《物聯網原理及套用》，北京化工大學提供的慕課課程，授課老師是何賓。
基本介紹
- 中文名：物聯網原理及套用
- 提供院校：北京化工大學
- 類別：慕課
- 授課老師：何賓
課程大綱,參考教材,
課程大綱
01
物聯網基礎
物聯網（Internet of things，IoT）是新一代信息技術的重要組成部分，也是“信息化”時代的重要發展階段。物聯網就是物物相連的網際網路。本章將介紹一些物聯網的基礎知識，包括物聯網的定義、物聯網中的技術、物聯網架構、物聯網面臨的挑戰和Cypress提供的IoT開發平台等。通過對這些內容的講解，幫助學習者解物聯網的套用場景、面臨的機遇和挑戰，以及物聯網中涉及到的關鍵技術等。
課時
1.1 物聯網的定義（0.5課時）
1.2 物聯網中的技術（0.5課時）
1.3 物聯網架構（0.5課時）
1.4 物聯網面臨的挑戰（0.5課時）
02
WICED Studio集成開發環境
Cypress公司提供的用於嵌入式設備的無線網路連線（wireless internet connectivity for embedded devices，WICED）集成開發環境是一個全功能的平台，該平台提供了一個面向Iot的軟體開發套件（software development kit，SDK），通過該工具將Wi-Fi和藍牙無線連線技術集成到一個設計中。在WICED工具中所提供的API和應用程式框架，可以顯著降低設計複雜性。通過對本章內容的講解，幫助學習者掌握WICED框架結構以及在WICED開發物理網套用的基本流程。
課時
2.1 WICED Studio的下載和安裝（0.5課時）
2.2 WICED Studio軟體主設計界面（0.5課時）
2.3 WICED Studio支持的Wi-Fi晶片（0.5課時）
2.4 運行第一個WICED設計（0.5課時）
03
外設驅動與控制設計與實現
本章將介紹在WICED Studio環境下，驅動和控制外設的方法。通過本章內容的講解，學習者掌握在WICED集成開發環境下，開發基本MCU套用的方法和流程。
課時
3.1 設計所使用硬體平台特性和功能（0.5課時）
3.2 設計並實現第一個WICED套用（0.5課時）
3.3 中斷程式的設計與實現（0.5課時）
3.4 脈衝寬度程式的設計與實現（0.5課時）
3.5 串口傳送程式的設計與實現（0.5課時）
3.6 串口接收程式的設計與實現（0.5課時）
3.7 模擬-數字轉換程式的設計與實現（1課時）
04
實時作業系統原理及套用
本章將介紹WICED內嵌實時作業系統（real-time operating system，RTOS）的原理及使用方法。通過本章內容的講解，學習者可以使用WICED RTOS抽象層來創建和使用執行緒、信號量、互斥、佇列和定時器。
課時
4.1 實時作業系統的功能（1課時）
4.2 WICED RTOS抽象層（0.5課時）
4.3 執行緒的原理及實現（0.5課時）
4.4 信號量的原理及套用（0.5課時）
4.5 互斥的原理及套用（0.5課時）
4.6 佇列的原理及套用（0.5課時）
4.7 定時器的原理及套用（0.5課時）
05
使用WICED-SDK庫檔案
對於IoT的複雜套用而言，學習者很難從頭到尾由自己獨立完成所有的套用代碼編寫，這樣做不但效率很低，而且很難保證最終產品的上市時間以及產品的穩定性。為了加速套用開發的速度，在WICED SDK開發環境中包含了在套用開發中所需要的現成代碼。合理有效地使用這些代碼，將顯著提高讀者的開發效率，加速產品的上市時間以及確保產品的穩定性。本章將介紹WICED-SDK庫檔案，並通過設計實例說明這些庫檔案的套用。
課時
5.1 WICED-SDK庫檔案架構（2課時）
5.2 WICED-SDK庫檔案套用實例-網路測試（1課時）
5.3 WICED-SDK庫檔案套用實例-TFT顯示（1課時）
06
Wi-Fi接入原理及實現
物聯網設備接入Wi-Fi網路是實現物聯網中物物互聯的基礎，本章將詳細講解物聯網設備接入Wi-Fi網路的原理，並通過具體的設計實例進行詳細說明。
課時
6.1 TCP/IP網路協定棧（1課時）
6.2 Wi-Fi接入技術中的基本術語（0.5課時）
6.3 Wi-Fi/BT模組結構和功能（0.5課時）
6.4 WICED中提供的接入資源（1課時）
6.5 WICED設備連線到網路的實現（1課時）
6.6 列印WICED設備網路信息的實現（1課時）
6.7 在兩個SSID之間切換的套用實現（1課時）
07
TCP/IP套接字原理及實現方法
本章主要介紹基於TCP/IP套接字實現通信的方法。通過本章內容的講解，學習者理解並掌握套接字的概念，以及使用套接字實現安全和非安全的TCP連線，為學習後續的HTTP1.1和亞馬遜雲端連線實現打下基礎。
課時
7.1 使用TCP/IP套接字建立通信（1課時）
7.2 WICED套接字文檔-非安全連線（1課時）
7.3 安全性（0.5課時）
7.4 X.509證書（0.5課時）
7.5 帶有TLS的TCP/IP套接字（1課時）
08
HTTP1.1協定分析及套用
本章將介紹雲的基本概念、HTTP1.1協定以及HTTP連線套用。通過本章的講解，學習網路HTTP1.1協定的內容，以及通過WICED SDK的API函式實現HTTP1.1協定的方法。
課時
8.1 雲的基本概念（1課時）
8.2 套用層協定（1課時）
8.3 HTTP1.1協定詳解（1課時）
8.4 非安全的HTTP連線（1課時）
8.5 安全的HTTP連線（1課時）
8.6 向網站提交數據-非安全連線（1課時）
8.7 向網站提交數據-安全連線（1課時）
8.8 使用Web API驗證電話信息（1課時）
8.9 使用文本串傳送請求的實現（1課時）
09
亞馬遜雲端連線和套用實現
本章介紹基於亞馬遜AWS物聯網雲平台的IoT實現方法。通過本章內容的講解，學習者進一步理解“雲”的概念，並掌握物通過網路連線到亞馬遜雲端的實現方法，以及在雲端訂閱和發布訊息的方法。掌握這些方法後，學習者可以參考WICED SDK給出的參考設計，連線到其它雲端。
課時
9.1 亞馬遜AWS物聯網雲服務概述（1學時）
9.2 亞馬遜AWS IoT雲服務的資源（1學時）
9.3 亞馬遜AWS MQTT基本操作（1學時）
9.4 在AWS雲端發布訊息的實現（1學時）
9.5 AWS雲端訂閱信息控制外設的實現（1學時）
9.6 AWS雲端訂閱和發布訊息的綜合實現（1學時）
9.7 AWS雲端事務影子的操作實現（1學時）
10
藍牙接入技術原理
藍牙技術是一個開放的無線通信協定，能夠在短距離範圍內無線連線PC/筆記本電腦、便攜設備、PDA、行動電話、拍照手機、印表機、數位相機、耳麥、鍵盤甚至是電腦滑鼠。本章主要介紹了藍牙協定的基礎知識，以及支持藍牙的晶片特性。通過本章內容的講解，學習者初步了解藍牙技術的起源、發展歷史以及協定棧框架結構，為學習本書後續內容打下基礎。
課時
10.1 藍牙技術的起源（0.5學時）
10.2 藍牙技術的發展歷程（0.5學時）
10.3 藍牙版本的演進（0.5學時）
10.4 低功耗藍牙模式（0.5學時）
10.5 低功耗藍牙協定（1.5學時）
10.6 CYW4343W藍牙子系統特性及功能（0.5學時）
11
藍牙連線的實現和基本套用
本章主要介紹在WICED SDK環境下實現藍牙連線和基本套用的方法。通過本章內容的講解，學習者深入理解並掌握藍牙協定棧的基本概念，以及通過WICED SDK實現藍牙基本連線的方法。
課時
11.1 WICED BLE系統實現的任務（1課時）
11.2 廣播包（1課時）
11.3 屬性、GAP和GATT資料庫（1課時）
11.4 WICED藍牙協定棧事件（1課時）
11.5 WICED藍牙固件架構（1課時）
11.6 WICED GATT資料庫實現（1課時）
11.7 使用CySmart控制LED燈的設計與實現（1課時）
12
藍牙連線的實現和高級套用
在前一章介紹了藍牙連線的實現和基本套用，本章將介紹藍牙的高級套用。通過本章內容的講解，學習者深入理解藍牙連線技術並掌握在WICED SDK中實現藍牙高級套用的方法。
課時
12.1 通知和指示（1課時）
12.2 其他特徵描述符（1課時）
12.3 安全性（1課時）
12.4 WICED配置（1課時）
12.5 廣播包（1課時）
12.6 GATT服務發現（1課時）
12.7 WICED藍牙固件結構（1課時）
12.8 WICED晶片和HCI架構（1課時）
12.9 分析iBeacon數據格式的實現（1課時）
13
NB-IoT接入原理和套用（選學）
通過本章內容的講解，學習者初步掌握基於NB-IoT的無線接入技術以及套用場景。
課時
13.1 NB-IoT接入原理
13.2 NB-IoT協定分析
13.3 NB-IoT接入套用
參考教材
[1] 何賓。Cypress WICED物聯網開發指南：從感測器、無線接入到雲端的設計與實現。北京：電子工業出版社。2019.01
[2] 何賓。可重構嵌入式系統設計與實現：基於Cypress PSoC4 BLE智慧型互聯平台。北京：電子工業出版社。2018.11。
