传感网应用开发（高级）
| 作者 |
| 陈继欣 邓立 |
| 丛书名 |
| 出版社 |
| 机械工业出版社* |
| ISBN |
| 9787111647195 |
| 简要 |
| 简介 |
| 内容简介 本书参照“1+X”《传感网应用开发职业技能等级标准》高级部分，根据物联网相关科研机构及企事业单位产品研发、部品开发等岗位涉及的工作领域和工作任务所需的职业技能要求，通过8个学习单元介绍了传感网应用开发中数据采集、RS-485总线通信应用开发、CAN总线通信应用开发、ZigBee协议栈组网开发、蓝牙通信应用开发、Wi-Fi通信应用开发、NB-IoT通信应用开发和LoRaWAN组网通信应用开发等内容。 本书是“1+X”职业技能等级证书—— 传感网应用开发（高级）的培训认证配套用书。 本书配有电子课件，教师可到机械工业出版社教育服务网（www.cmpedu.com）免费注册并下载，或联系编辑（010-88379194）咨询。 |
| 目录 |
| 机械工业出版社（北京市百万庄大街22号 邮政编码100037） 策划编辑：梁 伟 责任编辑：赵志鹏 梁 伟 王宗锋 责任校对：潘 蕊 梁 静 封面设计：鞠 杨 责任印制：孙 炜 保定市中画美凯印刷有限公司印刷 2020年4月第1版第1次印刷 184mm×260mm·25.5印张·561千字 0 001—1 500册 标准书号：ISBN 978-7-111-64719-5 定价：67.00元 电话服务 网络服务 客服电话：010-88361066 机 工 官 网：www.cmpbook.com 010-88379833 机 工 官 博：weibo.com/cmp1952 010-68326294 金 书 网：www.golden-book.com 封底无防伪标均为盗版 机工教育服务网：www.cmpedu.com 近年来，在供给侧和需求侧的双重推动下，物联网技术进入以基础性行业和规模消费为代表的第三次发展浪潮。随着互联网企业、传统行业企业、设备商、电信运营商全面布局物联网，产业生态初具雏形；连接技术不断突破，NB-IoT、LoRa等低功耗广域网全球商用化进程不断加速，数以万亿计的新设备将接入网络并产生海量数据；物联网平台迅速增长，服务支撑能力迅速提升；区块链、边缘计算、人工智能等新技术题材不断注入物联网，为物联网带来新的创新活力。受技术和产业成熟度的综合驱动，物联网呈现“边缘的智能化、连接的泛在化、服务的平台化、数据的延伸化”新特征，物联网迎来跨界融合、集成创新和规模化发展的新阶段。 2019年初，在国务院《关于印发国家职业教育改革实施方案的通知》（国发 〔2019〕4号）中，提出了“从2019年开始，在职业院校、应用型本科高校启动‘学历证书+若干职业技能等级证书’制度试点（以下称‘1+X’证书制度试点）工作”的要求。为落实“1+X”证书制度，北京新大陆时代教育科技有限公司作为“1+X”证书制度试点第二批职业教育培训评价组织，结合物联网发展的新特征，从用人单位物联网岗位的要求出发，制定了《传感网应用开发职业技能等级标准》（下面简称《标准》）。《标准》规定了传感网应用开发职业技能的等级、工作领域、工作任务及职业技能要求，分为初级、中级、高级三部分。 《标准》高级部分主要针对物联网相关科研机构及企事业单位，面向产品研发、部品开发等岗位，从事协议设计、软件开发、性能优化等工作，从数据采集、有线组网通信、短距离无线通信、低功耗窄带组网通信、通信协议应用和通信协议设计6个工作领域规定了相应的职业技能要求。 本书是“1+X”职业技能等级证书—— 传感网应用开发（高级）的培训认证配套用书。内容包含数据采集、RS-485总线通信应用开发、CAN总线通信应用开发、ZigBee 协议栈组网开发、蓝牙通信应用开发、Wi-Fi通信应用开发、NB-IoT通信应用开发和LoRaWAN组网通信应用开发8个学习单元，覆盖了《标准》中6个工作领域的知识点和技能点，充分体现了传感网应用开发相关人员在职业活动中所需要的综合能力。 本书由北京新大陆时代教育科技有限公司组编，由于编者水平有限，书中仍难免有不妥和错误之处，恳请读者批评指正。 编 者 前言 学习单元1 数据采集 1 1.1 模拟量传感数据采集 2 1.1.1 光照度数据采集 2 1.1.2 气体浓度数据采集 7 1.1.3 模拟量转换为数字量的方法 12 1.2 数字量传感数据采集 13 1.2.1 温度数据采集 14 1.2.2 湿度数据采集 19 1.2.3 心率采集 21 1.3 开关量传感数据采集 23 1.3.1 红外信号数据采集 23 1.3.2 声音信号数据采集 27 1.4 误差分析 30 1.4.1 真实值、平均值与中位数 30 1.4.2 误差 31 1.4.3 精密度与偏差 32 1.4.4 误差产生原因分析 33 1.4.5 减小误差的方法 34 1.4.6 传感数据优化 34 1.5 传感数据采集结果处理 35 1.5.1 传感数据统计 35 1.5.2 传感数据常见分布及抽样 方法 36 1.5.3 传感数据常用统计工具 36 单元总结 39 学习单元2 RS-485总线通信应用开发 41 2.1 总线概述 42 2.2 串行通信的基础知识 42 2.2.1 串行通信 42 2.2.2 常见的电平信号及其电气 特性 42 2.3 RS-485与RS-422/RS-232 通信标准 43 2.4 RS-485收发器 45 2.5 Modbus通信协议 46 2.5.1 Modbus概述 46 2.5.2 Modbus通信的请求与响应 47 2.5.3 Modbus寄存器 48 2.5.4 Modbus的串行消息帧格式 48 2.5.5 Modbus功能码 50 2.6 应用案例：智能安防系统构建 55 2.6.1 任务1 案例分析 55 2.6.2 任务2 完善工程代码 59 2.6.3 任务3 系统搭建 67 2.6.4 任务4 在云平台上创建项目 70 单元总结 75 学习单元3 CAN总线通信应用开发 77 3.1 CAN总线基础知识 78 3.1.1 CAN总线概述 78 3.1.2 CAN技术规范与标准 78 3.1.3 CAN总线的报文信号电平 80 3.1.4 CAN总线的网络拓扑与节点 硬件构成 80 3.1.5 CAN总线的传输介质 81 3.1.6 CAN通信帧介绍 82 3.1.7 CAN优先级与位时序 87 3.2 CAN控制器与收发器 89 3.2.1 CAN节点的硬件构成 89 3.2.2 CAN控制器 90 3.2.3 CAN收发器 98 3.3 应用案例：生产线环境监测 系统的构建 100 3.3.1 任务1 案例分析 100 3.3.2 任务2 系统搭建 102 3.3.3 任务3 完善工程代码与 编译下载 102 3.3.4 任务4 CAN通信数据抓包 与解析 112 3.3.5 任务5 云平台远程监测 114 单元总结 120 学习单元4 ZigBee协议栈组网开发 121 4.1 基础知识 122 4.1.1 ZigBee技术概述 122 4.1.2 ZigBee网络中的设备类型 122 4.1.3 Z-Stack协议栈 124 4.2 任务1 基于Z-Stack的串口 通信 129 4.2.1 任务要求 129 4.2.2 知识链接 129 4.2.3 任务实施 137 4.3 任务2 基于Z-Stack的点对点 通信 145 4.3.1 任务要求 145 4.3.2 知识链接 146 4.3.3 任务实施 153 4.4 任务3 基于Z-Stack的点对 多点通信 166 4.4.1 任务要求 166 4.4.2 知识链接 166 4.4.3 任务实施 166 4.5 任务4 ZigBee节点入网和 退网控制 175 4.5.1 任务要求 175 4.5.2 知识链接 175 4.5.3 任务实施 176 单元总结 178 学习单元5 蓝牙通信应用开发 179 5.1 基础知识 180 5.1.1 蓝牙技术简介 180 5.1.2 蓝牙通讯模块简介 180 5.1.3 BLE协议栈简介 180 5.2 项目分析 181 5.3 任务1 基于BLE协议栈的 串口通信 181 5.3.1 任务要求 181 5.3.2 知识链接 181 5.3.3 任务实施 183 5.4 任务2 主从机建立连接与 数据传输 187 5.4.1 任务要求 187 5.4.2 知识链接 188 5.4.3 任务实施 197 5.5 任务3 基于BLE协议栈的 无线点灯 200 5.5.1 任务要求 200 5.5.2 知识链接 200 5.5.3 任务实施 207 5.6 任务4 基于BLE协议栈的 串口透传 214 5.6.1 任务要求 214 5.6.2 知识链接 214 5.6.3 任务实施 221 5.7 任务5 蓝牙采集心率数据 231 5.7.1 任务要求 231 5.7.2 知识链接 231 5.7.3 任务实施 234 单元总结 247 学习单元6 Wi-Fi通信应用开发 249 6.1 基础知识 250 6.1.1 Wi-Fi技术简介 250 6.1.2 ESP8266 Wi-Fi通信 模块简介 251 6.1.3 LwIP协议栈简介 251 6.2 项目分析 252 6.3 任务1 搭建Wi-Fi开发环境 252 6.3.1 任务要求 252 6.3.2 知识链接 252 6.3.3 任务实施 253 6.4 任务2 Wi-Fi工作模式开发 269 6.4.1 任务要求 269 6.4.2 知识链接 269 6.4.3 任务实施 271 6.5 任务3 基于LwIP的TCP Socket 开发 274 6.5.1 任务要求 274 6.5.2 知识链接 274 6.5.3．任务实施 274 6.6 任务4 Wi-Fi接入云平台 281 6.6.1 任务要求 281 6.6.2 知识链接 281 6.6.3 任务实施 282 单元总结 294 学习单元7 NB-IoT通信应用开发 295 7.1 NB-IoT技术简介 296 7.1.1 LPWAN 296 7.1.2 NB-IoT标准发展演进 298 7.1.3 NB-IoT网络体系架构 299 7.1.4 NB-IoT关键技术 304 7.2 利尔达NB-IoT模组介绍 308 7.2.1 NB86-G系列模块主要特性 309 7.2.2 NB86-G模块引脚描述 309 7.2.3 NB86-G系列模块工作模式 312 7.2.4 NB86-G系列模块功能电路 312 7.3 CoAP 314 7.3.1 CoAP帧格式 314 7.3.2 CoAP的URL 315 7.3.3 CoAP观察模式 315 7.3.4 CoAP块传输 316 7.4 任务1 用UDP工具来调试 CoAP 316 7.4.1 任务要求 316 7.4.2 知识链接 316 7.4.3 任务实施 317 7.5 任务2 使用STM32CubeMX 生成基础工程 320 7.5.1 任务要求 320 7.5.2 任务实施 320 7.6 任务3 在工程中添加代码包 326 7.6.1 任务要求 326 7.6.2 任务实施 327 7.7 任务4 在源文件中添加代码 333 7.7.1 任务要求 333 7.7.2 任务实施 334 7.8 任务5 烧写NB-IoT模块程序 342 7.8.1 任务要求 342 7.8.2 任务实施 342 7.9 任务6 NB-IoT接入云平台 346 7.9.1 任务要求 346 7.9.2 任务实施 346 单元总结 349 学习单元8 LoRaWAN组网通信应用开发 351 8.1 基础知识 352 8.1.1 LoRaWAN网络简介 352 8.1.2 LoRaWAN网络的节点 设备类型 353 8.1.3 LoRaWAN终端设备激活 354 8.1.4 LoRaWAN网络设备的数据 传递流程 355 8.1.5 LoRaMac-node简介 359 8.1.6 LoRaWAN通信协议 360 8.2 项目分析 360 8.2.1 项目介绍 360 8.2.2 方案设计 361 8.3 任务1 LoRaWAN协议栈移植 361 8.3.1 任务要求 361 8.3.2 任务实施 362 8.4 任务2 温湿度传感器节点应用 程序开发 376 8.4.1 任务要求 376 8.4.2 任务实施 376 8.5 任务3 LoRaWAN网关汇聚 节点数据到上位机 392 8.5.1 任务要求 392 8.5.2 任务实施 392 单元总结 399 参考文献 400 |
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