基於嵌入式系統的物聯網開發教程（簡體書）

本書基於Ubuntu作業系統和物聯網綜合實驗箱作為開發環境，緊緊圍繞“物聯網和嵌入式”進行講解和分析。在大量實例的基礎上，將本書內容劃分為物聯網與嵌入式系統概述、嵌入式Linux系統快速入門、Linux應用程式編程、嵌入式Linux設備驅動開發、物聯網應用開發、Android底層及應用開發、物聯網綜合設計等7個章節。

宋樹祥
廣西師範大學電子工程學院教授，主要從事積體電路設計、智慧檢測與自動控制、數位信號與數位圖像處理等領域的研究。

本書編寫背景
隨著資訊技術的發展，物聯網已被視為繼電腦和互聯網之後世界資訊產業的第三次浪潮。而作為物聯網涉及的關鍵技術——嵌入式技術，近年來已在國內得到了廣泛的應用。同時，社會也亟需嵌入式物聯網相關的技術人才，為此，許多高校都已先後開設了物聯網相關課程，不少學校還開設了物聯網專業。
目前，國內已經有不少物聯網及嵌入式方面的圖書面世，但是大都是物聯網與嵌入式技術分開編寫的，然而作為物聯網的關鍵技術——嵌入式技術，它們兩者是緊密結合的。為此，在這種背景下，我們組織編寫此書，以解決上述問題。

本書編寫目的
本書是結合嵌入式技術和物聯網相關知識而編寫的，內容囊括嵌入式Linux、物聯網技術、Android開發和物聯網綜合設計等知識面，旨在由淺入深、循序漸進地幫助讀者提高基於嵌入式系統的物聯網實踐開發和實踐操作能力。

本書主要內容
本書共7章，可分為4個部分。
第一部分為第1章，主要介紹物聯網及嵌入式系統概念、應用前景等基礎知識。
第二部分為第2、3、4章，主要為嵌入式Linux系統的入門及提高。
第2章介紹嵌入式Linux系統的快速入門。包括Linux開發環境的搭建、Linux基礎命令的介紹、Linux下C編程的幾種常用工具、Bootloader介紹。
第3章介紹Linux應用程式開發。包括底層檔I/O操作、進程控制開發、進程間通信開發、多線程編程、嵌入式Linux網路編程。
第4章介紹設備驅動程式的開發。包括設備驅動基礎知識介紹、設備驅動程式編寫、實例講解。
第三部分包括第5、6章，主要為物聯網應用開發。
第5章介紹物聯網實例開發。包括無線傳感網路和感測器基礎知識介紹、ZigBee傳輸技術應用、藍牙傳輸技術應用、IPv6傳輸技術應用、WiFi傳輸技術應用。
第6章介紹Android底層及應用開發。包括開發環境的搭建和實例講解。
第四部分為第7章，主要介紹幾個綜合實例的開發專案。
以上各章在講解中都給出相關例子和實驗，以便提高讀者對知識的掌握和編程實踐能力。

本書閱讀建議
本書以實踐操作為特色，所闡述的內容主要基於實驗箱進行操作，因此，建議讀者在實驗箱環境下編程練習，以提高編程實踐動手能力。對於沒有開發板或實驗箱的讀者，也可在PC上完成嵌入式Linux基礎命令部分和應用開發部分的學習，有條件時再轉入實驗箱上進行實踐操作。
本書提供實踐操作檔，讀者請登錄華信教育資源網，註冊後免費下載“基於嵌入式系統的物聯網實驗開發光碟”，按照書中檔路徑查找相關內容。

本書之外的內容
本書主要內容參考華清遠見嵌入式培訓中心的培訓課程資料，其相關的源代碼和資料，請參見
本書由丘森輝和宋樹祥執筆，同時參與編寫的還有劉恒、莫丹雷等，在此一併表示感謝。
由於時間倉促，加之水準有限，書中存在不足之處在所難免，敬請讀者批評指正。

第1章 物聯網與嵌入式系統概述
1.1 物聯網概述
1.2 國內外物聯網的發展現狀
1.2.1 國外物聯網現狀
1.2.2 國內物聯網現狀
1.3 嵌入式系統概述
1.3.1 什麼是嵌入式系統
1.3.2 嵌入式基本結構
1.3.3 嵌入式系統的特點
1.4 物聯網與嵌入式系統
1.5 基於嵌入式技術的物聯網應用領域
1.5.1 物聯網與智能家居
1.5.2 物聯網與智慧農業
1.5.3 物聯網與智能物流
1.5.4 物聯網與智慧醫療
第2章 嵌入式Linux系統快速入門
2.1 嵌入式Linux概述
2.1.1 什麼是嵌入式Linux
2.1.2 嵌入式系統中選擇嵌入式Linux的緣由
2.2 搭建嵌入式Linux主機開發環境
2.3 Linux基礎命令
2.3.1 用戶系統相關命令
2.3.2 文件相關命令
2.3.3 網路相關命令
2.4 Linux下C編程基礎
2.4.1 常用編輯器vi
2.4.2 gcc編譯器
2.4.3 make工程管理器
2.5 嵌入式Linux作業系統Bootloader
2.5.1 Bootloader概述
2.5.2 U-Boot概述
第3章 Linux應用程式編程
3.1 底層檔I/O操作
3.1.1 Linux系統調用及用戶編程介面（API）
3.1.2 底層檔I/O操作
3.1.3 文件鎖
3.1.4 標準I/O編程基本操作
3.1.5 其他操作
3.2 進程控制開發
3.2.1 進程的基本概念
3.2.2 Linux下進程的模式和類型
3.2.3 Linux進程控制編程
3.3 進程間通信
3.3.1 管道
3.3.2 FIFO
3.3.3 信號
3.3.4 信號的處理
3.3.5 信號量
3.4 多線程編程
3.4.1 線程概述
3.4.2 線程基本編程
3.4.3 線程之間的同步與互斥
3.4.4 信號量線程式控制制
3.5 嵌入式Linux網路編程
3.5.1 OSI參考模型及TCP/IP參考模型
3.5.2 網路基礎編程
3.5.3 Socket基礎編程
第4章 嵌入式Linux設備驅動開發
4.1 設備驅動概述
4.1.1 設備驅動簡介及驅動模組
4.1.2 設備分類
4.1.3 設備號
4.1.4 驅動層次結構
4.1.5 設備驅動程式與外界的介面
4.1.6 設備驅動程式的特點
4.2 字元設備驅動編程
4.3 GPIO驅動程式實例
4.3.1 LED燈實驗
4.3.2 按鍵驅動實例
第5章 物聯網應用開發
5.1 無線傳感網路
5.1.1 無線傳感網路概述
5.1.2 無線傳感網路的關鍵技術
5.2 感測器技術
5.2.1 感測器技術的定義及作用
5.2.2 各類感測器介紹
5.2.3 感測器在物聯網中的應用
5.3 閘道
5.3.1 STM32閘道平臺
5.3.2 M3閘道實驗
5.3.3 STM32 LED實驗
5.4 短距離傳輸之ZigBee
5.4.1 ZigBee技術的概述
5.4.2 ZigBee自身技術優勢
5.4.3 ZigBee網路設備類型及拓撲結構
5.4.4 ZigBee 2007 協議棧安裝
5.4.5 ZigBee感測器使用
5.4.6 ZigBee 控制LED實驗
5.5 短距離傳輸之藍牙（BLE）
5.5.1 藍牙的概念及原理
5.5.2 藍牙技術優勢
5.5.3 BLE 4.0 協議棧安裝
5.5.4 BLE程式燒寫
5.5.5 BLE蜂鳴器控制節點實驗
5.6 短距離傳輸之IPv6
5.6.1 IPv6 介紹
5.6.2 基於IPv6蜂鳴器實驗
5.7 短距離傳輸之WiFi
5.7.1 WiFi技術定義
5.7.2 基於WiFi超聲波測距感測器節點實驗
第6章 Android底層及應用開發
6.1 底層部分
6.1.1 Android源碼編譯實驗
6.1.2 Android鏡像燒寫實驗
6.1.3 Android LED 點燈實驗
6.2 應用部分
6.2.1 華清遠見開發環境
6.2.2 創建第一個Android應用
第7章 綜合實例開發
7.1 基於嵌入式Linux的智慧家居系統設計
7.1.1 概述
7.1.2 設計實現
7.2 基於嵌入式Linux的智慧農業系統設計
7.2.1 概述
7.2.2 設計實現
7.3 安防監控系統設計
7.3.1 概述
7.3.2 設計實現
參考文獻