物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐

前言

　　國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)“井噴”增長(zhǎng)，物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)應(yīng)用如今已從電力、交通、安保等公共服務(wù)領(lǐng)域逐步走入民用市場(chǎng)領(lǐng)域，并且初步形成了配套的產(chǎn)業(yè)鏈。此外，各地政府對(duì)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的熱衷態(tài)勢(shì)無(wú)不透露著未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的誘人前景。據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2012年中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到2000億元，5年后有望達(dá)到8000億元，市場(chǎng)前景巨大。而隨著物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的爆發(fā)性擴(kuò)張，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)對(duì)人才的需求勢(shì)必會(huì)急速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2013年會(huì)有10萬(wàn)以上人才缺口，而且未來(lái)十年，所需求的人才數(shù)量每年會(huì)以20%的速度遞增。　　物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)是電子、嵌入式開(kāi)發(fā)、自動(dòng)化控制、網(wǎng)絡(luò)通信、計(jì)算機(jī)等專(zhuān)業(yè)知識(shí)的綜合應(yīng)用。大學(xué)階段除了重點(diǎn)學(xué)習(xí)理論知識(shí)外，還需要進(jìn)一步具備動(dòng)手實(shí)踐能力，才能適應(yīng)企業(yè)的真實(shí)需要。高等職業(yè)院校開(kāi)展以實(shí)驗(yàn)、項(xiàng)目開(kāi)發(fā)為主的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)則是一個(gè)極好的人才培養(yǎng)途徑。實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的教學(xué)工作是職業(yè)教育教學(xué)體系的重要環(huán)節(jié)，配套的專(zhuān)業(yè)圖書(shū)和實(shí)戰(zhàn)案例則成為這個(gè)重要環(huán)節(jié)的必備基礎(chǔ)?！　”緯?shū)從物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)知識(shí)、系統(tǒng)搭建到綜合應(yīng)用，共分三個(gè)層次深入淺出地為讀者撥開(kāi)縈繞于物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)概念的重重迷霧，引領(lǐng)讀者漸漸步入物聯(lián)網(wǎng)世界，幫助探索者實(shí)實(shí)在在地把握第三次IT科技浪潮的方向。本書(shū)的特色如下：　　重基礎(chǔ)，適合教學(xué)?！　≈厮刭|(zhì)，全面講解。本書(shū)在一般性教材的基礎(chǔ)上，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的軟硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行了大量的講解，可以讓讀者更進(jìn)一步、更全面地了解物聯(lián)網(wǎng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程?！　≈貙?shí)踐，與實(shí)際項(xiàng)目相結(jié)合。本書(shū)除每章附有小實(shí)驗(yàn)外，特別在第11章使用大量篇幅以物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用開(kāi)發(fā)為例進(jìn)行詳細(xì)的分析講解，并在本書(shū)附帶的光盤(pán)中給出了參考設(shè)計(jì)代碼和文檔。　　重應(yīng)用。書(shū)中的實(shí)例對(duì)時(shí)下經(jīng)常使用的功能、設(shè)備、器材進(jìn)行講解和說(shuō)明，力求教材所涉及的內(nèi)容能緊跟行業(yè)實(shí)際應(yīng)用的需要?！　∪珪?shū)共分12章，并附各章節(jié)相關(guān)思考題。第1章介紹了物聯(lián)網(wǎng)的定義、體系架構(gòu)、產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等背景知識(shí)。第2章介紹了國(guó)內(nèi)外一些典型應(yīng)用案例，說(shuō)明物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)物聯(lián)網(wǎng)在更多行業(yè)上的應(yīng)用發(fā)展描述了一些愿景。第3章全面介紹了多種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中常用的傳感器技術(shù)和傳感器的接口技術(shù)。第4章從RFID原理、架構(gòu)、接口及EPC等方面了解RFID。第5章介紹了工業(yè)領(lǐng)域常用的CAN總線、RS-485總線、TCP/IP等有線通信及組網(wǎng)技術(shù)。第6章介紹了ZigBee、WiFi、Bluetooth、GPRS、3G等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。第7章介紹了Cortex-M0的特點(diǎn)及其在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。第8章基于華清遠(yuǎn)見(jiàn)自主研發(fā)的FS11C14物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，全面介紹了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中常用的接口開(kāi)發(fā)技術(shù)。第9章介紹了微控制器上常用的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II的基本知識(shí)及在Cortex-M0上的移植技術(shù)。第10章以MFRC522為例，介紹了RFID相關(guān)的操作。第11章介紹了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、路由接力等功能。第12章綜合案例，給出了多個(gè)實(shí)驗(yàn)案例，加深對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的理解?！　”緯?shū)的出版要感謝華清遠(yuǎn)見(jiàn)物聯(lián)網(wǎng)學(xué)院的無(wú)私幫助。本書(shū)的前期組織和后期審校工作都凝聚了培訓(xùn)中心幾位老師的心血，他們認(rèn)真閱讀了書(shū)稿，提出了大量中肯的建議，并幫助糾正了書(shū)稿中的很多錯(cuò)誤。　　全書(shū)由李佳、周志強(qiáng)承擔(dān)了書(shū)稿的編寫(xiě)及全書(shū)的統(tǒng)稿工作。書(shū)稿的完成需要特別感謝劉洪濤、趙孝強(qiáng)、曾宏安、季久峰、馮利美、曹忠明、馮瑜、程姚根、溫尚書(shū)、賈燕楓、楊曼、王利麗等老師的幫助?！　【幷摺　?012年7月

內(nèi)容概要

　　本書(shū)從物聯(lián)網(wǎng)理論與實(shí)踐兩個(gè)方面介紹了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。主要內(nèi)容包含物聯(lián)網(wǎng)綜述、國(guó)內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀與愿景、傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)、有線傳輸與組網(wǎng)技術(shù)、無(wú)線傳輸與組網(wǎng)技術(shù)、低功耗ARM
Cortex-M0微控制器、低功耗微處理器在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用、μC/OS-II操作系統(tǒng)應(yīng)用、RFID實(shí)踐、綜合案例，并附帶了資料光盤(pán)。光盤(pán)里除了包含書(shū)中實(shí)驗(yàn)代碼外，還包含F(xiàn)S11C14物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)其他的開(kāi)發(fā)資料供讀者學(xué)習(xí)參考。

書(shū)籍目錄

第1章 物聯(lián)網(wǎng)綜述
1.1 物聯(lián)網(wǎng)的定義
1.1.1 通用定義
1.1.2 “中國(guó)式”定義
1.1.3 歐盟的定義
1.2 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷史
1.3 物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)
1.4 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
1.4.1 ITU-T物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展
1.4.2 ETSI物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展
1.4.3 3GPP/3GPP2物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展
1.4.4 IEEE物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展
1.4.5 中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展
1.5 物聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)安全
1.5.1 安全問(wèn)題
1.5.2 安全分析
1.5.3 安全防護(hù)
1.6 物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算
1.7 物聯(lián)網(wǎng)與智能處理
1.8 本章習(xí)題
第2章 國(guó)內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀與愿景
2.1 國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的典型案例
2.1.1 廣東虎門(mén)大橋組合式收費(fèi)系統(tǒng)
2.1.2 黑龍江智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)
2.1.3 中關(guān)村軟件園智能樓宇系統(tǒng)
2.2 國(guó)外物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用典型案例
2.2.1 Perma Sense 項(xiàng)目
2.2.2 國(guó)外車(chē)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例
2.3 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用愿景
2.3.1 物聯(lián)網(wǎng)與智能家居
2.3.2 物聯(lián)網(wǎng)與智能農(nóng)業(yè)
2.3.3 物聯(lián)網(wǎng)與智能物流
2.3.4 物聯(lián)網(wǎng)與智能醫(yī)療
2.3.5 物聯(lián)網(wǎng)與節(jié)能減排
第3章 傳感器技術(shù)
3.1 傳感器概述
3.1.1 傳感器概念
3.1.2 傳感器特性
3.1.3 傳感器分類(lèi)
3.2 傳感器結(jié)構(gòu)
3.3 常用傳感器
3.3.1 電阻式傳感器
3.3.2 電感式傳感器
3.3.3 電容式傳感器
3.3.4 磁電式傳感器
3.3.5 壓電式傳感器
3.3.6 光電式傳感器
3.3.7 其他
3.4 MEMS技術(shù)
3.4.1 微機(jī)電系統(tǒng)概念
3.4.2 微機(jī)電系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史
3.4.3 微機(jī)電系統(tǒng)的特點(diǎn)及前景
3.5 傳感器接口
3.5.1 SPI接口
3.5.2 I2C接口
3.5.3 串行接口
3.6 本章習(xí)題
第4章 RFID技術(shù)
4.1 RFID概述
4.1.1 RFID的基本組成
4.1.2 RFID的工作原理
4.1.3 RFID應(yīng)用領(lǐng)域
4.2 RFID架構(gòu)
4.2.1 RFID分類(lèi)
4.2.2 RFID硬件體系結(jié)構(gòu)
4.3 RFID標(biāo)簽
4.4 RFID閱讀器
4.5 RFID天線技術(shù)
4.5.1 人們關(guān)注的天線特征
4.5.2 天線的分類(lèi)
4.6 RFID中間件
4.6.1 中間件概述
4.6.2 中間件的分類(lèi)
4.6.3 中間件的特征
4.7 RFID接口
4.8 RFID與EPC技術(shù)
4.8.1 EPC概述
4.8.2 EPC的特點(diǎn)
4.8.3 EPC系統(tǒng)的工作流程
4.8.4 EPC信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
4.8.5 EPC射頻識(shí)別系統(tǒng)
4.8.6 EPC編碼體系
4.9 本章習(xí)題
第5章 有線傳輸與組網(wǎng)技術(shù)
5.1 CAN總線
5.1.1 CAN簡(jiǎn)介
5.1.2 報(bào)文傳輸與幀結(jié)構(gòu)
5.1.3 編碼與故障處理
5.1.4 應(yīng)用層
5.1.5 控制器和驅(qū)動(dòng)器
5.2 RS-485總線
5.2.1 簡(jiǎn)介
5.2.2 布線規(guī)則
5.2.3 通信協(xié)議
5.2.4 硬件設(shè)計(jì)
5.3 TCP/IP
5.3.1 TCP/IP簡(jiǎn)介
5.3.2 TCP/IP的分層
5.3.3 TCP/IP協(xié)議族中最底層的鏈路層
5.3.4 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議
5.3.5 傳輸層協(xié)議
5.4 本章習(xí)題
第6章 無(wú)線傳輸與組網(wǎng)技術(shù)
6.1 ZigBee技術(shù)概述
6.1.1 低速無(wú)線網(wǎng)特點(diǎn)
6.1.2 設(shè)備
6.1.3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?br />6.1.4 協(xié)議構(gòu)架
6.1.5 服務(wù)原語(yǔ)
6.2 IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)
6.2.1 物理層
6.2.2 MAC層
6.3 ZigBee規(guī)范
6.3.1 應(yīng)用層
6.3.2 網(wǎng)絡(luò)層
6.3.3 安全服務(wù)
6.4 WiFi介紹
6.4.1 WiFi簡(jiǎn)述
6.4.2 WiFi突出優(yōu)勢(shì)
6.4.3 WiFi組建方法
6.4.4 WiFi聯(lián)結(jié)點(diǎn)
6.4.5 WiFi未來(lái)發(fā)展
6.5 Bluetooth介紹
6.5.1 藍(lán)牙的起源
6.5.2 藍(lán)牙的概念
6.5.3 藍(lán)牙原理
6.5.4 技術(shù)優(yōu)勢(shì)
6.5.5 應(yīng)用
6.6 GPRS介紹
6.6.1 GPRS概述
6.6.2 GPRS優(yōu)勢(shì)
6.6.3 GPRS與GSM的比較
6.7 3G介紹
6.7.1 概述
6.7.2 3G標(biāo)準(zhǔn)
6.7.3 3G應(yīng)用
6.8 本章習(xí)題
第7章 低功耗ARM Cortex-M0微控制器
7.1 低功耗微控制器在物聯(lián)網(wǎng)中的作用
7.2 Cortex-M0綜述
7.3 Cortex-M0編程模式
7.3.1 Cortex-M0工作模式和工作狀態(tài)
7.3.2 Cortex-M0寄存器
7.3.3 Cortex-M0數(shù)據(jù)類(lèi)型
7.3.4 Cortex-M0存儲(chǔ)器格式
7.4 Cortex-M0存儲(chǔ)系統(tǒng)
7.4.1 系統(tǒng)總線構(gòu)架
7.4.2 存儲(chǔ)器映射
7.4.3 存儲(chǔ)器屬性
7.4.4 啟動(dòng)配置
7.4.5 系統(tǒng)控制寄存器
7.5 Cortex-M0異常和中斷處理
7.5.1 異常類(lèi)型
7.5.2 異常優(yōu)先級(jí)
7.5.3 異常處理的堆棧使用
7.5.4 異常處理機(jī)制
7.5.5 異常退出
7.5.6 復(fù)位異常
7.5.7 中止（Abort）異常
7.5.8 SVC和PendSV
7.5.9 NVIC與中斷控制
7.5.10 軟件中斷
7.5.11 SysTick定時(shí)器
7.5.12 異常和中斷控制寄存器匯總
7.6 Cortex-M0電源管理
7.6.1 SLEEPING
7.6.2 SLEEPDEEP
7.6.3 存儲(chǔ)器保護(hù)單元（MPU）
7.6.4 喚醒中斷控制器（WIC）
7.7 Cortex-M0調(diào)試系統(tǒng)
7.7.1 Cortex-M0 ROM表的識(shí)別和入口
7.7.2 調(diào)試寄存器的總結(jié)
7.8 Cortex-M0指令集
7.9 本章習(xí)題
第8章 低功耗微處理器在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用
8.1 FS11C14物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)
8.1.1 簡(jiǎn)介
8.1.2 硬件組成
8.1.3 應(yīng)用簡(jiǎn)介
8.2 ARM開(kāi)發(fā)環(huán)境RealView MDK平臺(tái)搭建
8.2.1 RealView MDK安裝與配置
8.2.2 RealView MDK使用
8.2.3 仿真工具U-LINK2
8.2.4 CMSIS標(biāo)準(zhǔn)
8.2.5 RealView MDK工程實(shí)例
8.3 啟動(dòng)代碼與NVIC
8.3.1 匯編啟動(dòng)代碼解析
8.3.2 NVIC功能描述
8.3.3 啟動(dòng)代碼與應(yīng)用程序接口
8.4 GPIO編程
8.4.1 實(shí)例內(nèi)容與目標(biāo)
8.4.2 GPIO基本原理
8.4.3 GPIO軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
8.4.4 LED燈實(shí)驗(yàn)
8.4.5 LED數(shù)碼管實(shí)驗(yàn)
8.4.6 溫/濕度傳感器結(jié)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)
8.5 UART編程
8.5.1 實(shí)例內(nèi)容與目標(biāo)
8.5.2 UART基本原理
8.5.3 UART軟件設(shè)計(jì)與分析
8.6 printf和scanf函數(shù)的重定位
8.6.1 printf函數(shù)重定位
8.6.2 uart_printf函數(shù)實(shí)現(xiàn)
8.6.3 scanf函數(shù)重定位
8.6.4 uart_scanf函數(shù)實(shí)現(xiàn)
8.7 系統(tǒng)編程（ISP）的使用
8.7.1 ISP介紹
8.7.2 ISP硬件設(shè)置
8.7.3 Flash Magic下載軟件的使用
8.8 SPI/SSP編程
8.8.1 實(shí)例內(nèi)容與目標(biāo)
8.8.2 SPI/SSP基本原理
8.8.3 SPI/SSP軟件設(shè)計(jì)與分析
8.8.4 OLED屏的顯示實(shí)驗(yàn)
8.8.5 RS-485通信實(shí)驗(yàn)
8.9 I2C編程
8.9.1 實(shí)例內(nèi)容與目標(biāo)
8.9.2 I2C基本原理

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   （1）應(yīng)以傳統(tǒng)傳感器無(wú)法解決的問(wèn)題作為光纖傳感器的主要研制對(duì)象。例如，高電壓、大電流、強(qiáng)電磁干擾、易燃易爆、強(qiáng)腐蝕、高溫高壓等惡劣環(huán)境下所使用的傳感器，光纖陀螺、光纖水聽(tīng)器、干涉型光纖磁場(chǎng)計(jì)等也應(yīng)成為當(dāng)前光纖傳感器的主要研究對(duì)象。 （2）集成化光纖傳感器。除光纖外的其他光學(xué)元件、信號(hào)處理系統(tǒng)，以及光源和光檢測(cè)器都采用集成回路。 （3）多功能全光纖控制系統(tǒng)。利用具有各種功能的光纖傳感器，通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)，把各種敏感信息饋送到中心計(jì)算系統(tǒng)，對(duì)信息處理，做出判斷，輸出各種控制信號(hào)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程做出合理的控制。 （4）充分發(fā)揮光纖的低傳輸損耗特性，發(fā)展遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。如環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、核能發(fā)電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。 （5）開(kāi)辟新領(lǐng)域。一種新產(chǎn)品的生命力不僅表現(xiàn)其對(duì)舊市場(chǎng)的占領(lǐng)能力，而且表現(xiàn)其對(duì)新市場(chǎng)的開(kāi)拓能力，光纖式儀表很可能發(fā)展成新一代儀表。因?yàn)楝F(xiàn)在所用的儀表都是電磁式儀表，其主要缺點(diǎn)是抗電磁干擾能力差，與其相反，光纖傳感器則有強(qiáng)的抗電磁干擾能力。因此，由光學(xué)探頭（光纖敏感元件）和信號(hào)處理系統(tǒng)相結(jié)合的光纖儀表，將是較理想的新一代測(cè)量?jī)x表。

編輯推薦

《高等院校物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)規(guī)劃教材?物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐:基于ARM Cortex-M0技術(shù)》是由李佳，周志強(qiáng)編著，電子工業(yè)出版社出版的?！陡叩仍盒Ｎ锫?lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)規(guī)劃教材?物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐:基于ARM Cortex-M0技術(shù)》可以作為高等院校物聯(lián)網(wǎng)、電子、通信、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)等專(zhuān)業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、接口技術(shù)、ARM微控制器技術(shù)課程的教材，也可作為相關(guān)嵌入式開(kāi)發(fā)人員的參考書(shū)。

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