物聯網套用開發詳解——基於ARMCortex-M3處理器的開發設計

內容簡介

本書從物聯網理論與實踐兩個方面介紹了物聯網技術。主要內容包含物聯網綜述、國內外物聯網套用現狀與遠景、感測器技術、RFID技術、有線傳輸與組網技術、Cortex-M3微控制器核、ATMEL SAM3S4B微處理器在物聯網中的套用、C/OS-II作業系統套用、RFID實踐、紅外無戒判籃線通信技術與實踐、ZigBee無線通信技術與實踐、Wi-Fi無線通信技術與實踐、GPRS無線通信技術與實踐、工業串口屏實踐及物聯網智慧型家居綜合案例。本書配有豐富的學習資源，除了書中實驗代碼外，還包含FSIOT_A物聯網平台其他的開發資料供讀者學習參考晚項估。

圖書目錄

第1章物聯網綜述1

1.1 物聯網的定義1

1.1.1 通用定義1

1.1.2 “中國式”定義1

1.1.3 歐盟的定義1

1.2 物聯網的發展歷史2

1.3 物聯網的體系架構3

1.4 物聯網產業標準3

1.4.1 ITU-T物聯網標準發展4

1.4.2 ETSI物聯網標準進展4

1.4.3 3GPP/3GPP2物聯網標準進展5

1.4.4 IEEE物聯網標準進展5

1.4.5 中國物聯網標準進展6

1.5 物聯網與網路安全7

1.5.1 安全問題7

1.5.2 安全分店匪滲辣析7

1.5.3 安全防護8

1.6 物聯網與雲計算8

1.7 物聯網與智慧型處理9

1.8 本章習題9

第2章國內外物聯網套用現狀與遠景10

2.1 國內物聯網套用的典型案例只應拘10

2.1.1 廣東虎門大橋組合式收費系統10

2.1.2 煙臺蔬菜大棚遠程監控系統11

2.1.3 中關村軟體園智慧型樓宇系統12

2.2 國外物聯網套用的典型案例13

2.2.1 Perma Sense項目13

2.2.2 國外車聯網套用案例14

2.3 物聯網套用遠景15

2.3.1 物聯網與智慧型家居15

2.3.2 物聯網與智慧型農業15

2.3.3 物聯網與智慧型物流16

2.3.4 物聯網與智再檔微備能醫療17

2.3.5 物聯網與節能減排18

2.4 本章習題19

第3章感測器技術20

3.1 感測器概述20

3.1.1 感測器概念20

3.1.2 感測器特性21

3.1.3 感測器分類21

3.2 感測器結構22

3.3 常用感測器23

3.3.1 電阻式感測器23

3.3.2 電感式感測器26

3.3.3 電容式感測器31

3.3.4 磁電式感測器33

3.3.5 壓電式感測器36

3.3.6 光電式感測器40

3.3.7 其他45

3.4 MEMS技術45

3.4.1 微機電系統概念45

3.4.2 微機電系統發展簡史45

3.4.3 微機電系統的特點及前景46

3.5 感測器接口46

3.5.1 SPI接口46

3.5.2 I2C接口47

3.5.3 串列接口48

3.6 本章習題49

第4章 RFID技術50

4.1 RFID概述50

4.1.1 RFID的基本組成50

4.1.2 RFID的工作原理51

4.1.3 RFID套用領域51

4.2 RFID架構52

4.2.1 RFID分類52

4.2.2 RFID硬體體系結構54

4.3 RFID標籤55

4.4 RFID讀寫器56

4.5 RFID天線技術57

4.5.1 人們關注的天線特徵57

4.5.2 天線的分類58

4.6 RFID中間件59

4.6.1 中間件概述59

4.6.2 中間件的分類59

4.6.3 中間件的特徵59

4.7 RFID接口60

4.8 RFID與EPC技術61

4.8.1 EPC概述61

4.8.2 EPC的特點61

4.8.3 EPC系統的工作流程62

4.8.4 EPC信息網路系統62

4.8.5 EPC射頻識別系統63

4.8.6 EPC編碼體系64

4.9 本章習題64

第5章有線傳輸與組網技術65

5.1　CAN匯流排65

5.1.1　CAN簡介65

5.1.2　報文傳輸與幀結構66

5.1.3　編碼與故障處理69

5.1.4　套用層69

5.1.5　控制器和驅動器70

5.2　RS-485總項疊頸線71

5.2.1　RS-485匯流排簡介71

5.2.2　布線規則72

5.2.3　通信協定72

5.2.4　硬體設計73

5.3　TCP/IP74

5.3.1　TCP/IP簡介74

5.3.2　TCP/IP的分層全催74

5.3.3　TCP/IP協定族中底層的鏈路層75

5.3.4　網路層協定75

5.3.5　傳輸層協定75

5.9　本章習題76

第6章 Cortex-M3微控制器核77

6.1 低功耗微控制器在物聯網中的作用77

6.2 Cortex-M3綜述77

6.3 Cortex-M3編程模式79

6.3.1 Cortex-M3工作模式和工作狀態79

6.3.2 特權訪問和用戶訪問79

6.3.3 Cortex-M3暫存器組80

6.3.4 Cortex-M3數據類型82

6.3.5 Cortex-M3存儲器格式82

6.4 Cortex-M3存儲系統83

6.4.1 系統匯流排構架83

6.4.2 存儲器映射83

6.4.3 Bit-banding機制85

6.5 Cortex-M3異常和中斷處理87

6.5.1 異常類型87

6.5.2 異常優先權88

6.5.3 異常處理的堆疊使用89

6.5.4 異常處理機制91

6.5.5 異常退出92

6.5.6 復位異常93

6.5.7 中止（Abort）異常95

6.5.8 SVC和PendSV98

6.5.9 NVIC與中斷控制99

6.5.10 軟體中斷100

6.5.11 SysTick定時器100

6.5.12 中斷控制暫存器100

6.6 Cortex-M3的電源管理101

6.6.1 SLEEPING102

6.6.2 SLEEPDEEP102

6.6.3 存儲器保護單元（MPU）102

6.7 Cortex-M3調試系統104

6.8 Cortex-M3指令集105

6.9 本章習題108

第7章 ATMEL SAM3S4B微處理器在物聯網中的套用109

7.1 FSIOT_A物聯網開發平台介紹109

7.2 IAR Embedded Workbench IDE ARM開發環境搭建111

7.2.1 IAR Embedded Workbench IDE簡介111

7.2.2 仿真工具J-LINK-ARM V8.0111

7.2.3 IAR EWARM工程實例111

7.2.4 IAR EWARM調試使用115

7.3 SAM3S啟動分析118

7.3.1 Flash.icf檔案118

7.3.2 startup_sam3.c功能描述119

7.3.3 啟動代碼與應用程式接口121

7.4 GPIO編程123

7.4.1 實例內容與目標123

7.4.2 GPIO基本原理123

7.4.3 LED燈實驗128

7.4.4 LED數碼管實驗129

7.4.5 門磁感測器實驗135

7.4.6 溫濕度感測器實驗136

7.4.7 蜂鳴器控制實驗142

7.5 UART編程143

7.5.1 實例內容與目標144

7.5.2 UART基本原理144

7.5.3 UART軟體設計與分析147

7.6 SPI/SSP編程151

7.6.1 實例內容與目標151

7.6.2 SPI/SSP基本原理151

7.6.3 SPI/SSP軟體設計與分析152

7.6.4 ISD1760語音實驗156

7.7 I2C編程164

7.7.1 實例內容與目標164

7.7.2 I2C基本原理164

7.7.3 SAM3S4B中I2C的實現166

7.7.4 光敏感測器實驗169

7.7.5 三軸加速度感測器實驗172

7.8 A/D轉換編程174

7.8.1 實例內容與目標174

7.8.2 A/D轉換基本原理174

7.8.3 A/D煙霧感測器實驗178

7.8.4 A/D電壓採集實驗180

7.9 SysTick定時器編程180

7.9.1 實例內容與目標180

7.9.2 SysTick定時器的基本原理181

7.9.3 SysTick定時器的軟體設計與實現181

7.9.4 SysTick定時器參考程式及說明182

7.10 脈衝寬度調製（PWM）183

7.10.1 實例內容與目標183

7.10.2 PWM基本原理183

7.10.3 PWM軟體設計與分析183

7.10.4 PWM控制風扇實驗188

7.11 WDT看門狗編程190

7.11.1 實例內容與目標190

7.11.2 WDT看門狗基本原理190

7.11.3 WDT看門狗軟體設計與分析192

7.12 本章習題194

第8章 C/OS-II作業系統套用196

8.1 實時作業系統基本原理與技術196

8.1.1 實時作業系統的基本特徵196

8.1.2 實時作業系統的關鍵技術指標197

8.1.3 實時作業系統基本術語197

8.2 C/OS-II的任務管理和調度199

8.2.1 任務及任務狀態199

8.2.2 C/OS-Ⅱ的任務管理200

8.2.3 C/OS-Ⅱ的時間管理214

8.2.4 任務之間通信與同步220

8.2.5 記憶體管理229

8.3 C/OS-II應用程式開發234

8.3.1 C/OS-Ⅱ的變數類型234

8.3.2 應用程式的基本結構234

8.3.3 C/OS-Ⅱ API介紹235

8.3.4 C/OS-Ⅱ多任務實現機制236

8.4 C/OS-II在SAM3S4B開發板上的移植及程式解析237

8.4.1 移植條件237

8.4.2 移植步驟238

8.4.3 實例程式分析242

8.5 本章習題244

第9章 RFID實踐245

9.1 非接觸式邏輯加密卡晶片MF1 IC S50245

9.1.1 系統結構及工作流程245

9.1.2 主要特性245

9.1.3 EEPROM存儲結構246

9.1.4 射頻卡工作原理248

9.1.5 讀寫卡模組與S50卡的操作指令與交易流程250

9.2 CY-14443A低功耗讀寫晶片251

9.3 協定說明252

9.4 RFID讀取序列號252

9.5 RFID讀取數據254

9.6 RFID寫入數據254

9.7 RFID加密介紹255

9.8 RFID例程256

9.9 本章習題258

第10章紅外無線通信技術與實踐259

10.1 紅外通信原理259

10.1.1 紅外通信定義259

10.1.2 紅外通信的特點259

10.1.3 紅外遙控器259

10.1.4 紅外遙控通信過程260

10.1.5 IrDA標準260

10.1.6 紅外遙控協定舉例262

10.2 紅外學習基本原理263

10.2.1 紅外學習的定義263

10.2.2 紅外學習的套用特點263

10.3 紅外學習模組控制硬體電路及程式263

10.3.1 控制模組特性263

10.3.2 硬體電路264

10.3.3 控制程式實現264

10.4 本章習題265

第11章 ZigBee無線通信技術與實踐266

11.1 ZigBee簡介266

11.1.1 ZigBee聯盟266

11.1.2 ZigBee與IEEE802.15.4266

11.1.3 ZigBee設備268

11.1.4 ZigBee網路拓撲269

11.1.5 ZigBee協定棧270

11.1.6 ZigBee服務原語270

11.2 ZigBee規範271

11.2.1 套用層271

11.2.2 網路層273

11.2.3 安全服務279

11.3 AT86RF231 ZigBee套用接口電路279

11.4 ZigBee組網例程281

11.5 本章習題285

第12章 Wi-Fi無線通信技術與實踐286

12.1 Wi-Fi技術286

12.1.1 Wi-Fi5 與嵌入式Wi-Fi286

12.1.2 Wi-Fi無線網路結構286

12.1.3 IEEE802.11的工作模式287

12.1.4 Wi-Fi技術的特點288

12.1.5 Wi-Fi組建方法288

12.1.6 Wi-Fi套用288

12.2 基於RS9110-N-11-22的Wi-Fi套用模組289

12.3 Wi-Fi通信部分套用接口電路291

12.4 Wi-Fi例程292

12.5 本章習題298

第13章 GPRS無線通信技術與實踐299

13.1 GPRS概述299

13.1.1 GPRS的產生及發展299

13.1.2 GPRS的特點299

13.1.3 GPRS的網路結構300

13.1.4 GPRS的網路接口300

13.1.5 GPRS網路實體302

13.2 中興ME3000模組套用接口電路304

13.3 基於中興ME3000的GPRS例程305

13.4 本章習題310

第14章工業串口屏實踐311

14.1 串口屏基本原理311

14.1.1 串口屏定義311

14.1.2 串口屏的觸摸類別及工作原理311

14.1.3 各類型觸控螢幕的優缺點比較312

14.2 FSIOT_A實驗設備使用的串口屏簡介312

14.2.1 串口配置312

14.2.2 串口屏工作模式313

14.2.3 通信幀緩衝區（FIFO）313

14.3 串口屏部分套用接口電路313

14.4 串口屏例程314

14.5 本章習題317

第15章物聯網智慧型家居綜合案例318

15.1 引言318

15.1.1 項目背景318

15.1.2 術語及縮略語的定義318

15.2 系統概述319

15.2.1 系統功能319

15.2.2 性能說明319

15.3 系統硬體設計320

15.3.1 ZigBee模組320

15.3.2 Node1感測板321

15.3.3 Node2執行板322

15.3.4 Node3紅外板323

15.3.5 Mainboard網關板323

15.3.6 Android平板和串口屏互動控制單元324

15.4 無線通信方案325

15.5 系統軟體設計325

15.5.1 Node1感測板的軟體設計325

15.5.2 Node2執行板333

15.5.3 Node3紅外板338

15.5.4 Mainboard網關板339

15.6 C/OS-II作業系統簡要移植步驟379

15.6.1 C/OS-II相關檔案379

15.6.2 C/OS-II代碼修改379

15.7 Android智慧型終端語音控制381

15.7.1 協定說明381

15.7.2 流程分析381

15.7.3 語音控制操作385

參考文獻388

物聯網套用開發詳解——基於ARMCortex-M3處理器的開發設計

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