嵌入式物联网技术应用内容简介

本书是物联网工程专业核心课程教材，全书共分8章:第1章阐述物联网系统与嵌入式技术的结合，以及物联网与嵌入式系统特点的天然与必然的联系;第2章介绍嵌入式系统的基础知识和技能;第3章结合车载监控系统谈嵌入式系统的开发;第4章结合传感网系统谈嵌入式应用系统的开发;第5章结合无线射频识别系统谈嵌入式系统的开发;第6章介绍能耗嵌入式网关的设计与实现;第7章介绍嵌入式SIM卡;第8章详细讲解一个综合嵌入式物联网系统的设计与开发。

本书适合大中专学生结合物联网应用背景学习嵌入知识以及熟悉嵌入式应用技能，还适合研究生和工程师进行物联网应用的方案分析设计和工程开发实施。

第1章 嵌入式物联网概述 1

1.1 物联网基本概述 1

1.1.1 物联网的定义与特征 1

1.1.2 物联网的运用技术 2

1.1.3 物联网的用途 3

1.1.4 物联网的前景与未来 4

1.2 嵌入式系统的基本概述 5

1.2.1 嵌入式系统的基本概念 6

1.2.2 嵌入式处理器简介 6

1.2.3 嵌入式操作系统 9

1.2.4 嵌入式系统的应用及前景 10

1.3 物联网与嵌入式系统的关系 11

1.3.1 物联网时代的嵌入式系统发展机遇 12

1.3.2 物联网与嵌入式系统的区别与联系 13

1.3.3 物联网中嵌入式系统的应用领域 13

思考题 14

第2章 嵌入式系统的基础 15

2.1 IP网络原理 15

2.2 嵌入式系统简介 16

2.3 嵌入式系统的环境配置 18

2.3.1 μC/OS-Ⅱ 18

2.3.2 Linux 34

2.3.3 Windows CE 35

2.3.4 Qt 37

2.3.5 MiniGUI 38

2.3.6 IAR 39

2.3.7 Android 39

2.4 嵌入式系统开发 45

思考题 46

第3章 车载物联网嵌入式监控系统 47

3.1 系统基本需求 47

3.2 核心嵌入式控制器选型 48

3.2.1 芯片分类及特点 48

3.2.2 基于达芬奇技术的嵌入式系统开发 50

3.3 嵌入式车载系统开发 52

3.3.1 系统设计 52

3.3.2 系统连接图 53

3.3.3 控制器外观设计 54

3.4 系统实现 55

3.4.1 硬件平台选择与实现 55

3.4.2 软件开发平台 55

3.4.3 系统信号流规划 56

3.5 功能应用 56

3.5.1 GPS导航 57

3.5.2 蓝牙电话 57

3.5.3 收音机 59

3.5.4 硬盘播放 60

3.5.5 DVD播放 64

3.5.6 其他菜单内的操作 64

3.5.7 常见故障排除 65

3.5.8 主要技术规格 66

思考题 67

第4章 嵌入式无线传感网系统开发 68

4.1 系统硬件平台 68

4.1.1 硬件平台简介 68

4.1.2 嵌入式网关的选型与设计 74

4.1.3 节点电池底板的选型与设计 76

4.1.4 节点模块的选型与设计 79

4.1.5 多功能仿真器的选型与设计 81

4.1.6 热释电红外传感器扩展板的选型与设计 82

4.1.7 亮度传感器扩展板的选型与设计 83

4.1.8 温/湿度传感器扩展板的选型与设计 84

4.1.9 三轴加速度传感器扩展板的选型与设计 85

4.1.10 广谱气体传感器扩展板的选型与设计 86

4.1.11 大气压力传感器扩展板的选型与设计 87

4.2 系统软件开发平台 88

4.3 无线传感器网络应用系统开发 91

4.3.1 上位机监控软件总体设计 93

4.3.2 串口信息帧处理 96

4.3.3 下位机软件的设计 98

4.3.4 数据库设计与系统实现 101

思考题 103

第5章 RFID实验系统开发案例分析 104

5.1 在IAR开发环境下对MSP430进行程序仿真和固化 104

5.2 低频125 kHz LF RFID寻卡(由单片机控制) 110

5.3 125 kHz LF RFID 寻卡实验(由PC控制) 111

5.4 高频13.56 MHz HF RFID脱机实验 113

思考题 115

第6章 能耗嵌入式网关的设计与实现 116

6.1 最小系统设计 116

6.1.1 微控制器芯片 116

6.1.2 电源设计 117

6.1.3 存储器设计 118

6.2 外围电路设计 120

6.2.1 串行接口 120

6.2.2 SD卡接口 121

6.2.3 网络接口 121

6.3 系统软件设计 124

6.3.1 引导加载内核 124

6.3.2 内核移植 124

6.3.3 根文件系统 125

6.4 应用层软件设计 125

6.4.1 串口数据通信 125

6.4.2 数据处理 127

6.4.3 TCP/IP网络通信 128

6.4.4 XML数据存储 130

6.4.5 身份验证-MD5 132

6.4.6 XML数据包加密-AES 132

6.5 能耗系统网关功能测试 133

6.5.1 测试环境搭建 133

6.5.2 测试过程及结果 134

思考题 136

第7章 嵌入式SIM卡技术 137

7.1 嵌入式SIM卡基本概述 137

7.1.1 嵌入式SIM卡的定义 137

7.1.2 嵌入式SIM卡的功能及特点 138

7.2 嵌入式SIM卡的应用研究 140

7.3 嵌入式SIM卡的发展状况 142

思考题 143

第8章 物联网综合实践平台设计与实现 144

8.1 系统总体设计 144

8.2 系统主要模块功能分析 145

8.2.1 中央控制器模块 145

8.2.2 室内环境模块 145

8.2.3 安防模块 145

8.2.4 热水器和空调控制模块 145

8.2.5 门禁模块 146

8.2.6 网络远程控制 146

8.2.7 实训平台功能扩展 146

8.3 门禁子系统详细设计与开发 147

8.3.1 系统硬件架构设计 147

8.3.2 硬件选型 149

8.4 门禁系统嵌入式软件开发 152

8.4.1 搭建软件开发平台 152

8.4.2 系统平台软件的架构设计与实现 159

8.4.3 摄像头模块的实现 162

8.4.4 系统平台人脸识别功能的实现 165

8.4.5 其他程序的设计 167

思考题 171

参考文献 172

嵌入式相关专业术语:

Embedded Control Channel:嵌入式控制通道

Embedded Document Architecture:嵌入式文件架构

Embedded Linking and Control:嵌入式链路及控制

Embedded Micro Internetworking Technology:嵌入式微型互联网技术

Embedded System Area Network:嵌入式系统域网

Embedded System Conference:嵌入式系统会议

Novell Embedded Systems Technology Novell:嵌入式系统技术

Rapid Object-Oriented Process for Embedded Systems:嵌入式快速面向对象过程

embedded Java:嵌入式Java

embedded Web server:嵌入式网络服务器

embedded controller:嵌入式控制器

embedded servo system:嵌入式伺服系统

embedded software:嵌入式软件

embedded test:嵌入式测试

controller, embedded:嵌入式控制器

Java embedded server Java:嵌入式Java服务器

嵌入式系统(Embedded System)--"嵌入到特定设备中的计算机系统。

一、定义:

嵌入式系统是一种"完全嵌入到受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统"。

嵌入式系统是相对桌面系统来讲的，凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可以称为嵌入式系统。作为系统核心的微处理器又包括三类:微控制器(MCU)、数字信号处理器(DSP)、嵌入式微处理器(MPU)。嵌入式比较准确一个定义如下:系统以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

二、说明:

受控器件:

1.消费电子:mp3、手机、电梯、汽车...

2.智能家电:数字电视、微波炉、数码相机、空调...

3.网络设备:交换机、路由器...

4.医疗仪器:..各种医疗器械...

5.航天设备:卫星、航天飞机、月球探测仪...

6.工业控制:控制主机，智能监控...

计算机系统:包括硬件和软件系统、且软、硬件均可裁剪,但必须有最小系统要求。

嵌入式就业发展空间相对较大。嵌入式系统是当前最热门、最具发展前途的IT应用领域之一。包括手机、电子字典、可视电话、数字相机(DC)、数字摄像机(DV)、U-Disk、机顶盒(Set Top Box)、高清电视(HDTV)、游戏机、智能玩具、交换机、路由器、数控设备或仪表、汽车电子、家电控制系统、医疗仪器、航天航空设备等都是典型的嵌入式系统。因此，通过嵌入式培训成为专业的嵌入式技术人才，其职业发展空间较大。