物联网——嵌入式开发实战

★理论与实践并行，其理论部分适合想了解物联网发展、技术的管理人员阅读，同时书中后半部分将技术落实到实际应用。

★零基础入门。本书使用STM32F407芯片，从零开发，一行一行代码实现物联网项目。让大家看完此书，也能自己动手实现第一个属于自己的物联网项目。

★内容丰富，由浅入深，循序渐进。涉及嵌入式、单片机、实时操作系统、网络协议、云平台等。

★详细的开发指导，通俗的理论讲解，即使是在校大学生也能读懂。适合想快速进入物联网行业的大学生、技术人员阅读。

　　《物联网——嵌入式开发实战》从物联网的相关技术、网络通信协议、嵌入式开发等方面，系统地阐述了物联网开发必备的知识。
　　《物联网——嵌入式开发实战》内容分为3部分，基础部分（第1～5章）系统讲述物联网的发展历史、技术、对物联网行业的未来预测，以及单片机和嵌入式网络开发；提高部分（第6～9章）主要讲解嵌入式实时系统，以RT-Thread为例，介绍驱动开发、应用开发、网络开发三大模块，以及目前主流的云平台开发技巧，包括阿里云物联网平台、OneNET等；实战部分（第10、11章）从零开始搭建两个实用的物联网项目——环境信息采集系统和智能安防系统，助力读者快速进入物联网领域。
　　《物联网——嵌入式开发实战》适合想快速进入物联网行业的技术人员阅读，也可作为高年级本科生和研究生学习物联网的参考书籍。

　　连志安，广州旗点智能科技有限公司创始人，vnRTOS内核作者（国产开源RTOS实时内核），CSDN博客专家。精通物联网开发、WiFi、蓝牙、ZigBee、LoRa、NB-IoT、4G、5G等技术。曾在CVTE、康佳、长虹公司担任软件开发、项目管理等工作，并有7年的嵌入式研发工作经验，熟悉单片机、RTOS、嵌入式Linux、ARM架构、MIPS架构等，负责过Android TV、智能网关、路由器、智能家居、安防报警器等项目的开发。

目录

第1章物联网概述（： 15min）

1．1物联网行业的发展

1.1.1发展历程

1.1.2规模与渗透度

1.2物联网的核心技术

1.2.1传感器技术

1.2.2组网技术

1.2.3嵌入式系统技术

1.2.4云计算

1.3物联网行业展望

1.3.1产业驱动

1.3.2行业数据预测

1.3.3物联网产业布局

1.3.4产业图谱

1.4物联网面临的挑战

1.4.1信息安全

1.4.2云计算的可靠性问题

1.4.3协议问题

1.4.4能源问题

第2章物联网体系架构（： 20min）

2.1物联网基本架构

2.1.1USN架构

2.1.2M2M架构

2.1.3感知层

2.1.4网络层

2.1.5应用层

2.2嵌入式技术应用

2.2.1单片机技术

2.2.2嵌入式RTOS

2.2.3嵌入式Linux

2.3组网技术

2.3.1蓝牙

2.3.2WiFi

2.3.3ZigBee

2.3.43G/4G/5G

2.3.5NBIoT

2.3.6LoRa

2.3.7各种组网技术比较

2.4学习路线

第3章TCP/IP 网络通信协议（： 62min）

3.1OSI七层模型

3.2TCP/IP

3.2.1TCP/IP具体含义

3.2.2IP

3.2.3TCP和UDP

3.2.4HTTP

3.2.5MQTT

3.2.6MAC地址

3.2.7NAT

3.3网络通信过程

3.3.1发送过程

3.3.2接收过程

3.4socket套接字

3.4.1socket和TCP/IP的关系

3.4.2创建socket套接字

3.4.3bind函数

3.4.4connect函数

3.4.5listen函数

3.4.6accept函数

3.4.7read和write函数

3.4.8close函数

第4章单片机开发（： 49min）

4.1初识STM32F407芯片

4.1.1单片机介绍

4.1.2STM32F407芯片

4.2搭建开发环境

4.2.1硬件平台

4.2.2软件开发环境

4.2.3Keil MDK 软件的安装

4.2.4Keil MDK 新建工程

4.2.5JLink驱动安装

4.3GPIO口操作

4.3.1LED硬件原理图

4.3.2STM32F407的GPIO口介绍

4.3.3STM32标准外设库

4.3.4代码分析

4.3.5代码编译下载

4.3.6小结

4.4中断

4.4.1STM32中断向量表

4.4.2中断控制器

4.4.3小结

4.5EXTI外部中断

4.5.1按键功能分析

4.5.2代码分析

4.5.3小结

4.6定时器

4.6.1STM32定时器

4.6.2代码分析

4.6.3SysTick定时器

4.6.4小结

4.7USART串口

4.7.1数据格式

4.7.2串口实验

4.7.3代码分析

4.7.4小结

4.8I2C总线

4.8.1I2C元器件地址

4.8.2I2C时序

4.8.3模拟I2C

4.8.4小结

4.9SPI总线

4.9.1SPI 4种工作模式

4.9.2STM32的SPI配置

4.9.3小结

4.10LCD显示屏

4.10.1LCD分类

4.10.2LCD接口类型

4.10.3MCU接口驱动原理

4.10.4代码分析

4.10.5小结

第5章LwIP（： 83min）

5.1初识LwIP

5.1.1LwIP介绍

5.1.2源码简析

5.1.3系统框架

5.2网卡驱动

5.2.1STM32F407以太网控制器

5.2.2网卡驱动流程

5.3LwIP初始化

5.4API

5.4.1RAW API

5.4.2NETCONN API

5.4.3BSD API

5.5LwIP实验

5.5.1RAW API TCP服务器实验

5.5.2RAW API TCP客户端实验

5.5.3RAW API UDP服务器实验

5.5.4RAW API UDP客户端实验

5.5.5NETCONN API实验

第6章RTThread开发（： 97min）

6.1初识RTThread

6.1.1RTThread介绍

6.1.2RTThread源码获取

6.1.3Env工具

6.1.4menuconfig

6.1.5编译RTThread源码

6.2RTThread线程开发

6.2.1裸机和操作系统

6.2.2RTThread线程

6.3GPIO开发

6.3.1I/O设备模型框架

6.3.2相关API

6.3.3实验

6.4串口开发

6.4.1FinSH控制台

6.4.2相关API

6.4.3实验

6.5I2C设备开发

6.5.1相关API

6.5.2I2C使用示例

6.6SPI设备开发

6.6.1相关API

6.6.2SPI设备使用示例

6.7硬件定时器开发

6.7.1相关API

6.7.2定时器设备使用示例

6.8RTC功能

6.8.1相关API

6.8.2功能配置

6.8.3代码示例

第7章RTThread网络开发（： 40min）

7.1LwIP使用

7.1.1menuconfig配置

7.1.2网卡配置

7.1.3IP地址配置

7.1.4LwIP实验

7.2NETCONN API开发

7.2.1相关API说明

7.2.2TCP服务器

7.2.3TCP客户端

7.2.4UDP 实验

7.3BSD socket API开发

7.3.1socket API说明

7.3.2代码示例

7.4JSON

7.4.1JSON语法

7.4.2cJSON

7.4.3cJSON API

7.5MQTT

7.5.1Paho MQTT

7.5.2Paho MQTT使用

7.6自己搭建MQTT服务器

7.6.1阿里云服务器申请

7.6.2SSH登录

7.6.3安装MQTT服务器

第8章物联网云平台（： 38min）

8.1主流物联网云平台介绍

8.1.1阿里云物联网平台

8.1.2中国移动物联网开放平台(OneNET)

8.1.3微软物联网平台Azure

8.1.4亚马逊物联网平台(AWS IoT)

8.2阿里云物联网平台开发

8.2.1LinkDevelop平台使用

8.2.2iotkitembedded

8.2.3aliiotkit

8.2.4实验

8.2.5aliiotkit指南

8.2.6OTA升级

8.2.7API说明

8.3中国移动物联网开放平台OneNET开发

8.3.1资源模型

8.3.2创建产品

8.3.3创建设备

8.3.4设备接入OneNET

8.3.5OneNET软件包指南

8.3.6OneNET软件包移植说明

第9章IoT模块开发

9.1AT指令

9.1.1发展历史

9.1.2指令格式

9.2WiFi模块ESP8266

9.2.1ESP8266芯片简介

9.2.2ESP8266芯片开发模式

9.2.3AT指令

9.2.4代码分析

9.2.5实验

9.32G/4G模块

9.3.1AT指令

9.3.2代码分析

9.3.3实验

9.4NBIoT模块

9.4.1BC26简介

9.4.2AT指令

9.4.3代码分析

9.4.4实验

第10章实战项目： 环境信息采集系统（： 60min）

10.1系统框架

10.2嵌入式开发

10.2.1DHT11传感器介绍

10.2.2DHT11驱动

10.2.3RTThread移植DHT11驱动

10.2.4OneNET上传数据

10.3OneNET View可视化开发

10.3.1Web可视化

10.3.2手机App

10.4总结

第11章实战项目： 智能安防系统

11.1系统介绍

11.2无线433MHz技术

11.2.1无线技术简介

11.2.2无线接收模块

11.2.3无线传感器

11.2.4代码实现

11.3输出装置

11.3.1步进电机

11.3.2蜂鸣器

11.4OneNET开发

11.4.1初始化

11.4.2接收回调函数

11.4.3传感器上传

11.4.4实验

11.5总结

参考文献

附录

　　物联网同人工智能、机器学习和云技术，在过去几年中一直是高科技领域最重要的应用技术。
　　2019年以来，全球物联网设备连接数保持强劲增长，设备接入量超84亿，行业渗透率持续提高，智慧城市、工业物联网应用场景快速拓展。预计到2022年，中国物联网产业规模将超过2万亿元。
　　在可预见的未来，物联网将取代移动互联网，成为信息产业的主要驱动力。但是许多初学者在刚接触物联网时，往往因为物联网庞大的架构体系、各种复杂的组网技术，使人感到神秘而艰难。
　　本书将从物联网的框架及相关技术、网络通信协议、嵌入式开发等方面，系统地阐述物联网开发必备的知识。使读者读完本书后对物联网有清晰的了解。同时本书以实际项目开发为出发点，从零开发，通过一行一行代码实现物联网项目。语言上力求轻松活泼，避免晦涩难懂。讲解形式图文并茂，由浅入深。充分分析原理，最后通过实验加深读者的理解。通过阅读本书，读者会少走很多弯路，会觉得物联网开发没有想象中那么难。本书特点
　　（1）理论与实践并行。理论部分适合想了解物联网发展及技术的管理人员阅读，同时书中后半部分将技术落实到实际应用。
　　（2）零基础入门。本书使用STM32F407芯片，代码配有详细注释，让大家读完此书，也能自己动手实现一个属于自己的物联网项目。
　　（3）内容丰富，由浅入深，循序渐进。本书内容涉及嵌入式、单片机、实时操作系统、网络协议、云平台等。
　　（4）详细的开发指导，通俗的理论讲解，即使是在校大学生也能读懂。适合想快速进入物联网行业的大学生、技术人员阅读。
　　（5）书中所有的源码开源，方便读者阅读和实践。本书内容及体系结构
　　本书的内容大体分为3部分：
　　（1）基础部分（第1～5章）：第1～3章系统地讲述物联网的发展历史，以及对物联网行业的未来预测，同时对物联网的技术进行详细、通俗的讲解，即使是从未接触过物联网行业的读者读完此书，也能对物联网行业有一定的认知，为后续学习打下理论基础。第4、5章系统地讲解单片机的开发和嵌入式网络开发，读者读完后，能独立进行简单的物联网项目开发，同时也具备物联网企业人才所需求的基本技能。
　　（2）提高部分（第6～9章）：嵌入式实时操作系统是开发中非常关键的核心技术，尤其是工业控制的物联网。第6、7章从零基础开始学习嵌入式实时系统，以RT-Thread为例，介绍驱动开发、应用开发、网络开发3大模块，使读者读完这两章后具备一定的嵌入式实时操作系统开发能力。第8章介绍市场上主流的云平台开发技巧，包括阿里云物联网平台、OneNET等。第9章介绍目前主流的物联网模块，包括2G、4G、WiFi、NB-IoT等。
　　（3）实战部分（第10、11章）：第10章会从零开始实现一个实用的物联网项目——环境信息采集系统。第11章则带领大家从零开始实现第二个实战项目——智能安防系统。这两章涉及温湿度传感器、无线433MHz、电机等综合知识。读者读完这两章后也能自己动手开发，使读者具备一定的物联网项目开发实战经验。特别是对于在校大学生，以及其他行业想进人物联网的读者，能通过这个实战项目，快速进入物联网领域。本书读者对象
　　（1）想要学习物联网的本科生和研究生；
　　（2）没有单片机基础的入门新手；
　　（3）相关培训学校的学员；
　　（4）物联网爱好者。