物联网设计：从原型到产品

内容简介

物联网概览以及联网装置设计原则

因特网原理

原型设计与制作及具体案例介绍

物联网装置涉及的编程技术

物联网产品商业模式

制造阶段可能遇到的问题探讨

本书的主要目标读者是:面对伴随物联网时代而来的硬件创业大潮,想把握其中各种机会的创业者和技术人员;物联网相关领域的从业者;对物联网感兴趣的创客、艺术家和设计师;从事与物联网相关的创新活动的大学和中学师生。

作者简介

作者简介:

Adrian McEwen

物联网专家,Arduino官网的Ethernet库管理者,Howduino物联网课程讲习班的组织者之一,在英国各地教授Arduino相关的课程。
他曾在利物浦市中心的各个建筑物屋顶上巡视,并把Arduino传感器嵌入到城市的基础设施之中。

Hakim Cassimally

物联网爱好者,科幻小说作家,Perl语言忠实粉丝。
他还创建了一个斯坦福大学的人工智能分布式学习课程的学习小组。

译者简介:

张崇明

本科及硕士毕业于天津大学精密仪器与光电子工程学院,博士毕业于复旦大学计算机科学技术学院。
在中兴通讯南京研发中心做过三年通信软件的开发。
目前在上海师范大学信息与机电工程学院从事教学与科研工作。

目录

第一部分 原型阶段
第1章 物联网概览 2
1.1 物联网的应用范例 2
1.2 物联网的概念 3
1.3 物联网出现的技术背景 6
1.4 有魔力的物品 10
1.5 物联网的创造者 12
1.6 小结 13
第2章 联网装置的设计原则 15
2.1 环境计算和宁静技术 16
2.2 用魔法作隐喻 20
2.3 隐私 24
2.3.1 保守秘密 24
2.3.2 谁的数据 26
2.4 联网装置的Web思维 27
2.4.1 小块松散组合 27
2.4.2 因特网上的一等公民 28
2.4.3 优雅降级 29
2.5 功能可供性 30
2.6 小结 32
第3章 因特网原理 33
3.1 因特网通信概览 33
3.1.1 IP 34
3.1.2 TCP 35
3.1.3 IP协议栈 35
3.1.4 UDP 36
3.2 IP地址 37
3.2.1 DNS 38
3.2.2 静态IP地址分配 39
3.2.3 动态IP地址分配 40
3.2.4 IPv6 40
3.3 MAC地址 42
3.4 TCP和UDP端口 43
3.4.1 示例:HTTP端口 44
3.4.2 其他常用端口 45
3.5 应用层协议 45
3.5.1 HTTP 46
3.5.2 HTTPS:加密的HTTP 49
3.5.3 其他应用层协议 50
3.6 小结 51
第4章 原型设计与制作概述 52
4.1 快速搭建原型 53
4.2 熟悉程度 57
4.3 成本与开发难度 57
4.4 原型和产品 61
4.4.1 修改嵌入式平台 61
4.4.2 原型结构和批量个性化定制 62
4.4.3 迁移到云端 62
4.5 开源与闭源 64
4.5.1 为何选择闭源 66
4.5.2 为何选择开源 67
4.5.3 混合使用开源和闭源 71
4.5.4 在大众市场项目中选择闭源 71
4.6 利用社区资源 72
4.7 小结 74
第5章 嵌入式装置的原型开发 75
5.1 电子电路基础 76
5.1.1 传感器 77
5.1.2 执行器 78
5.1.3 原型电路的演进路线 79
5.2 嵌入式计算基础 81
5.2.1 微控制器 81
5.2.2 片上系统 82
5.2.3 选择平台 82
5.3 Arduino 87
5.3.1 在Arduino上做开发 89
5.3.2 硬件相关的一些介绍 93
5.3.3 开放性 95
5.4 树莓派 97
5.4.1 外壳和扩展板 99
5.4.2 用树莓派做开发 100
5.4.3 硬件相关的一些说明 105
5.4.4 开放性 106
5.5 BeagleBone Black 107
5.5.1 外壳和扩展板 109
5.5.2 在BeagleBone上做开发 110
5.5.3 硬件相关的一些说明 114
5.5.4 开放性 114
5.6 Electric Imp 116
5.7 其他值得关注的平台 126
5.7.1 手机和平板电脑 126
5.7.2 插头计算:始终在线的物联网 127
5.8 小结 129
第6章 原型系统的结构设计与制作 130
6.1 准备工作 130
6.2 画草图,迭代和探索 132
6.3 非数字化的方法 134
6.4 激光切割 136
6.4.1 激光切割机的选择 137
6.4.2 软件 138
6.4.3 铰链和接头 139
6.5 3D打印 142
6.5.1 3D打印技术的类型 143
6.5.2 软件 146
6.6 数控铣削 147
6.7 现有物品的循环再利用 149
6.8 小结 154
第7章 原型系统在线组件的设计 155
7.1 开始使用API 156
7.1.1 API的混聚 157
7.1.2 Web数据抓取 158
7.1.3 合法性 158
7.2 编写新的API 159
7.2.1 Clockodillo 160
7.2.2 安全 161
7.2.3 API的实现 165
7.2.4 使用CURL进行测试 172
7.2.5 进一步的工作 174
7.3 实时响应 178
7.3.1 轮询 179
7.3.2 COMET 180
7.4 其他协议 183
7.4.1 消息队列遥测传输 183
7.4.2 可扩展通信和表示协议 184
7.4.3 受限应用协议 184
7.5 小结 184
第8章 嵌入式编程技术 185
8.1 内存管理 186
8.1.1 内存类型 186
8.1.2 最大程度地利用RAM 188
8.2 性能和电池寿命 193
8.3 库 196
8.4 调试 197
8.5 小结 201
第二部分 产品阶段
第9章 商业模式 204
9.1 商业模式简史 205
9.1.1 空间和时间 205
9.1.2 从手工制作到批量生产 206
9.1.3 因特网时代的长尾效应 208
9.1.4 以史为鉴 209
9.2 商业模式画布 209
9.3 商业模式的用途 211
9.4 常见模式 214
9.4.1 制造销售 214
9.4.2 订阅 215
9.4.3 定制化 215
9.4.4 成为一种关键资源 216
9.4.5 提供基础设施:传感器网络 217
9.4.6 获取提成 218
9.5 为物联网初创企业筹资 219
9.5.1 业余爱好项目和开源 220
9.5.2 风险投资 221
9.5.3 政府投资 224
9.5.4 众筹 225
9.6 精益创业 227
9.7 小结 228
第10章 生产制造阶段 230
10.1 你要生产什么 231
10.2 设计套件 232
10.3 设计印制电路板 234
10.3.1 软件选择 238
10.3.2 设计过程 239
10.4 制作印制电路板 242
10.4.1 蚀刻电路板 243
10.4.2 电路板的铣加工 243
10.4.3 第三方制作 244
10.4.4 装配 244
10.4.5 测试 246
10.5 批量生产壳体和其他固定物 248
10.6 认证 252
10.7 成本 255
10.8 扩展软件 257
10.8.1 部署 258
10.8.2 正确性和可维护性 259
10.8.3 安全 259
10.8.4 性能 260
10.8.5 用户社区 261
10.9 小结 261
第11章 道德伦理 262
11.1 描述物联网的特征 264
11.2 隐私 265
11.3 控制 269
11.3.1 混乱的控制 271
11.3.2 众包 271
11.4 环保 274
11.4.1 实体装置 274
11.4.2 电子电路 276
11.4.3 因特网服务 277
11.5 解决之道 277
11.5.1 把物联网作为解决方案的一部分 277
11.5.2 谨慎乐观 279
11.5.3 开放物联网的定义 280
11.6 小结 281