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安翔著

圖書標籤:

物聯網
Python
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齣版社：電子工業齣版社

ISBN：9787121337512

版次：1

商品編碼：12327454

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2018-03-01

用紙：膠版紙

頁數：324

字數：518000

具體描述

內容簡介

本書在介紹物聯網的組成、典型架構和應用的基礎上，采用實例代碼講述python編程基礎和應用實例，包括用micropython進行物聯網單片機的開發、用python開發物聯網網關的方法、python django框架開發物聯網web後颱和前端知識及物聯網常用通信方案2G、lora、zigbee和物聯網通信協議MQTT、COAP等，*重要的內容是通過一個完整的大型物聯網項目實例講解python開發物聯網的細節。

作者簡介

安翔，東北大學電子信息專業，曾就職於疊拓、GE、長虹從事多個領域的軟件開發工作，擅長嵌入式Linux和Python開發，目前在中移物聯網負責物聯網操作係統的設計和研發。熱愛開源、分享和技術寫作，CSDN博客專傢，著有《Micropython加速物聯網開發》、《python Django web實戰》、《樹莓派體驗》等專欄。

前言/序言

本書內容寫作安排：

第1章——物聯網邂逅Python

本章大緻介紹物聯網的組成、架構、發展現狀及當前市麵上典型的物聯網應用方案，闡述Python這門編程語言的特性和優點，講述用Python語言開發物聯網終端設備、網關設備、Web後颱程序的具體方法及優勢。

第2章——開啓Python之旅

本章從零開始講解如何使用Python語言進行編程，通過大量的實例代碼帶領Python初學者掌握基本的Python編程技巧。

第3章——Python數據結構

Python除瞭擁有比較通用的字符串、列錶等數據結構外，還有元組、字典、集閤等特有的數據結構。熟練掌握和運用Python的各種數據結構是編寫高質量Python程序的基礎。

第4章——Python高級特性

Python作為一門高級編程語言，擁有眾多自身特有的高級特性，如生成器、迭代器、裝飾器等。同時，Python也可麵嚮對象編程，隻有掌握Python高級特性的使用方法，纔能抓住Python編程的精髓。

第5章——物聯網核心組件

本章介紹物聯網的核心組成部分及關鍵技術點，首先介紹WIFI、移動網絡、Zigbee通信、BLE、LoRa、NB-IoT等網絡通信方案，以及HTTP、Websocket、XMPP、CoAP、MQTT等網絡通信協議；其次介紹常用的硬件設備種類，包括處理器、傳感器、通信模塊等；最後介紹幾種市麵上常用的物聯網雲平颱，如中國移動的OneNet平颱、AWS IoT平颱、IBM的Waston IoT平颱。

第6章——MicroPython開發物聯網終端

終端是物聯網連接真實世界的第一層，是物聯網産品中數量最為龐大的部件。本章重點講解目前非常火爆的MicroPython，可用於開發單片機程序，單片機是物聯網終端設備的核心，除瞭介紹MicroPython的基本使用外，還會用MicroPython構建一個液晶屏顯示程序實例。

第7章——構建物聯網網關

網關是連接終端設備和後颱的樞紐，同時還負責局域網的組建和維護、本地數據存儲、通信規則製定、業務邏輯管理等。在實際項目中，網關通常是一個運行Linux操作係統並搭載物聯網通信模塊及其他外設的嵌入式設備。本章將介紹網關上嵌入式Linux的相關知識及Python環境的構建方法，為後續講解網關Python的開發提供基本的軟、硬件環境。

第8章——網關數據編碼與處理

網關作為物聯網應用中的通信樞紐，在通信過程中有多種格式的數據需要處理。其方式包括轉發、編解碼、解析等。本章講述網關如何通過Python語言處理各種格式的數據，包括CSV、JSON、XML、二進製數據、Base64格式的數據。

第9章——網關多進程與多綫程

物聯網網關往往需要管理大量的終端設備，還要承擔通信、運算、IO操作等多種任務。本章介紹Python編程時實現多任務的方式及多進程、多綫程、協程、異步IO等多種Python程序模型，並對它們做齣對比，針對CPU密集型和IO密集型不同應用場景下方案的選擇，使網關程序性能更優。

第10章——網關數據持久化

網關是運算中心與通信樞紐，也是局域網數據存儲中心。數據持久化是一個係統穩定運行的必要條件。所有數據存放在內存中時，一旦設備發生軟、硬件故障，將發生數據丟失。為瞭避免這種情況，某些關鍵數據需要固化到磁盤上。本章介紹兩種數據固化到磁盤上的兩種方式——普通文件和數據庫，並介紹Python程序對這兩種數據存儲方式的實際運用。

第11章——Python擴展

Python在物聯網行業的應用與其他行業的應用有很大不同：物聯網涉及硬件操作且物聯網設備的CPU處理能力通常非常有限。因此，在某些特殊場景，需要使用C語言編寫操作硬件的程序從而提供Python調用接口以實現Python對硬件的操作，而且在某些效率要求非常高的場景，使用運行效率更高的C語言編寫程序，再編譯成Python擴展庫，可提高程序執行效率。本章主要講解使用C語言擴展Python的方法。

第12章——網關網絡編程

網關負責局域網的組建和維護，同時需要與後颱通信以完成數據、指令的傳輸。本章首先介紹使用Python進行基本的Socket編程，接著以實戰項目為例，分彆講解基於requests模塊的文件傳輸及基於MQTT協議實現的hbmqtt編程。

第13章——物聯網後颱Web開發

本章介紹基於Python的 Django Web框架基礎知識，包括視圖與URL配置、模闆、模型、錶單、靜態文件處理、用戶注冊與登錄，主要介紹Django框架Web編程的基礎知識儲備，以便能夠理解實戰項目中的Web程序。

第14章——物聯網Python項目實戰

本章介紹一個基於物聯網的智能種植項目，從項目架構、功能及項目所包含的終端設備、網關、後颱程序等方麵全麵展示開發過程。該項目在GitHub提供瞭完整的源碼，讀者通過該實戰項目能夠瞭解一個完整物聯網項目的全貌，掌握物聯網Python開發的細節。

《嵌入式係統底層開發藝術：從裸機到RTOS的精深探索》簡介本書旨在為廣大嵌入式係統開發者，特彆是對底層硬件交互、係統性能優化及實時操作係統（RTOS）原理有著濃厚興趣的工程師，提供一套全麵而深入的學習路徑。我們告彆浮光掠影的通用教程，深入到嵌入式係統設計的核心——從最基本的裸機編程，逐步邁嚮功能強大、性能卓越的實時操作係統，並在此基礎上構建可靠、高效的應用程序。本書的獨特之處在於，它不僅僅是知識的羅列，更是一場對嵌入式係統本質的深度挖掘，強調理解“為何”而非僅僅“如何”。核心內容概述第一部分：裸機編程的基石——掌控硬件的脈搏在這一部分，我們將迴到嵌入式開發的最原點：裸機編程。這裏沒有操作係統的抽象層，每一次硬件的讀寫，每一次中斷的響應，都將由你親手掌控。我們會從最基礎的微控製器架構講起，深入解析CPU的工作原理、存儲器映射、GPIO的配置與控製、定時器中斷的應用、ADC/DAC的數據采集與輸齣，以及UART、SPI、I2C等常見通信協議的底層實現。微控製器架構解析：我們不僅會介紹不同係列的微控製器（如ARM Cortex-M係列）的基本組成，還會深入探討流水綫、緩存、總綫接口等對性能至關重要的概念。理解這些底層架構，將有助於你寫齣更高效、更精簡的代碼。寄存器級編程精髓：摒棄高級語言的便利，迴歸寄存器操作。本書將通過大量實例，教你如何精確地配置和操作微控製器的各個外設寄存器，理解位操作、掩碼、位域等核心技術，從而實現對硬件的細緻入微的控製。中斷係統深度剖析：中斷是嵌入式係統中實現異步事件處理的關鍵。我們將詳細講解中斷嚮量錶、中斷優先級、中斷服務函數（ISR）的編寫規範，以及如何處理中斷嵌套，確保係統對外部事件的快速、可靠響應。硬件加速與DMA：對於數據傳輸密集型任務，手動輪詢或中斷方式效率低下。本書將深入講解直接內存訪問（DMA）的工作原理，演示如何利用DMA控製器進行高效的數據搬運，極大地減輕CPU負擔，提升係統吞吐量。功耗管理與低功耗設計：在許多嵌入式應用中，功耗是至關重要的考量因素。我們將探討微控製器的各種低功耗模式（如睡眠模式、停止模式），以及如何在軟件層麵實現精細化的功耗控製策略，延長電池壽命。嵌入式調試技巧：裸機環境下的調試充滿挑戰。我們將介紹JTAG/SWD接口的使用，講解斷點、單步執行、內存查看、寄存器監視等調試工具的運用，並分享一些實用的調試經驗，幫助你快速定位和解決問題。第二部分：實時操作係統（RTOS）的演進——構建有序的並發世界在掌握瞭裸機編程的基礎後，我們將步入RTOS的世界。RTOS並非一個簡單的“操作係統”，而是為嵌入式係統量身定製的、能夠提供確定的時間響應的係統軟件。本書將以一款經典的、開源的RTOS（例如FreeRTOS或RT-Thread，根據具體內容選擇）為例，進行深入的講解和實踐。 RTOS核心概念：我們將詳細闡述RTOS的核心概念，包括任務（Task）與綫程（Thread）、任務調度（搶占式、協作式）、任務狀態（就緒、運行、阻塞、掛鈎）、任務間通信（隊列、信號量、互斥鎖）、事件標誌組、消息隊列等。任務管理與調度策略：深入理解任務的創建、刪除、優先級設置以及不同調度算法（如固定優先級調度、輪轉調度）的工作機製。我們將探討如何根據應用需求選擇閤適的調度策略，並分析不同策略對係統實時性和資源占用的影響。同步與互斥機製：在多任務環境下，共享資源訪問的安全性和避免死鎖是關鍵。本書將深入講解信號量、互斥鎖、臨界區等同步原語的原理和使用場景，以及如何正確地運用它們來保護共享資源，確保程序的健壯性。中斷與RTOS的協同：如何讓中斷服務程序（ISR）與RTOS中的任務有效協同，是RTOS開發中的一個重要課題。我們將講解ISR的編寫規範，以及如何利用RTOS提供的中斷接口（如給信號量、發送消息）來喚醒或通知任務，實現高效的事件響應。內存管理：RTOS中的內存管理比裸機環境更為復雜。我們將探討RTOS提供的內存分配機製（如靜態分配、動態分配、內存池），分析其優缺點，並指導讀者如何進行有效的內存管理，避免內存泄漏和碎片化。 RTOS移植與配置：對於不同的目標硬件平颱，RTOS需要進行移植和配置。本書將指導讀者如何根據硬件的特性，配置RTOS的時鍾源、中斷控製器、內存分布等，使其適應目標硬件環境。實時性能優化：RTOS的實時性是其核心優勢。我們將探討如何通過代碼優化、任務優先級調整、減少中斷延遲、閤理使用同步原語等手段，最大限度地提升係統的實時響應能力。第三部分：係統構建與應用實踐——將理論轉化為現實在掌握瞭底層硬件控製和RTOS的開發能力之後，我們將進入係統的構建與應用實踐階段。這一部分將強調如何將學到的知識融會貫通，開發齣實際的嵌入式係統。設備驅動開發：從裸機到RTOS，設備驅動是連接硬件與應用程序的橋梁。我們將學習如何為常見外設（如傳感器、顯示屏、存儲設備）編寫高效、可復用的設備驅動，並將其集成到RTOS框架中。文件係統與存儲：對於需要存儲大量數據或配置信息的係統，文件係統是必不可少的。我們將學習如何集成和使用嵌入式文件係統（如FATFS），以及如何與SD卡、NAND Flash等存儲介質進行交互。網絡通信協議棧：對於需要聯網的嵌入式設備，網絡通信是核心功能。我們將學習如何集成和使用TCP/IP協議棧，實現Socket編程，以及如何應用MQTT、CoAP等輕量級物聯網通信協議，為後續的高級應用打下基礎。係統集成與調試：在完成各個模塊的開發後，如何將它們有效地集成到一個完整的係統中，並進行整體調試，是至關重要的。我們將學習係統集成的方法和技巧，以及如何進行跨模塊的聯閤調試。性能分析與瓶頸定位：實際係統中往往存在性能瓶頸。我們將介紹一些性能分析工具和方法，如邏輯分析儀、示波器、RTOS自帶的性能分析工具，幫助讀者快速定位性能瓶頸，並進行優化。項目案例實戰：本書將貫穿多個精心設計的項目案例，例如：智能環境監測站：結閤傳感器采集溫濕度、光照等數據，通過RTOS進行任務調度，並通過UART或網絡將數據發送齣去。嵌入式數據記錄儀：利用ADC采集模擬信號，通過RTOS管理任務，並使用文件係統將數據存儲到SD卡中。簡單實時控製係統：通過定時器和中斷實現高精度的周期性控製，並利用信號量和互斥鎖保證係統穩定性。基於RTOS的網絡通信設備：集成TCP/IP協議棧，實現客戶端或服務器功能，與其他設備進行數據交換。本書特色理論與實踐深度融閤：每一章節都力求在理論講解清晰的基礎上，輔以大量的代碼示例和調試技巧，讓讀者能夠邊學邊練，學以緻用。從宏觀到微觀的視角：從整體係統架構到底層寄存器操作，本書提供瞭一個由粗到細、由錶及裏的學習過程，幫助讀者構建完整的知識體係。注重原理理解：我們不滿足於“知其然”，更追求“知其所以然”。通過深入剖析RTOS的工作原理和硬件交互機製，培養讀者的獨立思考和問題解決能力。麵嚮復雜嵌入式係統開發：本書的內容設置，旨在為讀者打下堅實的底層基礎，使其能夠勝任更加復雜、對性能和可靠性要求更高的嵌入式係統開發任務。循序漸進的學習麯綫：從裸機編程的挑戰到RTOS的便捷，再到係統級的應用，學習麯綫設計得平緩且邏輯清晰，適閤不同經驗水平的開發者。適閤讀者希望深入理解嵌入式係統底層工作原理的開發者。緻力於進行高性能、高可靠性嵌入式係統開發的工程師。正在學習或準備使用RTOS進行項目開發的工程師。對微控製器架構、中斷、DMA等底層技術感興趣的學習者。希望提升嵌入式係統開發技能，從入門到精通的開發者。通過本書的學習，你將不僅能夠熟練運用各種工具和技術，更重要的是，你將建立起一套對嵌入式係統深刻的理解，從而在麵對復雜項目時，能夠遊刃有餘，設計齣更優、更可靠的解決方案。

用戶評價

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度處理得恰到好處，可以說是兼顧瞭“廣度”和“精度”。它涵蓋的技術領域非常全麵，從底層協議棧的解析，到中間件的選擇，再到前端的數據展示，形成瞭一個完整的技術棧地圖。令人印象深刻的是，作者在介紹每一個模塊時，都會追溯其背後的原理，而不是簡單地告訴你“用這個庫就行瞭”。比如，在講到MQTT協議時，他不僅展示瞭如何收發消息，還深入剖析瞭QoS等級的內部機製和性能影響。這種對底層原理的挖掘，使得讀者在遇到突發問題時，能夠迅速定位並解決，而不是束手無策地去網上搜索零散的答案。這種係統化、由淺入深、注重原理的學習路徑，讓我感覺自己不再是簡單地復製粘貼代碼的“碼農”，而是真正掌握瞭這項技術精髓的工程師，性價比極高。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常平易近人，讀起來一點也不覺得枯燥乏味，反倒有一種與作者麵對麵交流的親切感。作者似乎深諳讀者的睏惑點，總能在關鍵時刻插入一些“過來人”的經驗之談，比如在描述網絡安全問題時，他沒有使用那些高深莫測的術語，而是直接指齣我們平時最容易忽略的那些安全漏洞，並提供瞭立即可用的防禦策略。這種口語化但又極其專業的錶達方式，極大地拉近瞭技術與讀者的距離。此外，書中對不同技術棧之間的兼容性和取捨也進行瞭客觀的分析，不像有些書那樣隻推崇某一種特定的技術路綫。這種中立且全麵的視角，幫助我建立瞭一個更宏觀的技術視野，讓我明白在實際項目中，選擇閤適的工具比盲目追求最新技術更為重要，這本書真正教會我的是如何“思考”一個項目。

評分☆☆☆☆☆

這本書的實操性簡直令人驚嘆，它完全跳脫瞭那種空泛的理論說教，直接將我們帶入瞭真實的開發場景。我試著跟著書裏的步驟搭建瞭一個小型智能傢居係統，整個過程行雲流水，幾乎沒有遇到卡殼的地方。作者對於每一個硬件模塊的選擇、軟件環境的配置、以及數據傳輸協議的實現都給齣瞭詳盡的說明，連同具體的配置截圖和命令行指令都標注得清清楚楚，這種細緻程度在同類書籍中實屬罕見。更棒的是，書中提供的所有代碼示例都可以在主流開發闆上穩定運行，而且作者還貼心地附帶瞭GitHub倉庫鏈接，方便我們隨時獲取最新代碼和社區討論的最新動態。通過這本書，我不僅學會瞭如何讓傳感器和執行器協同工作，更重要的是，理解瞭整個係統從感知到決策再到執行的閉環邏輯，這種動手實踐帶來的成就感是看再多理論也比不上的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和裝幀設計實在讓人眼前一亮，拿到手的時候就感覺物超所值。內頁的紙張質感非常好，即使長時間閱讀也不會覺得眼睛疲勞，這對於我們這些需要盯著屏幕敲代碼的讀者來說太重要瞭。作者在內容組織上顯然下瞭不少功夫，結構非常清晰，從基礎概念的引入到高級應用的深入探討，過渡得非常自然流暢。特彆是對於初學者而言，書中的案例代碼都經過精心挑選和優化，易於理解和上手。我尤其欣賞作者在講解復雜技術點時，那種深入淺齣的錶達方式，總是能把那些抽象的理論用生動的比喻或者貼近生活的例子闡釋得明明白白，讓人讀起來毫無壓力，感覺自己真的在一步步構建一個完整的知識體係。這種紮實的理論基礎與實戰經驗相結閤的敘述風格，讓這本書不僅僅是一本工具書，更像是一位經驗豐富的導師在身邊指導，處處體現著匠心。

評分☆☆☆☆☆

對於我這樣一個在傳統IT領域摸爬滾打瞭幾年，想轉型進入物聯網賽道的人來說，這本書簡直是及時雨。它並沒有假設讀者已經對所有底層概念瞭如指掌，而是非常耐心地從基礎的嵌入式係統交互邏輯講起，然後逐步過渡到數據雲端存儲和應用層麵的數據可視化。特彆是關於邊緣計算和設備管理的章節，分析得非常透徹，結閤當前工業物聯網的需求，給齣瞭很多前瞻性的解決方案思路。我發現自己過去對物聯網的理解還停留在簡單的“連接”層麵，而這本書讓我明白瞭真正的價值在於數據處理和智能決策。它不僅傳授瞭“如何做”，更重要的是啓發瞭“可以做什麼”，書中提到的幾個未來趨勢的預測，讓我對自己的職業規劃有瞭更清晰的方嚮感，絕對是技術升級的必備讀物。

評分☆☆☆☆☆

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評分☆☆☆☆☆

物品全新，一次愉快的購物。

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看瞭一部分，內容一般般，湊閤

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非常好用已經迴購很多次瞭