物聯(lián)網(wǎng)之魂：物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議與物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)

叢書(shū)序 序言 第1章  網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) 1 1.1  數(shù)字通信概述 1 1.2  數(shù)字通信關(guān)鍵技術(shù) 2 1.3  數(shù)字通信OSI模型 3 1.4  TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議 7 1.4.1  TCP/IP協(xié)議 7 1.4.2  CoAP協(xié)議 10 1.4.3  MQTT協(xié)議（低帶寬） 11 1.4.4  AMQP協(xié)議（互操作性） 11 1.4.5  XMPP協(xié)議（即時(shí)通信） 12 1.4.6  JMS協(xié)議 13 1.5  UDP協(xié)議 14 1.6  HTTP協(xié)議 16 1.6.1  工作原理 16 1.6.2  消息結(jié)構(gòu) 17 1.6.3  請(qǐng)求方法 18 1.6.4  響應(yīng)頭信息 19 1.6.5  狀態(tài)碼 20 1.6.6  內(nèi)容類(lèi)型 20 1.7  FTP協(xié)議 21 1.8  Bluetooth協(xié)議 23 1.8.1  Bluetooth發(fā)展史及優(yōu)勢(shì) 23 1.8.2  Bluetooth技術(shù) 25 1.9  ZigBee協(xié)議 26 1.9.1  ZigBee發(fā)展歷史 27 1.9.2  ZigBee的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) 30 1.9.3  ZigBee基本概念 30 1.9.4  ZigBee協(xié)議棧 32 1.10  6LoWPAN低速無(wú)線個(gè)域網(wǎng)協(xié)議 33 1.11  LoRa WAN低功耗廣域網(wǎng)協(xié)議 35 1.12  NB-IoT窄帶物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 41 1.12.1  物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景和技術(shù)特點(diǎn) 41 1.12.2  無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展過(guò)程 48 1.12.3  NB-IoT窄帶物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能原理 52 1.12.4  NB-IoT通信系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 56 1.12.5  NB-IoT窄帶物聯(lián)網(wǎng)信號(hào)收發(fā)技術(shù) 59 1.12.6  NB-IoT窄帶物聯(lián)網(wǎng)小區(qū)接入 64 1.12.7  NB-IoT連接管理 67 1.12.8  NB-IoT數(shù)據(jù)傳輸 68 1.13  MQTT網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 71 1.13.1  網(wǎng)絡(luò)協(xié)議比較 71 1.13.2  發(fā)布和訂閱模型 72 1.13.3  MQTT協(xié)議命令 73 1.13.4  MQTT協(xié)議參數(shù) 74 1.14  協(xié)議轉(zhuǎn)換 77 1.14.1  RS-232/485/CAN轉(zhuǎn)換器 77 1.14.2  基于現(xiàn)場(chǎng)總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換器 78 1.14.3  物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器——網(wǎng)關(guān) 79 1.14.4  物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān) 82 1.14.5  物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)應(yīng)用 84 1.15  小結(jié) 85 1.16  習(xí)題 86 第2章  信息交換技術(shù) 87 2.1  交換技術(shù)概述 88 2.2  數(shù)字程控交換 91 2.3  ATM交換 92 2.4  以太網(wǎng)交換 92 2.5  光交換 94 2.6  二層交換——交換機(jī)原理 94 2.7  三層轉(zhuǎn)發(fā)——路由器原理 95 2.8  三層交換——三層交換機(jī) 98 2.9  交換機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā) 103 2.9.1  交換機(jī)的層次定位 103 2.9.2  交換機(jī)的硬件設(shè)計(jì) 104 2.9.3  交換機(jī)的軟件設(shè)計(jì) 107 2.9.4  測(cè)試環(huán)節(jié) 110 2.10  小結(jié) 110 2.11  習(xí)題 111 第3章  無(wú)線Wi-Fi技術(shù) 112 3.1  Wi-Fi概述 112 3.1.1  WLAN無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)概述 112 3.1.2  Wi-Fi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)起源 113 3.2  Wi-Fi基礎(chǔ) 116 3.2.1  Wi-Fi物理組件 117 3.2.2  Wi-Fi服務(wù)功能 117 3.2.3  Wi-Fi認(rèn)證和加密 120 3.2.4  Wi-Fi基礎(chǔ)參數(shù) 121 3.3  Wi-Fi接入 123 3.3.1  Wi-Fi的STA與AP的接入 123 3.3.2  Wi-Fi的多AP認(rèn)證和關(guān)聯(lián)過(guò)程 125 3.3.3  Wi-Fi漫游過(guò)程 126 3.4  Wi-Fi管理 127 3.4.1  wpa_supplicant程序 127 3.4.2  wpa_cli調(diào)試工具 129 3.5  Wi-Fi模塊解析 130 3.5.1  Wi-Fi框架分析 130 3.5.2  Wi-Fi啟動(dòng)流程 133 3.6  Wi-Fi驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu) 142 3.6.1  SDIO驅(qū)動(dòng) 142 3.6.2  無(wú)線通信芯片 142 3.6.3  設(shè)備驅(qū)動(dòng)注冊(cè) 144 3.6.4  加載驅(qū)動(dòng)模塊 154 3.6.5  SDIO設(shè)備中斷 155 3.6.6  Wi-Fi驅(qū)動(dòng)流程 156 3.6.7  網(wǎng)絡(luò)設(shè)備注冊(cè) 159 3.7  小結(jié) 162 3.8  習(xí)題 163 第4章  操作系統(tǒng)概述 164 4.1  通用計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) 164 4.2  嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 166 4.2.1  嵌入式操作系統(tǒng)的主要特點(diǎn) 167 4.2.2  嵌入式操作系統(tǒng)和通用計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的區(qū)別 167 4.2.3  流行嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 168 4.3  手機(jī)操作系統(tǒng) 171 4.3.1  Android 操作系統(tǒng) 171 4.3.2  Android App研發(fā)基礎(chǔ) 172 4.3.3  Android App開(kāi)發(fā)文獻(xiàn) 174 4.3.4  iOS操作系統(tǒng) 176 4.4  物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng) 178 4.4.1  概述 178 4.4.2  特點(diǎn) 180 4.4.3  架構(gòu) 182 4.4.4  實(shí)例分析 192 4.4.5  發(fā)展趨勢(shì) 194 4.5  小結(jié) 195 4.6  習(xí)題 196 第5章  物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng) 197 5.1  微軟物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng) 197 5.2  谷歌物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng) 197 5.2.1  谷歌Brillo 198 5.2.2  谷歌Android Things 199 5.3  ARM物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng) 203 5.4  華為物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)Huawei LiteOS 204 5.5  中興物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng) 207 5.6  慶科物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)MICO 211 5.7  小結(jié) 220 5.8  習(xí)題 220 第6章  嵌入式Linux操作系統(tǒng) 221 6.1  uClinux簡(jiǎn)介 221 6.2  RTLinux簡(jiǎn)介 230 6.3  Ostro Linux簡(jiǎn)介 234 6.4  HelloX物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng) 237 6.4.1  HelloX物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)框架分析 238 6.4.2  HelloX主要功能 239 6.4.3  HelloX的開(kāi)發(fā)方向 241 6.4.4  HelloX用于智慧家庭 243 6.5  FreeRTOS操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介 246 6.6  Tiny OS操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介 249 6.6.1  Tiny OS特點(diǎn) 249 6.6.2  Tiny OS組成 251 6.6.3  Tiny OS運(yùn)行機(jī)理 252 6.6.4  Tiny OS開(kāi)發(fā)環(huán)境 252 6.6.5  Tiny OS開(kāi)發(fā)過(guò)程 253 6.6.6  Tiny OS開(kāi)發(fā)平臺(tái) 254 6.6.7  Tiny OS的研究項(xiàng)目 254 6.7  RIOT OS操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介 254 6.8  小結(jié) 258 6.9  習(xí)題 259 第7章  物聯(lián)網(wǎng)Zephyr操作系統(tǒng) 260 7.1  Zephyr操作系統(tǒng)概述 261 7.1.1  Zephyr特色 261 7.1.2  支持的微處理器類(lèi)型 262 7.1.3  支持的通信標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 262 7.1.4  內(nèi)核版本迭代歷程 263 7.2  Zephyr系統(tǒng)內(nèi)核 266 7.2.1  多線程功能 267 7.2.2  中斷服務(wù)功能 268 7.2.3  時(shí)鐘和定時(shí)器功能 268 7.2.4  同步功能 268 7.2.5  數(shù)據(jù)傳輸功能 269 7.2.6  內(nèi)存動(dòng)態(tài)分配功能 269 7.2.7  公共和私有內(nèi)核對(duì)象 269 7.2.8  微內(nèi)核服務(wù)器功能 270 7.2.9  C 支持的應(yīng)用 270 7.2.10  Zephyr源代碼結(jié)構(gòu) 271 7.3  在Linux上搭建Zephyr開(kāi)發(fā)環(huán)境 271 7.3.1  下載源代碼 272 7.3.2  安裝需要的包和依賴文件 272 7.3.3  安裝Zephyr SDK 272 7.3.4  編譯、運(yùn)行應(yīng)用程序 273 7.3.5  應(yīng)用程序仿真測(cè)試與運(yùn)行 274 7.4  在Windows上搭建Zephyr開(kāi)發(fā)環(huán)境 274 7.5  用MSYS2搭建Zephyr 開(kāi)發(fā)環(huán)境 277 7.6  應(yīng)用程序開(kāi)發(fā) 279 7.6.1  概述 279 7.6.2  創(chuàng)建應(yīng)用程序目錄app 280 7.6.3  創(chuàng)建應(yīng)用程序子目錄build 281 7.6.4  重構(gòu)應(yīng)用程序 282 7.6.5  運(yùn)行應(yīng)用程序 282 7.6.6  開(kāi)發(fā)板定制 283 7.6.7  用QEMU調(diào)試程序 284 7.6.8  用Eclipse調(diào)試程序 286 7.6.9  CMake工具 287 7.6.10  CMakeLists.txt文件 288 7.6.11  CMakeCache.txt文件 289 7.6.12  編輯配置文件 290 7.6.13  更新設(shè)備樹(shù)序列 293 7.6.14  支持第三方庫(kù)代碼 294 7.7  小結(jié) 294 7.8  習(xí)題 295 第8章  嵌入式Ubuntu操作系統(tǒng) 296 8.1  準(zhǔn)備Ubuntu文件 297 8.2  安裝Ubuntu系統(tǒng) 299 8.3  連網(wǎng)資源 304 8.4  更新系統(tǒng) 307 8.5  目錄結(jié)構(gòu) 309 8.6  啟動(dòng)流程 310 8.7  編程環(huán)境 311 8.7.1  安裝編輯器 311 8.7.2  下載并安裝JDK 311 8.7.3  Ubuntu開(kāi)發(fā)環(huán)境的配置 314 8.7.4  Ubuntu添加或刪除源 315 8.7.5  安裝Eclipse 316 8.7.6  安裝MySQL 317 8.7.7  安裝build-essential 318 8.7.8  安裝Tomcat 319 8.7.9  安裝Android Studio（32Bit） 321 8.8  小結(jié) 322 8.9  習(xí)題 322 第9章  路由器OpenWrt操作系統(tǒng) 323 9.1  OpenWrt開(kāi)發(fā)環(huán)境基礎(chǔ) 324 9.1.1  OpenWrt硬件需求 324 9.1.2  OpenWrt文件結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 326 9.2  OpenWrt常用命令 326 9.2.1  編輯命令vi 327 9.2.2  查找命令grep 328 9.2.3  查找命令find 328 9.2.4  在線手冊(cè)查看命令man 329 9.2.5  其他命令 330 9.3  OpenWrt常用工具 331 9.3.1  Feeds簡(jiǎn)介 332 9.3.2  Buildroot簡(jiǎn)介 333 9.3.3  代碼閱讀與編輯工具Source Insight 334 9.3.4  文件傳輸工具FileZilla 339 9.3.5  遠(yuǎn)程登錄工具SecureCRT 343 9.3.6  TFTP服務(wù)器軟件Tftpd32 345 9.3.7  代碼閱讀和編輯工具KScope 346 9.3.8  遠(yuǎn)程登錄工具C-Kermit 350 9.4  在Windows上安裝VMware 351 9.5  在VMware上安裝Ubuntu 357 9.5.1  Ubuntu安裝步驟 357 9.5.2  Ubuntu上安裝、配置、啟動(dòng)FTP和SSH服務(wù) 360 9.6  在Ubuntu上安裝OpenWrt 362 9.6.1  安裝open-vm-tools 363 9.6.2  安裝所需的依賴環(huán)境 363 9.6.3  OpenWrt下載安裝 364 9.6.4  OpenWrt的編譯 364 9.6.5  OpenWrt的固件燒寫(xiě) 366 9.7  OpenWrt配置 368 9.7.1  初始配置 368 9.7.2  配置DNS 369 9.7.3  配置PPTP 370 9.7.4  配置chnroutes 373 9.7.5  配置VPN 374 9.7.6  安裝LuCI 376 9.8  OpenWrt路由器應(yīng)用開(kāi)發(fā) 377 9.8.1  OpenWrt系統(tǒng)的編譯 377 9.8.2  OpenWrt在線固件更新 380 9.8.3  OpenWrt刷機(jī) 390 9.8.4  路由器設(shè)置 392 9.8.5  文件服務(wù) 397 9.8.6  DDNS服務(wù) 403 9.9  OpenWrt應(yīng)用程序編程實(shí)例 404 9.10  小結(jié) 412 9.11  習(xí)題 413 第10章  設(shè)備底層驅(qū)動(dòng)編程 414 10.1  設(shè)備驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)介 414 10.1.1  引言 414 10.1.2  設(shè)備驅(qū)動(dòng)分類(lèi) 415 10.1.3  驅(qū)動(dòng)模塊程序結(jié)構(gòu) 416 10.2  Linux文件系統(tǒng) 420 10.3  文件系統(tǒng)與設(shè)備驅(qū)動(dòng) 421 10.4  驅(qū)動(dòng)編譯及加載實(shí)例 423 10.5  字符設(shè)備驅(qū)動(dòng) 427 10.5.1  字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)初識(shí) 428 10.5.2  字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)構(gòu)成 431 10.6  小結(jié) 434 10.7  習(xí)題 434 參考文獻(xiàn) 435