物联网网关设计与实现

图书标准信息

• 作者 刘持标、汪利新 著
• 出版社 清华大学出版社
• 出版时间 2021-09
• ISBN 9787302573487
• 定价 68.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 329页

【内容简介】

    物联网（Internet of Things，IoT）应用涉及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。物联网的各种应用依赖于所建立的高性能的物联网实时信息系统。在物联网实时信息系统中，物联网网关是一个非常重要的设备，在各种实时数据的收集与传输及设备控制过程中起着至关重要的作用。一方面，物联网网关从与其相连接的物联网节点中获取各种数据，并将这些数据进行初步处理后，发送到物联网数据服务中心；另一方面，物联网网关也从数据服务中心接收各种控制指令，通过执行器或者继电器来完成这些指令的操作，如打开或关闭空调等。
    《物联网网关设计与实现》包括物联网网关简介、单片机网关简介、C51 单片机网关、意法半导体 32 位处理器（STMicroelectronics 32-bit Processor，STM32）单片机网关、Arduino 单片机网关、混合信号处理器 430（Mixed Signal Processor 430，MSP430）单片机网关、树莓派单片机网关、进阶精简指令集机器（Advanced RISC Machine，ARM）单片机网关、智能手机网关、工控机网关、复合型网关、物联网网关设计趋势等内容。
《物联网网关设计与实现》适合应用型本科学校网络工程、物联网工程、传感网工程、人工智能、智能科学与技术、数据科学与大数据技术、电子信息与通信、信息与计算科学等专业的本科生、研究生以及相关专业的研究人员使用。

 

【目录】

第 1 篇 物联网网关基础 

 

第 1 章 物联网网关简介

 

1.1 物联网实时信息系统 

 

1.1.1 物联网实时信息系统的组成

 

1.1.2 物联网节点

 

1.1.3 物联网网关

 

1.1.4 物联网传输网络

 

1.1.5 物联网数据服务中心

 

1.1.6 物联网服务接入网络

 

1.1.7 物联网服务客户端

 

1.2 物联网网关的概念

 

1.2.1 物联网网关的功能 

 

1.2.2 物联网网关设计内容 

 

1.3 物联网网关数据收集技术 

 

1.4 物联网网关的类型 

 

1.4.1 单片机网关 

 

1.4.2 智能手机网关 

 

1.4.3 X86 工控机网关 

 

1.4.4 复合型网关

 

1.5 小结 

 

思考题

 

案例 

 

第 2 章 单片机网关简介

 

2.1 单片机概述 

 

2.1.1 单片机简介 

 

2.1.2 单片机的组成结构 

 

2.1.3 单片机的发展阶段 

 

2.1.4 单片机的特点 

 

2.1.5 8 位单片机 

 

2.1.6 16 位单片机 

 

2.1.7 32 位单片机 

 

2.1.8 64 位单片机 

 

2.2 嵌入式操作系统 

 

2.3 主要嵌入式操作系统简介 

 

2.3.1 PSoS 

 

2.3.2 VRTX 

 

2.3.3 QNX 

 

2.3.4 VxWorks .

 

2.3.5 μC/OS 

 

2.3.6 RTLinux 

 

2.3.7 Windows CE 

 

2.3.8 Android 

 

2.3.9 iOS 

 

2.3.10 Windows 10 IoT 

 

2.3.11 Google Brillo 

 

2.3.12 华为 LiteOS 

 

2.3.13 Harmony OS 

 

2.3.14 Raspbian 

 

2.4 小结 

 

思考题 

 

案例 28 

 

第 2 篇 无操作系统物联网网关 

 

第 3 章 C51 单片机网关

 

3.1 C51 简介 

 

3.2 C51 网关硬件介绍 

 

3.3 C51 软件开发环境 

 

3.4 C51 数据收集 

 

3.5 C51 设备控制 

 

3.6 C51 数据上传 

 

3.7 小结 

 

思考题 

 

案例 

 

第 4 章 C51 健康监控网关

 

4.1 C51 健康监控网关简介 

 

4.2 智能设备设计 

 

4.2.1 简介 

 

4.2.2 设备组成 

 

4.3 硬件设计与制作 

 

4.3.1 原理设计图 

 

4.3.2 PCB 制作 

 

4.4 系统程序设计 

 

4.4.1 血压值代码 

 

4.4.2 体重数据的部分代码 

 

4.4.3 身高测量代码 

 

4.4.4 网关连接蓝牙主要代码 

 

4.5 健康网关 App 客户端 

 

4.6 健康网关 Web 服务端 

 

4.7 小结 

 

思考题 

 

案例 

 

第 5 章 STM32 单片机网关

 

5.1 STM32 简介

 

5.2 STM32 芯片介绍 

 

5.3 STM32 软件开发环境 

 

5.4 STM32 数据收集 

 

5.5 STM32 设备控制 

 

5.6 STM32 数据上传

 

5.7 小结 

 

思考题 

 

案例 52 

 

第 6 章 STM32 网关实验

 

6.1 STM32-Wi-Fi 网关概述 

 

6.1.1 核心板资源 

 

6.1.2 STM32-Wi-Fi 底板资源

 

6.2 无线通信实验 

 

6.2.1 STM32 串口简介 

 

6.2.2 硬件设计

 

6.2.3 程序设计 

 

6.2.4 硬件资源介绍 

 

6.3 485 通信实验 

 

6.3.1 485 简介 

 

6.3.2 RSM3485 硬件设计 

 

6.3.3 RSM3485 软件设计 

 

6.3.4 下载验证 

 

6.4 CAN 通信实验 

 

6.4.1 CAN 简介 

 

6.4.2 CAN 协议 

 

6.4.3 CAN 的位时序

 

6.4.4 STM32 相关 bxCAN 

 

6.4.5 STM32 的 CAN 发送和接收的流程 

 

6.4.6 CAN 配置过程及相关固件库函数 

 

6.4.7 CAN 硬件设计 

 

6.4.8 CAN 软件设计 

 

6.4.9 CAN 通信测试 

 

6.5 STM32-Wi-Fi 网关数据采集与控制 

 

6.5.1 硬件环境搭建 

 

6.5.2 STM32-Wi-Fi 软件设计 

 

6.5.3 STM32-Wi-Fi 运行测试 

 

6.6 小结 

 

思考题 

 

案例 

 

第 7 章 STM32 车辆安全监测网关

 

7.1 STM32 车辆安全监测网关简介 

 

7.2 开发环境及硬件介绍 

 

7.3 系统需求分析 

 

7.4 系统设计 

 

7.5 设备设计与制作 

 

7.6 功能实现 

 

7.7 小结 

 

思考题 

 

案例 

 

第 8 章 Arduino 单片机网关 90 

 

8.1 Arduino 简介 

 

8.2 Arduino 网关硬件介绍 

 

8.3 Arduino 软件开发环境 

 

8.4 Arduino 数据收集 

 

8.5 Arduino 设备控制 

 

8.6 Arduino 数据上传 

 

8.7 小结 

 

思考题 

 

案例

 

9 章 Arduino 气象服务网关 

 

9.1 Arduino 气象服务网关简介 

 

9.2 系统需求分析 

 

9.3 Arduino 气象服务网关设计与制作 

 

9.4 气象服务网关 Web 服务器设计 

 

9.5 气象服务网关客户端 App 开发 

 

9.6 小结 

 

思考题 

 

案例 

 

第 10 章 MSP430 单片机网关 

 

10.1 MSP430 简介 

 

10.2 MSP430 网关硬件介绍 

 

10.3 MSP430 软件开发环境 

 

10.4 MSP430 数据收集 

 

10.5 MSP430 设备控制 

 

10.6 MSP430 数据上传 

 

10.7 MSP430 网关应用实例 

 

10.8 小结 

 

思考题 

 

案例 

 

第 3 篇 嵌入式操作系统物联网网关 

 

第 11 章 树莓派单片机网关 

 

11.1 树莓派简介 

 

11.2 树莓派网关硬件介绍 

 

11.3 树莓派软件开发环境 

 

11.4 树莓派数据收集 

 

11.5 树莓派设备控制 

 

11.6 树莓派数据上传 

 

11.7 小结 

 

思考题 

 

案例 

 

第 12 章 树莓派网关实验 

 

12.1 树莓派 Wi-Fi 网关概述 

 

12.2 树莓派 Wi-Fi 网关系统架构搭建 

 

12.2.1 网关操作系统安装

 

12.2.2 QT 工程建立 

 

12.3 树莓派 Wi-Fi 网关串口数据收发 

 

12.3.1 串口简介 

 

12.3.2 程序设计

 

12.3.3 运行验证 

 

12.4 树莓派 Wi-Fi 网关数据采集传输与控制 

 

12.4.1 硬件环境搭建 

 

12.4.2 网络通信程序设计 

 

12.4.3 运行验证 

 

12.5 小结 

 

思考题 

 

案例 

 

第 13 章 树莓派实验室安全监控网关 

 

13.1 树莓派实验室安全监控网关简介 

 

13.2 相 关 技 术 

 

13.2.1 Arduino Uno 单片机 

 

13.2.2 传感器 

 

13.2.3 ZigBee 通信 

 

13.3 需求分析及总体设计 

 

13.3.1 需求分析概述 

 

13.3.2 系统总体设计 

 

13.3.3 实验室管理系统数据库设计 

 

13.4 网关数据收集实现 

 

13.4.1 节点数据收集功能实现 

 

13.4.2 ZigBee 通信模块的实现 

 

13.4.3 网关数据的处理与存储模块的实现 

 

13.5 Web 服务实现 

 

13.6 小结 

 

思考题 

 

案例 

 

第 14 章 ARM 单片机网关 

 

14.1 ARM 简介 

 

14.2 ARM 网关硬件介绍 

 

14.3 ARM 软件开发环境 

 

14.4 ARM 数据收集 

 

14.5 ARM 设备控制 

 

14.6 ARM 数据上传 

 

14.7 小结

 

思考题 

 

案例 

 

第 15 章 ARM 工控网关实验 

 

15.1 ARM 工控网关概述 

 

15.2 ARM 网关应用程序环境构建 

 

15.2.1 ARM 网关开发简介 

 

15.2.2 主机 Linux 操作系统安装步骤 

 

15.2.3 构建 ARM 交叉开发环境 

 

15.2.4 QT 应用开发环境搭建 

 

15.2.5 建立 QT 项目工程 

 

15.2.6 QT 项目开发平台交叉编译环境的设置 

 

15.3 ARM 网关串口实验 

 

15.3.1 ARM 网关接口编程实验软件设计

 

15.3.2 ARM 网关接口编程下载验证 

 

15.4 ARM 网关 Linux 驱动及内核实验部分 

 

15.4.1 ARM 网关硬件介绍 

 

15.4.2 ARM 网关硬件驱动软件设计 

 

15.4.3 ARM 网关 RS485 硬件驱动下载验证 

 

15.5 ARM 网关数据收集 Wi-Fi 传输与控制 

 

15.5.1 程序设计 

 

15.5.2 ARM 网关数据收集与传输实验 

 

15.6 小结 

 

思考题 

 

案例 

 

第 16 章 ARM 黄瓜大棚监控网关 

 

16.1 ARM 黄瓜大棚监控网关在现代大棚种植技术中的应用 

 

16.2 运行环境的硬件选取及技术简介 

 

16.2.1 系统开发环境 

 

16.2.2 硬件选取 

 

16.2.3 技术简介 

 

16.3 系统需求分析 

 

16.3.1 功能需求分析 

 

16.3.2 性能需求分析 

 

16.3.3 开发语言分析 

 

16.4 数据库设计 

 

16.5 系统总体设计 

 

16.5.1 系统网络拓扑图 

 

16.5.2 系统功能模块 

 

16.5.3 系统功能流程设计 

 

16.6 系统的实现 

 

16.6.1 系统开发软硬环境搭建 

 

16.6.2 Web 管理系统功能实现 

 

16.6.3 客户端 App 功能实现 

 

16.7 小结 

 

思考题 

 

案例 

 

第 17 章 智能手机网关 

 

17.1 智能手机简介 

 

17.2 智能手机网关硬件介绍 

 

17.3 智能手机软件开发环境 

 

17.3.1 Android App 开发环境 

 

17.3.2 微信小程序开发环境

 

17.3.3 微信小程序开发前期准备 

 

17.3.4 微信小程序开发过程 

 

17.3.5 微信小程序发布过程 

 

17.4 智能手机数据收集 

 

17.5 智能手机设备控制 

 

17.6 智能手机数据上传 

 

17.7 小结 

 

思考题 

 

案例 220 

 

第 18 章 智能手机移动监测网关 

 

18.1 智能手机移动监测网关的开发背景及简介 

 

18.2 移动监测网关功能设计 

 

18.3 移动监测网关功能实现 

 

18.4 移动监测网关数据传输 

 

18.5 数据中心 Web 管理系统 

 

18.6 小结 

 

思考题 

 

案例 

 

第 19 章 工控机网关 228 

 

19.1 工控机简介 

 

19.2 工控机网关硬件介绍 

 

19.3 工控机网关软件开发环境 

 

19.4 工控机网关数据收集 

 

19.5 工控机网关设备控制 

 

19.6 工控机网关数据上传 

 

19.7 小结 

 

思考题 

 

案例 

 

第 20 章 X86 工控机网关实验 

 

20.1 X86 工控机 Wi-Fi 网关概述 

 

20.1.1 X86 工控机介绍 

 

20.1.2 硬件资源说明 

 

20.2 X86 工控机 Wi-Fi 网关环境搭建 

 

20.2.1 Debian 操作系统安装及配置 

 

20.2.2 QT 项目环境搭建

 

20.2.3 建立 X86 工控机 QT 项目

 

20.3 X86 工控机串口实验 

 

20.3.1 X86 工控机串口实验简介 

 

20.3.2 X86 工控机-串口程序设计 

 

20.3.3 X86 工控机串口实验运行验证 

 

20.4 X86 工控机网关数据收集 Wi-Fi 传输与控制 

 

20.4.1 数据收集 Wi-Fi 传输实验简介 

 

20.4.2 数据收集 Wi-Fi 传输程序设计 

 

20.4.3 数据收集 Wi-Fi 传输运行验证 

 

20.5 小结 

 

思考题 

 

案例 

 

第 21 章 X86 工控机养猪场监控网关 

 

21.1 X86 工控机养猪场监控网关简介 

 

21.2 养猪监控系统整体设计 

 

21.3 养猪监控网关数据收集及控制 

 

21.4 养猪监控 Web 服务实现 

 

21.5 养猪监控 App 客户端功能实现 

 

21.6 小结 

 

思考题 

 

案例 271 

 

第 4 篇 复合型物联网网关及设计趋势 

 

第 22 章 复合型网关 

 

22.1 复合型网关简介 

 

22.2 复合型网关硬件介绍 

 

22.3 复合型网关软件开发环境 

 

22.4 复合型网关数据收集 

 

22.5 复合型网关设备控制 

 

22.6 复合型网关数据上传 

 

22.7 小结 

 

思考题 

 

案例 280 

 

第 23 章 复合型智能家居网关

 

23.1 复合型智能家居网关的开发背景 

 

23.2 网关设计技术方案 

 

23.3 网关具体硬件实现 

 

23.4 复合型智能家居网关服务 

 

23.5 小结 

 

思考题 

 

案例 

 

第 24 章 物联网网关设计趋势

 

24.1 物联网网关面临的挑战 

 

24.1.1 网关的广域接入网多协议难题 

 

24.1.2 网关数据收集标准接口难以统一 

 

24.1.3 网关数据有效性判断难题 

 

24.1.4 网关滞后数据传输问题 

 

24.1.5 网关节点注册问题 

 

24.1.6 网关安全问题 

 

24.2 网关面临问题的解决方案 

 

24.3 物联网网关中间件 

 

24.3.1 中间件简介 

 

24.3.2 物联网网关中间件模块 

 

24.3.3 Web 服务模块 

 

24.3.4 数据收集模块 

 

24.3.5 数据检验模块 

 

24.3.6 数据传输模块 

 

24.3.7 嵌入式数据库模块

 

24.3.8 网关/节点安全及管理模块 

 

24.3.9 自动发现节点模块 

 

24.4 小结 

 

思考题 

 

案例 

 

第 25 章 物联网网关中间件开发 

 

25.1 物联网网关中间件简介 

 

25.2 开发环境搭建 

 

25.3 物联网节点介绍 

 

25.4 数据的采集与存储 

 

25.5 数据传输过程 

 

25.6 数据显示过程 

 

25.7 小结 

 

思考题 

 

案例 

 

附录 英文简称 

 

参考文献