物联网Python开发实战这本书,是由电子工业出版社在2018-03-01月出版的,本书著作者是 安翔 著,此次本版是第1次印刷发行, 国际标准书号(ISBN):9787121337512,品牌为电子工业出版社, 这本书的包装是16开平装,所用纸张为胶版纸,全书共有324页字数51万8000字, 是一本非常不错的Python编程书籍。
此书内容摘要
本书在介绍物联网的组成、典型架构和应用的基础上,采用实例代码讲述python编程基础和应用实例,包括用micropython进行物联网单片机的开发、用python开发物联网网关的方法、python django框架开发物联网web后台和前端知识及物联网常用通信方案2G、lora、zigbee和物联网通信协议MQTT、COAP等,*重要的内容是通过一个完整的大型物联网项目实例讲解python开发物联网的细节。
关于此书作者
安翔 ,东北大学电子信息专业,曾就职于叠拓、GE、长虹从事多个领域的软件开发工作,擅长嵌入式Linux和Python开发,目前在中移物联网负责物联网操作系统的设计和研发。热爱开源、分享和技术写作,CSDN博客专家,著有《Micropython加速物联网开发》、《python Django web实战》、《树莓派体验》等专栏。
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第1章物联网邂逅Python
1��1物联网组成架构
1��2物联网发展现状
1��2��1终端设备
1��2��2物联网操作系统
1��2��3通信手段
1��2��4网络建设
1��2��5应用协议
1��2��6物联网云平台
1��3物联网典型应用
1��3��1共享单车
1��3��2智能家居
1��3��3智慧农业
1��4使用Python的理由
1��4��1Python特性
1��4��2Python无处不在
1��4��3开发速度有时更重要
1��5美丽的相遇
1��5��1Python与终端
1��5��2Python与网关
1��5��3Python与云平台
1��5��4物联网Python全栈开发
第2章开启Python之旅
2��1Python版本的选择
2��2搭建开发环境
2��2��1安装VMware
2��2��2在VMware上安装Ubuntu
2��2��3安装VMware Tools工具
2��2��4虚拟机的网络配置
2��2��5Samba共享设置
2��2��6修改Python版本
2��3开始编写Python程序
2��3��1交互式解释器
2��3��2源代码执行
2��3��3注释
2��3��4代码块和缩进
2��3��5继续和分隔
2��3��6输入和输出
2��4变量和数据类型
2��4��1变量赋值
2��4��2常量
2��4��3数据类型
2��5条件和循环
2��5��1if语句
2��5��2while循环
2��5��3for�豹豹眎n循环
2��5��4跳出循环
2��5��5pass语句
2��6函数
2��6��1定义函数
2��6��2函数调用
2��6��3函数的参数
2��6��4内置函数
2��7变量进阶
2��7��1全局变量与局部变量
2��7��2global关键字
2��7��3nonlocal关键字
2��7��4变量作用域
2��8模块与包
2��8��1使用模块
2��8��2包
2��9异常处理
第3章Python数据结构
3��1字符串
3��1��1索引和切片
3��1��2字符串运算符
3��1��3字符串格式化
3��1��4字符编码
3��2列表
3��2��1访问列表
3��2��2更改列表
3��2��3列表操作符
3��2��4列表常用函数
3��3元组
3��3��1访问元组
3��3��2元组操作符
3��3��3元组内置函数
3��4字典
3��4��1访问字典
3��4��2修改字典
3��4��3字典键的特性
3��4��4字典函数
3��5集合
3��5��1忽略重复元素
3��5��2无序
3��5��3常用操作
第4章Python高级特性
4��1生成器
4��1��1列表推导式
4��1��2生成器表达式
4��1��3生成器函数
4��2迭代器
4��3函数式编程
4��3��1高阶函数
4��3��2内置高阶函数
4��3��3闭包
4��3��4装饰器
4��3��5匿名函数
4��3��6偏函数
4��4面向对象编程
4��4��1类与对象
4��4��2访问限制
4��4��3继承
4��4��4多重继承
4��4��5多态
4��4��6运算符重载
第5章物联网核心组件
5��1网络通信方案
5��1��1WIFI网络
5��1��2移动网络
5��1��3Zigbee
5��1��4BLE
5��1��5LoRa
5��1��6NB-IoT
5��2网络通信协议
5��2��1HTTP
5��2��2WebSocket
5��2��3XMPP
5��2��4CoAP
5��2��5MQTT
5��3硬件
5��4物联网云平台
5��4��1OneNet
5��4��2AWS IoT
5��4��3Waston IoT
第6章MicroPython开发物联网终端
6��1MicroPython简介
6��1��1MicroPython项目
6��1��2MicroPython特点
6��1��3MicroPython源码
6��2MicroPython开发板
6��2��1官方开发板PYBoard
6��2��2国内开发板TPYBoard
6��2��3OpenMV
6��2��4LoPy
6��3第一个MicroPython程序
6��4交互式解释器
6��5按键中断与回调
6��6定时器的使用
6��7串口测试
6��8SPI接口驱动液晶屏
6��8��1硬件连接
6��8��2LCD屏驱动
6��8��3字库说明
6��8��4主程序
6��9源码编译与固件升级
6��9��1准备编译环境
6��9��2源码下载与编译
6��9��3固件烧写
6��10MicroPython多线程
6��10��1MicroPython线程简介
6��10��2MicroPython线程使用
6��10��3多线程中的锁
6��11安全模式及恢复出厂设置
6��11��1安全模式
6��11��2恢复出厂设置
第7章构建物联网网关
7��1网关概述
7��1��1网关的构成
7��1��2常用物联网网关
7��2自主构建网关
7��2��1交叉编译
7��2��2编译引导程序
7��2��3内核配置与编译
7��2��4制作文件系统
7��2��5分区与下载
7��2��6系统启动流程简介
7��2��7移植Python3
7��3树莓派作网关
7��3��1初次启动树莓派
7��3��2串口登录树莓派
7��3��3SSH访问树莓派
7��3��4升级Python版本
7��3��5必备工具安装
7��3��6板载WIFI配置
7��3��7串口通信
第8章网关数据编码与处理
8��1读写CSV文件
8��1��1读取CSV文件
8��1��2写入CSV文件
8��2JSON解析
8��2��1JSON数据格式
8��2��2编码
8��2��3解码
8��3XML操作
8��3��1XML简介
8��3��2解析XML
8��3��3创建与修改
8��4二进制数据的读写
8��5Base64编解码
8��6正则表达式
8��6��1正则表达式简介
8��6��2re模块
8��6��3贪婪匹配
第9章网关多进程与多线程
9��1多进程
9��1��1multiprocessing模块
9��1��2进程同步
9��1��3进程间通信
9��2多线程
9��2��1threading模块
9��2��2线程同步
9��2��3线程间通信
9��3多线程和多进程的思考
9��3��1多核CPU利用率实验
9��3��2GIL全局锁
9��3��3切换的开销
9��3��4多线程与多进程的选择
9��4异步IO
9��4��1协程
9��4��2协程与多线程对比
9��4��3asyncio
第10章网关数据持久化
10��1文件操作
10��1��1读写文本数据
10��1��2操作文件和目录
10��1��3读写压缩文件
10��1��4内存映射
10��1��5临时文件与目录
10��1��6序列化Python对象
10��2SQLite数据库
10��2��1SQLite简介
10��2��2命令行操作SQLite
10��2��3创建数据库
10��2��4创建表
10��2��5SQL语句
10��2��6SQLite的Python编程
第11章Python扩展
11��1Python扩展的原因
11��2连接硬件的纽带
11��3C语言扩展Python
11��3��1简单的C语言Python扩展
11��3��2传递整型参数
11��3��3传递字符串参数
第12章网关网络编程
12��1网关网络通信方案
12��2Socket编程
12��3requests
12��3��1上传文件
12��3��2下载文件
12��4hbmqtt
12��4��1安装
12��4��2hbmqtt命令操作
12��4��3hbmqtt API编程
12��5LoRa网络通信
12��5��1LoRa模块初始化
12��5��2数据监听与接收
12��5��3数据缓存
第13章物联网后台Web开发
13��1Django简介
13��2创建一个网站
13��2��1Django安装
13��2��2创建项目
13��2��3运行与访问
13��3网站首页
13��3��1源码文件结构
13��3��2视图与URL配置
13��4Django模板
13��4��1Django模板系统
13��4��2模板继承
13��5Django模型
13��5��1安装MySQL数据库
13��5��2创建模型
13��5��3必要的配置
13��6用户注册
13��7账号登录
第14章物联网Python项目实战
14��1项目简介
14��2终端设备程序开发
14��2��1采集空气温湿度
14��2��2获取环境光强度
14��2��3雨量检测
14��2��4水位检测
14��2��5土壤湿度检测
14��2��6水泵的控制
14��2��7入侵检测
14��2��8灯光控制
14��2��9电量检测
14��2��10LoRa通信
14��2��11JSON消息
14��3网关程序开发
14��3��1终端通信
14��3��2数据库管理
14��3��3文件备份
14��3��4服务器通信
14��3��52G模块的使用
14��5服务器端程序开发
14��5��1与网关通信
14��5��2环境数据可视化
14��5��3滴灌控制
14��5��4灯光控制
14��5��5报警显示与设置
14��5��6设备管理
14��5��7备份文件管理
部分内容试读
本书内容写作安排:
第1章——物联网邂逅Python
本章大致介绍物联网的组成、架构、发展现状及当前市面上典型的物联网应用方案,阐述Python这门编程语言的特性和优点,讲述用Python语言开发物联网终端设备、网关设备、Web后台程序的具体方法及优势。
第2章——开启Python之旅
本章从零开始讲解如何使用Python语言进行编程,通过大量的实例代码带领Python初学者掌握基本的Python编程技巧。
第3章——Python数据结构
Python除了拥有比较通用的字符串、列表等数据结构外,还有元组、字典、集合等特有的数据结构。熟练掌握和运用Python的各种数据结构是编写高质量Python程序的基础。
第4章——Python高级特性
Python作为一门高级编程语言,拥有众多自身特有的高级特性,如生成器、迭代器、装饰器等。同时,Python也可面向对象编程,只有掌握Python高级特性的使用方法,才能抓住Python编程的精髓。
第5章——物联网核心组件
本章介绍物联网的核心组成部分及关键技术点,首先介绍WIFI、移动网络、Zigbee通信、BLE、LoRa、NB-IoT等网络通信方案,以及HTTP、Websocket、XMPP、CoAP、MQTT等网络通信协议;其次介绍常用的硬件设备种类,包括处理器、传感器、通信模块等;最后介绍几种市面上常用的物联网云平台,如中国移动的OneNet平台、AWS IoT平台、IBM的Waston IoT平台。
第6章——MicroPython开发物联网终端
终端是物联网连接真实世界的第一层,是物联网产品中数量最为庞大的部件。本章重点讲解目前非常火爆的MicroPython,可用于开发单片机程序,单片机是物联网终端设备的核心,除了介绍MicroPython的基本使用外,还会用MicroPython构建一个液晶屏显示程序实例。
第7章——构建物联网网关
网关是连接终端设备和后台的枢纽,同时还负责局域网的组建和维护、本地数据存储、通信规则制定、业务逻辑管理等。在实际项目中,网关通常是一个运行Linux操作系统并搭载物联网通信模块及其他外设的嵌入式设备。本章将介绍网关上嵌入式Linux的相关知识及Python环境的构建方法,为后续讲解网关Python的开发提供基本的软、硬件环境。
第8章——网关数据编码与处理
网关作为物联网应用中的通信枢纽,在通信过程中有多种格式的数据需要处理。其方式包括转发、编解码、解析等。本章讲述网关如何通过Python语言处理各种格式的数据,包括CSV、JSON、XML、二进制数据、Base64格式的数据。
第9章——网关多进程与多线程
物联网网关往往需要管理大量的终端设备,还要承担通信、运算、IO操作等多种任务。本章介绍Python编程时实现多任务的方式及多进程、多线程、协程、异步IO等多种Python程序模型,并对它们做出对比,针对CPU密集型和IO密集型不同应用场景下方案的选择,使网关程序性能更优。
第10章——网关数据持久化
网关是运算中心与通信枢纽,也是局域网数据存储中心。数据持久化是一个系统稳定运行的必要条件。所有数据存放在内存中时,一旦设备发生软、硬件故障,将发生数据丢失。为了避免这种情况,某些关键数据需要固化到磁盘上。本章介绍两种数据固化到磁盘上的两种方式——普通文件和数据库,并介绍Python程序对这两种数据存储方式的实际运用。
第11章——Python扩展
Python在物联网行业的应用与其他行业的应用有很大不同:物联网涉及硬件操作且物联网设备的CPU处理能力通常非常有限。因此,在某些特殊场景,需要使用C语言编写操作硬件的程序从而提供Python调用接口以实现Python对硬件的操作,而且在某些效率要求非常高的场景,使用运行效率更高的C语言编写程序,再编译成Python扩展库,可提高程序执行效率。本章主要讲解使用C语言扩展Python的方法。
第12章——网关网络编程
网关负责局域网的组建和维护,同时需要与后台通信以完成数据、指令的传输。本章首先介绍使用Python进行基本的Socket编程,接着以实战项目为例,分别讲解基于requests模块的文件传输及基于MQTT协议实现的hbmqtt编程。
第13章——物联网后台Web开发
本章介绍基于Python的 Django Web框架基础知识,包括视图与URL配置、模板、模型、表单、静态文件处理、用户注册与登录,主要介绍Django框架Web编程的基础知识储备,以便能够理解实战项目中的Web程序。
第14章——物联网Python项目实战
本章介绍一个基于物联网的智能种植项目,从项目架构、功能及项目所包含的终端设备、网关、后台程序等方面全面展示开发过程。该项目在GitHub提供了完整的源码,读者通过该实战项目能够了解一个完整物联网项目的全貌,掌握物联网Python开发的细节。
关于此书评价
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《物联网Python开发实战》:物联网应用的一大特征就是包含大量的硬件设备,如传感器、处理器、存储器、通信模块等。这些硬件的设计必须满足物联网的应用特征,如体积小、功耗低、价格便宜等。
总结起来,《物联网Python开发实战》内容介绍中所涉及的硬件如下:
·传感器:包含空气温湿度传感器、土壤湿度传感器、光照强度传感器、人体红外传感器、雨滴传感器、水位传感器。
·单片机:《物联网Python开发实战》实战项目中使用STM32单片机的TPYBoard作为终端设备的核心板。
·树莓派:实战项目采用树莓派作为网关,用到树莓派上的ARM处理器、TF卡存储、WIFI通信模块。
·LoRa通信模块:在实战项目中使用,网关与终端之间采用LoRa模块通信。
·2G模块:网关上搭载2G模块通过移动网络与后台服务器通信,通过2C模块打电话与发短信的功能实现报警。
·其他硬件外设:包括舵机、水泵、LED灯等。
虽然这些硬件只是真实世界中非常小的一部分,但是从种类上来讲还是比较丰富的。读者通过对这些硬件的熟悉可以对物联网硬件有一定的了解。
……
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