的理解，从而在面对复杂项目时，能够游刃有余，设计出更优、更可靠的解决方案。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

对于我这样一个在传统IT领域摸爬滚打了几年，想转型进入物联网赛道的人来说，这本书简直是及时雨。它并没有假设读者已经对所有底层概念了如指掌，而是非常耐心地从基础的嵌入式系统交互逻辑讲起，然后逐步过渡到数据云端存储和应用层面的数据可视化。特别是关于边缘计算和设备管理的章节，分析得非常透彻，结合当前工业物联网的需求，给出了很多前瞻性的解决方案思路。我发现自己过去对物联网的理解还停留在简单的“连接”层面，而这本书让我明白了真正的价值在于数据处理和智能决策。它不仅传授了“如何做”，更重要的是启发了“可以做什么”，书中提到的几个未来趋势的预测，让我对自己的职业规划有了更清晰的方向感，绝对是技术升级的必备读物。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实操性简直令人惊叹，它完全跳脱了那种空泛的理论说教，直接将我们带入了真实的开发场景。我试着跟着书里的步骤搭建了一个小型智能家居系统，整个过程行云流水，几乎没有遇到卡壳的地方。作者对于每一个硬件模块的选择、软件环境的配置、以及数据传输协议的实现都给出了详尽的说明，连同具体的配置截图和命令行指令都标注得清清楚楚，这种细致程度在同类书籍中实属罕见。更棒的是，书中提供的所有代码示例都可以在主流开发板上稳定运行，而且作者还贴心地附带了GitHub仓库链接，方便我们随时获取最新代码和社区讨论的最新动态。通过这本书，我不仅学会了如何让传感器和执行器协同工作，更重要的是，理解了整个系统从感知到决策再到执行的闭环逻辑，这种动手实践带来的成就感是看再多理论也比不上的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常平易近人，读起来一点也不觉得枯燥乏味，反倒有一种与作者面对面交流的亲切感。作者似乎深谙读者的困惑点，总能在关键时刻插入一些“过来人”的经验之谈，比如在描述网络安全问题时，他没有使用那些高深莫测的术语，而是直接指出我们平时最容易忽略的那些安全漏洞，并提供了立即可用的防御策略。这种口语化但又极其专业的表达方式，极大地拉近了技术与读者的距离。此外，书中对不同技术栈之间的兼容性和取舍也进行了客观的分析，不像有些书那样只推崇某一种特定的技术路线。这种中立且全面的视角，帮助我建立了一个更宏观的技术视野，让我明白在实际项目中，选择合适的工具比盲目追求最新技术更为重要，这本书真正教会我的是如何“思考”一个项目。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和装帧设计实在让人眼前一亮，拿到手的时候就感觉物超所值。内页的纸张质感非常好，即使长时间阅读也不会觉得眼睛疲劳，这对于我们这些需要盯着屏幕敲代码的读者来说太重要了。作者在内容组织上显然下了不少功夫，结构非常清晰，从基础概念的引入到高级应用的深入探讨，过渡得非常自然流畅。特别是对于初学者而言，书中的案例代码都经过精心挑选和优化，易于理解和上手。我尤其欣赏作者在讲解复杂技术点时，那种深入浅出的表达方式，总是能把那些抽象的理论用生动的比喻或者贴近生活的例子阐释得明明白白，让人读起来毫无压力，感觉自己真的在一步步构建一个完整的知识体系。这种扎实的理论基础与实战经验相结合的叙述风格，让这本书不仅仅是一本工具书，更像是一位经验丰富的导师在身边指导，处处体现着匠心。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度处理得恰到好处，可以说是兼顾了“广度”和“精度”。它涵盖的技术领域非常全面，从底层协议栈的解析，到中间件的选择，再到前端的数据展示，形成了一个完整的技术栈地图。令人印象深刻的是，作者在介绍每一个模块时，都会追溯其背后的原理，而不是简单地告诉你“用这个库就行了”。比如，在讲到MQTT协议时，他不仅展示了如何收发消息，还深入剖析了QoS等级的内部机制和性能影响。这种对底层原理的挖掘，使得读者在遇到突发问题时，能够迅速定位并解决，而不是束手无策地去网上搜索零散的答案。这种系统化、由浅入深、注重原理的学习路径，让我感觉自己不再是简单地复制粘贴代码的“码农”，而是真正掌握了这项技术精髓的工程师，性价比极高。

评分☆☆☆☆☆

物品全新，一次愉快的购物。

评分☆☆☆☆☆

最后一章的实战项目有点坑，我以为会有整个系统的代码呢，另外书有几页的角折了，封面折了，严重怀疑是不是有人用过

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

专业综合网上购物商城，销售超数万品牌，4020万种商品

评分☆☆☆☆☆

看了一部分，内容一般般，凑合

评分☆☆☆☆☆

最后一章的实战项目有点坑，我以为会有整个系统的代码呢，另外书有几页的角折了，封面折了，严重怀疑是不是有人用过