ESP32-C3物联网工程开发实战
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作者乐鑫科技
出版社电子工业出版社
ISBN9787121442971
出版时间2022-09
装帧平装
开本16开
定价98元
货号1202738128
上书时间2024-09-05
商品详情
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作者简介
乐鑫科技是一家全球化的无晶圆厂半导体公司，成立于 2008 年，在中国、捷克、印度、新加坡和巴西均设有办公地，团队来自约 30 个国家和地区。乐鑫多年来深耕 AIoT 领域软硬件产品的研发与设计，专注于研发高集成、低功耗、性能很好、安全稳定、高性价比的无线通信 SoC，现已发布 ESP8266、ESP32、ESP32-S、ESP32-C 和 ESP32-H 系列芯片、模组和开发板，成为物联网应用的理想选择。我们致力于提供安全、稳定、节能的 AIoT 解决方案。同时，我们坚持技术开源，助力开发者们用乐鑫的方案开发智能产品，打造万物互联的智能世界。
目录
第1篇准备篇
第1章浅谈物联网2
1.1物联网的体系结构2
1.2物联网应用之智能家居4
第2章物联网工程项目的介绍和实战6
2.1典型的物联网工程项目介绍6
2.1.1常见物联网设备的基本模块6
2.1.2用户端应用程序基本模块7
2.1.3常见的物联网云平台简介7
2.2实战：智能照明工程8
2.2.1工程框架9
2.2.2工程功能9
2.2.3硬件准备10
2.2.4开发步骤11
2.3本章总结11
第3章ESPRainMaker介绍12
3.1什么是ESPRainMaker12
3.2ESPRainMaker的实现原理13
3.2.1Claiming服务14
3.2.2RainMaker设备侧代理程序15
3.2.3云后端16
3.2.4客户端16
3.3实战：ESPRainMaker开发要点18
3.4ESPRainMaker功能摘要19
3.4.1账户管理功能19
3.4.2对终端用户开放的功能19
3.4.3对管理员用户开放的功能20
3.5本章总结20
第4章开发环境的搭建与详解21
4.1ESP-IDF概述21
4.1.1ESP-IDF版本介绍21
4.1.2ESP-IDFGit工作流程22
4.1.3选择一个合适的版本23
4.1.4ESP-IDFSDK目录总览23
4.2ESP-IDF开发环境安装详解26
4.2.1在Linux系统下安装ESP-IDF开发环境27
4.2.2在Windows系统下安装ESP-IDF开发环境29
4.2.3在Mac系统下安装ESP-IDF开发环境34
4.2.4VSCode代码编辑工具的安装35
4.2.5第三方开发环境简介35
4.3ESP-IDF编译系统详解36
4.3.1编译系统基本概念36
4.3.2工程文件结构36
4.3.3编译系统默认的构建规范38
4.3.4编译脚本详解38
4.3.5常用命令详解39
4.4实战：Blink示例程序编译40
4.4.1Blink示例程序分析40
4.4.2Blink示例程序的编译过程42
4.4.3Blink示例程序的烧录过程46
4.4.4Blink示例程序的串口Log分析46
4.5本章总结49
第2篇硬件与驱动开发篇
第5章ESP32-C3的智能照明产品的硬件设计52
5.1智能照明产品的功能及组成52
5.2ESP32-C3最小硬件系统设计55
5.2.1电源58
5.2.2上电时序与复位58
5.2.3SPIFlash59
5.2.4时钟源59
5.2.5射频及天线60
5.2.6Strapping引脚62
5.2.7GPIO和PWM功能62
5.3实战：使用ESP32-C3构建智能照明系统63
5.3.1模组选用63
5.3.2PWM信号的GPIO配置63
5.3.3固件烧录和调试接口65
5.3.4射频设计要求67
5.3.5供电电源设计要求68
5.4本章总结68
第6章驱动开发70
6.1驱动开发过程70
6.2ESP32-C3外设应用71
6.3LED驱动基础72
6.3.1色彩空间72
6.3.2LED驱动器76
6.3.3LED调光76
6.3.4PWM介绍77
6.4LED调光驱动开发78
6.4.1非易失性存储78
6.4.2LEDPWM控制器79
6.4.3LEDPWM编程81
6.5实战：智能照明工程中的驱动开发84
6.5.1按键驱动84
6.5.2LED调光驱动85
6.6本章总结89
第3篇无线通信与控制篇
第7章Wi-Fi网络配置和连接92
7.1Wi-Fi基础知识92
7.1.1什么是Wi-Fi92
7.1.2IEEE802.11的发展历程92
7.1.3Wi-Fi相关术语93
7.1.4Wi-Fi连接的过程95
7.2蓝牙基础知识102
7.2.1什么是蓝牙102
7.2.2蓝牙相关术语103
7.2.3蓝牙连接的过程105
7.3Wi-Fi配网108
7.3.1Wi-Fi配网导读109
7.3.2SoftAP配网109
7.3.3一键配网111
7.3.4蓝牙配网112
7.3.5其他配网方式114
7.4Wi-Fi编程116
7.4.1ESP-IDF中的Wi-Fi组件116
7.4.2牛刀小试：Wi-Fi连接初体验117
7.4.3大显身手：Wi-Fi连接智能化121
7.5实战：智能照明工程中实现Wi-Fi配置131
7.5.1智能照明工程Wi-Fi连接实例132
7.5.2Wi-Fi智能化配置实例133
7.6本章总结134
第8章设备的本地控制135
8.1本地控制的介绍135
8.1.1本地控制的使用条件136
8.1.2本地控制的适用场景137
8.1.3本地控制的优势137
8.1.4通过智能手机发现被控设备137
8.1.5智能手机与被控设备的数据通信138
8.2常见的本地发现方法138
8.2.1广播139
8.2.2组播144
8.2.3广播与组播对比150
8.2.4本地发现之组播应用协议mDNS150
8.3常见的本地数据通信协议153
8.3.1TCP协议153
8.3.2HTTP协议158
8.3.3UDP协议162
8.3.4CoAP协议165
8.3.5蓝牙通信协议170
8.3.6数据通信协议总结175
8.4数据安全性的保证176
8.4.1TLS协议介绍178
8.4.2DTLS协议介绍183
8.5实战：基于ESP-IDF组件快速实现智能灯本地控制模块186
8.5.1创建基于Wi-Fi的本地控制服务器端186
8.5.2使用脚本验证本地控制功能190
8.5.3创建基于蓝牙的本地控制服务器端191
8.6本章总结193
第9章设备的云端控制194
9.1远程控制的介绍194
9.2常见的云端数据通信协议195
9.2.1MQTT协议介绍195
9.2.2MQTT协议原理195
9.2.3MQTT消息格式197
9.2.4协议对比200
9.2.5基于Windows或Linux搭建MQTTBroker201
9.2.6基于ESP-IDF创建MQTT客户端202
9.3保证MQTT数据安全性204
9.3.1证书的含义与作用205
9.3.2本地生成证书206
9.3.3配置MQTTBroker209
9.3.4配置MQTT客户端209
9.4实战：通过ESPRainMaker实现智能照明工程的远程控制211
9.4.1ESPRainMaker的基本概念211
9.4.2节点与云后端通信协议212
9.4.3客户端与云后端通信方法216
9.4.4用户体系219
9.4.5基础服务介绍220
9.4.6智能灯示例222
9.4.7RainMakerApp与第三方集成228
9.5本章总结233
第10章智能手机App开发234
10.1智能手机App开发技术介绍234
10.1.1智能手机App开发概述234
10.1.2Android项目的结构235
10.1.3iOS项目的结构236
10.1.4AndroidActivity的生命周期237
10.1.5iOSViewController的生命周期238
10.2新建智能手机App项目239
10.2.1Android开发的准备239
10.2.2新建Android项目239
10.2.3添加MyRainmaker项目所需的依赖241
10.2.4Android权限申请241
10.2.5iOS开发的准备242
10.2.6新建iOS项目242
10.2.7添加RainMaker所需的依赖243
10.2.8iOS权限的申请245
10.3App功能需求分析245
10.3.1项目功能需求分析245
10.3.2用户登录注册需求分析245
10.3.3设备配网和绑定需求分析247
10.3.4远程控制需求分析248
10.3.5定时需求分析248
10.3.6用户中心需求分析249
10.4用户登录注册功能的开发249
10.4.1RainMaker项目接口说明250
10.4.2智能手机如何发起通信请求250
10.4.3账号注册250
10.4.4账号登录253
10.5设备配网功能的开发256
10.5.1扫描设备257
10.5.2连接设备258
10.5.3生成私钥261
10.5.4获取设备的节点ID261
10.5.5设备配网264
10.6设备控制功能的开发266
10.6.1云端绑定账号与设备266
10.6.2获取用户的所有设备268
10.6.3获取设备当前状态271
10.6.4修改设备状态273
10.7定时功能和用户中心功能的开发275
10.7.1实现定时功能275
10.7.2实现用户中心功能278
10.7.3更多云端接口280
10.8本章总结282
第11章固件更新与版本管理283
11.1固件更新283
11.1.1分区表概述284
11.1.2固件启动流程285
11.1.3OTA升级原理概述287
11.2固件版本管理290
11.2.1固件标记290
11.2.2回滚与防回滚功能291
11.3实战：OTA升级使用示例292
11.3.1利用本地主机完成固件更新292
11.3.2利用ESPRainMaker完成固件更新295
11.4本章总结302
第4篇优化与量产篇
第12章电源管理和低功耗优化304
12.1ESP32-C3电源管理304
12.1.1动态调频305
12.1.2电源管理配置306
12.2ESP32-C3低功耗模式306
12.2.1Modem-sleep模式307
12.2.2Light-sleep模式309
12.2.3Deep-sleep模式314
12.2.4不同功耗模式下的功耗315
12.3电源管理和低功耗调试316
12.3.1日志调试316
12.3.2GPIO调试318
12.4实战：在智能照明工程中添加电源管理319
12.4.1配置电源管理功能320
12.4.2使用电源管理锁321
12.4.3验证功耗表现322
12.5本章总结322
第13章增强设备的安全功能323
13.1物联网设备数据安全概述323
13.1.1为什么要保护物联网设备数据的安全324
13.1.2保护物联网设备数据安全的基本要求325
13.2数据完整性保护325
13.2.1完整性校验方法简介325
13.2.2固件数据的完整性校验326
13.2.3示例327
13.3数据机密性保护327
13.3.1数据加密简介327
13.3.2Flash加密方案概述329
13.3.3存储Flash加密方案的密钥331
13.3.4Flash加密的工作模式332
13.3.5Flash加密的一般工作流程333
13.3.6NVS加密方案简介334
13.3.7Flash加密方案和NVS加密方案的示例335
13.4数据合法性的保护338
13.4.1数字签名简介338
13.4.2SecureBoot方案概述339
13.4.3软SecureBoot介绍339
13.4.4硬SecureBoot介绍341
13.4.5示例344
13.5实战：在量产中批量使用安全功能346
13.5.1Flash加密方案与SecureBoot方案的关系346
13.5.2使用量产工具批量使用Flash加密方案与SecureBoot方案347
13.5.3在智能照明系统中使用Flash加密方案与SecureBoot方案348
13.6本章总结348
第14章量产的固件烧录和测试349
14.1量产固件烧录349
14.1.1定义数据区349
14.1.2固件烧录351
14.2量产测试352
14.3实战：智能照明工程中的量产数据353
14.4本章总结354
第15章ESPInsights远程监察平台355
15.1ESPInsights组件的简介355
15.2ESPInsights组件的使用358
15.2.1在esp-insights工程中使用ESPInsights组件358
15.2.2在esp-insights工程中运行示例diagnostics_smoke_test360
15.2.3上报Coredump信息361
15.2.4定制感兴趣的日志361
15.2.5上报设备重启原因362
15.2.6上报自定义的指标值362
15.3实战：基于智能灯示例使用ESPInsights组件365
15.4本章总结366
参考文献367
内容摘要
ESP32-C3是搭载了开源指令集RISC-V的32位低功耗、低成本、安全的物联网芯片，本书也是该芯片原厂乐鑫科技的官方作品。本书从物联网工程开发的推荐知识入手，循序渐进地介绍了硬件设计、外设驱动、ESP-IDF开发环境搭建、Wi-Fi网络配置、本地和云端控制、OTA升级原理、电源管理、低功耗优化、设备安全功能、固件版本管理和量产测试等方面的内容。物联网工程开发涉及的知识点很多，本书根据所涉及的知识点将全书分为4篇，分别是准备篇（第1～4章）、硬件与驱动开发篇（第5～6章）、无线通信与控制篇（第7～11章）、优化与量产篇（第12～15章），可帮助读者更好地掌握相关的知识点。
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