作者：AndyKing著
页数：436
出版社：东南大学出版社
出版日期：2024
ISBN：9787576602043
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内容简介
使用本实用指南学习如何进行物联网编程。作者兼教育家安迪?金（Andy King）向你展示了如何设计和构建你自己的全栈、端到端的物联网解决方案——从设备到云。这本实用的书将引导你完成工具使用、开发环境设置、解决方案设计和实现。你将了解典型的物联网生态系统是如何工作的，以及如何应对在实施自己的物联网解决方案时出现的集成挑战。无论你是一名正在学习物联网基础知识的工科学生，一名希望更好地理解物联网技术堆栈细微差别的精通技术的高管，还是一名构建自己的智能家居解决方案的程序员，这本实用指南都将帮助你入门。
作者简介
Andy King，是一位经验丰富的计算机科学家、教育家和技术 ，拥有超过20年的经验，主要专注于设计和构建网络管理工具、远程信息系统和物联网平台。他为 客户提供物联网系统战略、设计和集成方面的建议，并在Northeastern University授课。
本书特色
应对在实施自己的物联网解决方案时出现的集成挑战。无论你是一名正在学习物联网基础知识的工科学生，一名希望 好地理解物联网技术堆栈细微差别的精通技术的高管，还是一名构建自己的智能家居解决方案的程序员，这本实用指南都将帮助你入门。
目录
译者序 ........................................................................ 1
序 ............................................................................... 3
前言 ............................................................................ 5
部分 新手入门
章 入门 .............................................................. 27
你将在本章学到什么 ........................................................................................ 27
定义你的系统 ................................................................................................... 28
分解问题 .................................................................................................... 29
定义相关结果 ............................................................................................. 30
构建解决方案 ............................................................................................. 31
设置你的开发和测试环境 ................................................................................ 36
步：准备你的开发环境 ...................................................................... 38
第二步：定义你的测试策略 ...................................................................... 54
第三步：管理你的设计和开发工作流程 .................................................... 59
关于自动化的思考 ..................................................................................... 66
编程练习 .......................................................................................................... 68
测试受限设备应用程序 .............................................................................. 71
测试网关设备应用程序 .............................................................................. 72
本章小结 .......................................................................................................... 72
2 章 初始边缘层应用程序 ....................................... 74
你将在本章学到什么 ........................................................................................ 74
设计理念 .......................................................................................................... 75
跟踪你的需求 ................................................................................................... 76
编程练习 .......................................................................................................... 77
向受限设备应用程序添加系统性能任务 .................................................... 79
向网关设备应用程序添加系统性能任务 .................................................... 89
附加练习 ........................................................................................................ 100
本章小结 ........................................................................................................ 100
二部分 连接到物理世界
3 章 数据模拟 ...................................................... 107
你将在本章学到什么 ...................................................................................... 107
模拟传感器和执行器 ...................................................................................... 108
使用传感数据生成器类生成模拟数据 ...................................................... 108
编程练习 ........................................................................................................ 111
在应用程序设计中集成传感和驱动模拟器 .............................................. 112
在应用程序中表示传感器和执行器数据 .................................................. 114
创建数据容器以支持数据收集和驱动 ...................................................... 115
模拟传感器 ............................................................................................... 120
模拟执行器 ............................................................................................... 126
连接模拟传感器与传感器适配器管理器 .................................................. 133
连接模拟执行器与执行器适配器管理器 .................................................. 142
创建并集成设备数据管理器 .................................................................... 146
附加练习 ........................................................................................................ 155
滞后管理 .................................................................................................. 155
本章小结 ........................................................................................................ 156
第4 章 数据仿真 ...................................................... 157
你将在本章学到什么 ...................................................................................... 157
仿真传感器和执行器 ...................................................................................... 159
设置和配置仿真器 ................................................................................... 159
Sense-Emu Sense HAT 仿真器 ................................................................. 159
编程练习 ........................................................................................................ 161
在应用程序设计中集成传感和驱动仿真 .................................................. 161
仿真传感器 ............................................................................................... 163
仿真执行器 ............................................................................................... 165
连接仿真传感器与传感器适配器管理器 .................................................. 169
连接仿真执行器与执行器适配器管理器 .................................................. 173
附加练习 ........................................................................................................ 176
阈值管理 .................................................................................................. 176
本章小结 ........................................................................................................ 176
第5 章 数据管理 ...................................................... 177
你将在本章学到什么 ...................................................................................... 177
数据转换和管理概念 ...................................................................................... 177
编程练习 ........................................................................................................ 178
受限设备应用程序中的数据转换 ............................................................. 180
网关设备应用程序中的数据转换 ............................................................. 185
附加练习 ........................................................................................................ 200
主动预防的磁盘利用率管理 .................................................................... 201
本章小结 ........................................................................................................ 201
第三部分 连接到其他事物
第6 章 MQTT 集成——概述和Python 客户端 ........... 211
你将在本章学到什么 ...................................................................................... 212
MQTT 介绍 .................................................................................................... 212
连接到代理 ............................................................................................... 213
传递消息 .................................................................................................. 214
控制包和MQTT 消息的结构 ................................................................... 216
将MQTT 添加到你的应用程序 ...................................................................... 220
安装和配置MQTT 代理 ........................................................................... 222
编程练习 ........................................................................................................ 222
创建MQTT 连接器抽象模块 ................................................................... 225
添加支持MQTT 事件的回调 ................................................................... 235
添加发布、订阅和退订功能 .................................................................... 237
将MQTT 连接器集成到你的CDA 中 ...................................................... 242
安全性如何？ ........................................................................................... 245
附加练习 ........................................................................................................ 245
本章小结 ........................................................................................................ 246
第7 章 MQTT 集成——Java 客户端 ......................... 247
你将在本章学到什么 ...................................................................................... 247
编程练习 ........................................................................................................ 248
创建MQTT 连接器抽象模块 ................................................................... 249
添加支持MQTT 事件的回调 ................................................................... 254
添加发布、订阅和退订功能 .................................................................... 256
将MQTT 连接器集成到你的GDA 中 ..................................................... 260
安全性和整体系统性能如何？ ................................................................. 266
附加练习 ........................................................................................................ 266
订阅者回调 ............................................................................................... 266
CDA 与GDA 的集成 ............................................................................... 266
本章小结 ........................................................................................................ 267
第8 章 CoAP 服务器实现 ........................................ 268
你将在本章学到什么 ...................................................................................... 269
CoAP 介绍 ...................................................................................................... 269
客户端到服务器的连接 ............................................................................ 269
请求方法 .................................................................................................. 270
消息的传递 ............................................................................................... 272
数据报包和CoAP 消息的结构 ................................................................. 275
将它们集中到一起 ................................................................................... 277
编程练习 ........................................................................................................ 282
向网关设备应用程序添加CoAP 服务器功能 .......................................... 283
向受限设备应用程序添加CoAP 服务器功能（可选） ............................ 299
附加练习 ........................................................................................................ 302
添加 多资源处理程序 ............................................................................ 302
添加自定义发现服务 ................................................................................ 303
添加动态资源创建 ................................................................................... 303
本章小结 ........................................................................................................ 303
第 9 章 CoAP 客户端集成 ........................................ 304
你将在本章学到什么 ...................................................................................... 304
概念 ................................................................................................................ 305
编程练习 ........................................................................................................ 308
向受限设备应用程序添加CoAP 客户端功能 .......................................... 309
向网关设备应用程序添加CoAP 客户端功能（可选） ............................ 330
附加练习 ....................................................................................................... 332
添加强大的OBSERVE 取消功能 ............................................................. 332
添加DELETE 支持和POST 支持 ............................................................ 332
本章小结 ........................................................................................................ 332
0 章 边缘集成 .................................................... 333
你将在本章学到什么 ...................................................................................... 333
概念 ................................................................................................................ 334
安全性练习 ..................................................................................................... 335
向MQTT 代理添加TLS 支持 .................................................................. 335
向网关设备应用程序MQTT 客户端连接器添加安全功能 ...................... 336
向受限设备应用程序MQTT 客户端连接器添加安全功能 ...................... 343
功能练习 ........................................................................................................ 346
向网关设备应用程序添加业务逻辑 ......................................................... 347
向受限设备应用程序添加业务逻辑 ......................................................... 349
性能测试练习 ................................................................................................. 352
附加练习 ........................................................................................................ 354
向CoAP 客户端和服务器添加DTLS 支持 .............................................. 354
本章小结 ........................................................................................................ 354
第四部分 连接到云
1 章 与各类云服务集成 ...................................... 359
你将在本章学到什么 ...................................................................................... 360
概念 ................................................................................................................ 360
编程练习 ........................................................................................................ 362
添加云客户端和其他相关组件 ................................................................. 363
与物联网云服务提供商（CSP）集成 ............................................................ 371
使用 MQTT 的 Ubidots 连接概述 ............................................................ 373
使用 MQTT 的 AWS IoT Core 连接概述 .................................................. 380
附加练习 ........................................................................................................ 395
分析和处理时间序列性能数据 ................................................................. 396
本章小结 ........................................................................................................ 396
2 章 改良IoT ..................................................... 397
你将在本章学到什么 ...................................................................................... 397
物联网生态系统推动因素 ........................................................................ 397
物联网用例示例 ............................................................................................. 401
共享的推动因素和共同的概念设计 ......................................................... 401
用例1：家庭环境监测和温度调节 .......................................................... 403
用例2：花园监测和水量调节 .................................................................. 405
用例3：池塘水质监测 ............................................................................. 407
本章小结 ........................................................................................................ 409
附录 设计路线图 ...................................................... 411
参考资料 ................................................................. 431
序 ............................................................................... 3
前言 ............................................................................ 5
部分 新手入门
章 入门 .............................................................. 27
你将在本章学到什么 ........................................................................................ 27
定义你的系统 ................................................................................................... 28
分解问题 .................................................................................................... 29
定义相关结果 ............................................................................................. 30
构建解决方案 ............................................................................................. 31
设置你的开发和测试环境 ................................................................................ 36
步：准备你的开发环境 ...................................................................... 38
第二步：定义你的测试策略 ...................................................................... 54
第三步：管理你的设计和开发工作流程 .................................................... 59
关于自动化的思考 ..................................................................................... 66
编程练习 .......................................................................................................... 68
测试受限设备应用程序 .............................................................................. 71
测试网关设备应用程序 .............................................................................. 72
本章小结 .......................................................................................................... 72
2 章 初始边缘层应用程序 ....................................... 74
你将在本章学到什么 ........................................................................................ 74
设计理念 .......................................................................................................... 75
跟踪你的需求 ................................................................................................... 76
编程练习 .......................................................................................................... 77
向受限设备应用程序添加系统性能任务 .................................................... 79
向网关设备应用程序添加系统性能任务 .................................................... 89
附加练习 ........................................................................................................ 100
本章小结 ........................................................................................................ 100
二部分 连接到物理世界
3 章 数据模拟 ...................................................... 107
你将在本章学到什么 ...................................................................................... 107
模拟传感器和执行器 ...................................................................................... 108
使用传感数据生成器类生成模拟数据 ...................................................... 108
编程练习 ........................................................................................................ 111
在应用程序设计中集成传感和驱动模拟器 .............................................. 112
在应用程序中表示传感器和执行器数据 .................................................. 114
创建数据容器以支持数据收集和驱动 ...................................................... 115
模拟传感器 ............................................................................................... 120
模拟执行器 ............................................................................................... 126
连接模拟传感器与传感器适配器管理器 .................................................. 133
连接模拟执行器与执行器适配器管理器 .................................................. 142
创建并集成设备数据管理器 .................................................................... 146
附加练习 ........................................................................................................ 155
滞后管理 .................................................................................................. 155
本章小结 ........................................................................................................ 156
第4 章 数据仿真 ...................................................... 157
你将在本章学到什么 ...................................................................................... 157
仿真传感器和执行器 ...................................................................................... 159
设置和配置仿真器 ................................................................................... 159
Sense-Emu Sense HAT 仿真器 ................................................................. 159
编程练习 ........................................................................................................ 161
在应用程序设计中集成传感和驱动仿真 .................................................. 161
仿真传感器 ............................................................................................... 163
仿真执行器 ............................................................................................... 165
连接仿真传感器与传感器适配器管理器 .................................................. 169
连接仿真执行器与执行器适配器管理器 .................................................. 173
附加练习 ........................................................................................................ 176
阈值管理 .................................................................................................. 176
本章小结 ........................................................................................................ 176
第5 章 数据管理 ...................................................... 177
你将在本章学到什么 ...................................................................................... 177
数据转换和管理概念 ...................................................................................... 177
编程练习 ........................................................................................................ 178
受限设备应用程序中的数据转换 ............................................................. 180
网关设备应用程序中的数据转换 ............................................................. 185
附加练习 ........................................................................................................ 200
主动预防的磁盘利用率管理 .................................................................... 201
本章小结 ........................................................................................................ 201
第三部分 连接到其他事物
第6 章 MQTT 集成——概述和Python 客户端 ........... 211
你将在本章学到什么 ...................................................................................... 212
MQTT 介绍 .................................................................................................... 212
连接到代理 ............................................................................................... 213
传递消息 .................................................................................................. 214
控制包和MQTT 消息的结构 ................................................................... 216
将MQTT 添加到你的应用程序 ...................................................................... 220
安装和配置MQTT 代理 ........................................................................... 222
编程练习 ........................................................................................................ 222
创建MQTT 连接器抽象模块 ................................................................... 225
添加支持MQTT 事件的回调 ................................................................... 235
添加发布、订阅和退订功能 .................................................................... 237
将MQTT 连接器集成到你的CDA 中 ...................................................... 242
安全性如何？ ........................................................................................... 245
附加练习 ........................................................................................................ 245
本章小结 ........................................................................................................ 246
第7 章 MQTT 集成——Java 客户端 ......................... 247
你将在本章学到什么 ...................................................................................... 247
编程练习 ........................................................................................................ 248
创建MQTT 连接器抽象模块 ................................................................... 249
添加支持MQTT 事件的回调 ................................................................... 254
添加发布、订阅和退订功能 .................................................................... 256
将MQTT 连接器集成到你的GDA 中 ..................................................... 260
安全性和整体系统性能如何？ ................................................................. 266
附加练习 ........................................................................................................ 266
订阅者回调 ............................................................................................... 266
CDA 与GDA 的集成 ............................................................................... 266
本章小结 ........................................................................................................ 267
第8 章 CoAP 服务器实现 ........................................ 268
你将在本章学到什么 ...................................................................................... 269
CoAP 介绍 ...................................................................................................... 269
客户端到服务器的连接 ............................................................................ 269
请求方法 .................................................................................................. 270
消息的传递 ............................................................................................... 272
数据报包和CoAP 消息的结构 ................................................................. 275
将它们集中到一起 ................................................................................... 277
编程练习 ........................................................................................................ 282
向网关设备应用程序添加CoAP 服务器功能 .......................................... 283
向受限设备应用程序添加CoAP 服务器功能（可选） ............................ 299
附加练习 ........................................................................................................ 302
添加 多资源处理程序 ............................................................................ 302
添加自定义发现服务 ................................................................................ 303
添加动态资源创建 ................................................................................... 303
本章小结 ........................................................................................................ 303
第 9 章 CoAP 客户端集成 ........................................ 304
你将在本章学到什么 ...................................................................................... 304
概念 ................................................................................................................ 305
编程练习 ........................................................................................................ 308
向受限设备应用程序添加CoAP 客户端功能 .......................................... 309
向网关设备应用程序添加CoAP 客户端功能（可选） ............................ 330
附加练习 ....................................................................................................... 332
添加强大的OBSERVE 取消功能 ............................................................. 332
添加DELETE 支持和POST 支持 ............................................................ 332
本章小结 ........................................................................................................ 332
0 章 边缘集成 .................................................... 333
你将在本章学到什么 ...................................................................................... 333
概念 ................................................................................................................ 334
安全性练习 ..................................................................................................... 335
向MQTT 代理添加TLS 支持 .................................................................. 335
向网关设备应用程序MQTT 客户端连接器添加安全功能 ...................... 336
向受限设备应用程序MQTT 客户端连接器添加安全功能 ...................... 343
功能练习 ........................................................................................................ 346
向网关设备应用程序添加业务逻辑 ......................................................... 347
向受限设备应用程序添加业务逻辑 ......................................................... 349
性能测试练习 ................................................................................................. 352
附加练习 ........................................................................................................ 354
向CoAP 客户端和服务器添加DTLS 支持 .............................................. 354
本章小结 ........................................................................................................ 354
第四部分 连接到云
1 章 与各类云服务集成 ...................................... 359
你将在本章学到什么 ...................................................................................... 360
概念 ................................................................................................................ 360
编程练习 ........................................................................................................ 362
添加云客户端和其他相关组件 ................................................................. 363
与物联网云服务提供商（CSP）集成 ............................................................ 371
使用 MQTT 的 Ubidots 连接概述 ............................................................ 373
使用 MQTT 的 AWS IoT Core 连接概述 .................................................. 380
附加练习 ........................................................................................................ 395
分析和处理时间序列性能数据 ................................................................. 396
本章小结 ........................................................................................................ 396
2 章 改良IoT ..................................................... 397
你将在本章学到什么 ...................................................................................... 397
物联网生态系统推动因素 ........................................................................ 397
物联网用例示例 ............................................................................................. 401
共享的推动因素和共同的概念设计 ......................................................... 401
用例1：家庭环境监测和温度调节 .......................................................... 403
用例2：花园监测和水量调节 .................................................................. 405
用例3：池塘水质监测 ............................................................................. 407
本章小结 ........................................................................................................ 409
附录 设计路线图 ...................................................... 411
参考资料 ................................................................. 431
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