本书主要讲述物联网集成系统的结构与设计方法,主要内容包括认识物联网集成系统、物联网集成系统例程项目总体介绍、例程项目节点设计、例程项目网关设计、认识MySQL、SpringBoot框架介绍、例程项目服务器程序设计、例程项目用户界面设计、项目训练等。通过学习本书,可以理解物联网集成系统的构造,具备物联网节点设计和设备安装、测试及维护的能力;初步掌握物联网应用系统控制技术,达到可以使用网络(远程或局域网)对物联网节点进行控制的目的。
本书可作为应用型本科或高职高专院校物联网应用技术等相关专业的教材或参考书。
作为新一代信息技术的集成和综合应用,物联网是推动经济发展的新增长动力,世界各国纷纷加大对物联网产业发展的政策扶持力度,并进行战略布局,中、美等全球主要经济体先后颁布了一系列政策支持物联网产业发展。近年来,随着物联网的快速商业化,物联网产业也呈现出爆发式增长的态势。
为了把握未来经济科技发展的主动权,我国在物联网领域进行了战略布局,对物联网的政策支持也不断加大。2021年9月,工信部等八部门发布《物联网新型基础设施建设三年行动计划(2021—2023年)》,提出到2023年年底在国内主要城市初步建成物联网新型基础设施,使得社会现代化治理、产业数字化转型和民生消费升级的基础更加稳固。
新基建政策下,以5G、物联网、工业互联网、卫星互联网为代表的通信网络基础设施和以人工智能、云计算、区块链为代表的新信息技术基础设施建设加速推进,物联网设备连接数和网络数据都呈几何倍数增长,智能终端的数量和移动性也显著增加,数据传输路径频繁变换,智慧家居、车联网、智慧城市、智慧办公以及智慧工厂等诸多领域和工作场景对“云、管、边、端”四个层面的技术融合需求更加迫切,促使我国物联网加速进入“跨界融合、集成创新和规模化发展”的新阶段,物联网技术环境创新呈现“边缘的智能化、连接的泛在化、服务的平台化、数据的延伸化”四大特征。据中国信息通信研究院的物联网行业人才需求测算,物联网行业未来几年人才需求缺口总量超过1600万人,迫切需要培养大量的技术融合型人才。
本书以广东省高新技术企业—中山恒创物联网科技有限公司的真实项目为载体,由具有十多年物联网产品开发经验的人员编写,以通俗易懂的案例讲解了物联网系统集成设计的准则、物联网产品开发的流程。
本书内容分为两部分:第一部分(第1章至第8章)以简单的物联网LED灯节点控制例程项目为例讲述物联网四层架构,并基于LED灯节点控制例程项目分章节详细讲解物联网每层架构的联系、设计及实现的方法,在例程项目的讲解中融入物联网的基本概念和关键技术;第二部分(第9章)运用物联网相关技术,在物联网LED灯节点控制例程项目的基础上升级改造,讲解物联网最小系统、四路开关灯光控制系统和智能电表系统的设计与实现,以便让读者了解从知识到工程项目的迁移,学以致用。
本书的总体设计思路是打破以知识传授为主要特征的传统教材的编写模式,转而以工作任务为中心组织知识内容,在具体的项目中构建物联网集成系统相关理论知识基础,并提高综合实践能力。
本书中的所有实验不依赖特定品牌的开发板、数据库及云平台,可使用与书中所述不一致的实验设备运行书中所有的实验代码。本书附带的程序可至西安电子科技大学出版社官网查阅或下载。
本书由中山职业技术学院林少茵、江武志、周天凤担任主编,姚鑫、廖静很、孙菁、李硕明、张露和潘磊担任副主编。由于编者水平有限,书中不足之处在所难免,恳请读者批评指正。
编 者 ?
2023年1月
第1章 认识物联网集成系统 1
1.1 物联网集成系统的基本概念 1
1.2 物联网集成系统的要求 2
1.3 物联网集成系统的构成 3
1.4 物联网集成系统设计案例介绍 4
1.4.1 智能家居系统 4
1.4.2 智慧农业系统 7
课后作业 11
第2章 物联网集成系统例程项目总体介绍 12
2.1 例程项目总体设计 12
2.1.1 设计框架图一 12
2.1.2 设计框架图二 14
2.2 例程项目协议 15
2.3 团队设置 16
课后作业 17
第3章 例程项目节点设计 18
3.1 节点核心控制器介绍 18
3.2 新建RVMDK工程 20
3.2.1 新建工程模板 21
3.2.2 工程项目软硬件设计 28
3.2.3 项目下载验证 32
3.3 节点与网关连接图 33
3.3.1 串口连接方式 33
3.3.2 以太网连接方式 34
3.4 节点功能介绍 34
3.5 基于串口的节点设计 35
3.5.1 硬件设计 36
3.5.2 软件设计 36
3.6 基于以太网的节点设计 43
3.6.1 硬件设计 44
3.6.2 软件设计 45
课后作业 52
第4章 例程项目网关设计 53
4.1 网关概述 53
4.2 RS232转TCP网关设计 54
4.3 网关串口通信的实现 55
4.3.1 初始化串口 55
4.3.2 串口接收信息 63
4.3.3 串口发送信息 67
4.4 网关网络通信的实现 67
4.4.1 网关作为客户端 67
4.4.2 网关作为服务端 74
课后作业 77
第5章 认识MySQL 78
5.1 MySQL概述 78
5.2 MySQL下载 79
5.2.1 PhPStudy简介 79
5.2.2 PhPStudy下载 79
5.3 MySQL使用 83
5.3.1 MySQL管理工具使用 83
5.3.2 使用SQL语言操作数据库 88
课后作业 90
第6章 SpringBoot框架介绍 91
6.1 SpringBoot概述 91
6.1.1 SpringBoot简介 91
6.1.2 开发工具下载 92
6.1.3 SpringBoot项目实例下载运行 95
6.2 gs-rest-service-main服务 99
6.2.1 创建RESTful Web服务 101
6.2.2 创建控制器类 101
6.2.3 修改端口号 103
6.2.4 参数传递 104
6.3 gs-scheduling-tasks-main介绍 105
6.4 gs-consuming-rest-main介绍 109
6.4.1 JSON简介 110
6.4.2 程序讲解 111
6.4.3 gs-consuming-rest-main应用 114
6.5 gs-mysql-service-main介绍 116
6.5.1 连接MySQL 117
6.5.2 生成数据表 118
6.5.3 操作数据表 120
6.6 Maven工程转成Java工程 126
课后作业 128
第7章 例程项目服务器程序设计 129
7.1 服务器的功能设计 129
7.2 Windows服务器 130
7.2.1 服务器作为Socket客户端 130
7.2.2 服务器作为Socket服务端 138
7.3 联合调试 145
7.4 数据服务器云采集软件设计 146
7.4.1 云服务器简介 146
7.4.2 购买云服务器 147
7.4.3 云服务器远程连接 152
7.4.4 云服务器的使用 153
课后作业 154
第8章 例程项目用户界面设计 155
8.1 Web前端相关知识 155
8.1.1 HTML基本知识 155
8.1.2 JavaScript的使用 159
8.1.3 Vus.js的使用 162
8.1.4 Ajax简介 163
8.2 用户查询界面 163
8.3 用户控制界面 170
课后作业 172
第9章 项目训练 173
9.1 物联网最小系统项目 173
9.1.1 系统任务要求及功能分析 173
9.1.2 硬件搭建 174
9.1.3 单片机程序编写 175
9.1.4 服务器程序编写 176
9.1.5 页面编写 180
9.1.6 项目总结 183
9.2 四路开关灯光控制系统项目 183
9.2.1 系统任务要求及功能分析 184
9.2.2 系统硬件连接 184
9.2.3 单片机设计 186
9.2.4 服务器程序编写 188
9.2.5 页面编写 191
9.2.6 项目总结 192
9.3 智能电表系统项目 193
9.3.1 系统任务要求及功能分析 193
9.3.2 系统硬件连接 194
9.3.3 协议解析 195
9.3.4 网关程序设计 198
9.3.5 服务器程序设计 202
9.3.6 项目总结 205
课后作业 206
参考文献 207