物联网之魂：物联网协议与物联网操作系统

丛书序 序言 第1章  网络通信技术 1 1.1  数字通信概述 1 1.2  数字通信关键技术 2 1.3  数字通信OSI模型 3 1.4  TCP/IP网络通信协议 7 1.4.1  TCP/IP协议 7 1.4.2  CoAP协议 10 1.4.3  MQTT协议（低带宽） 11 1.4.4  AMQP协议（互操作性） 11 1.4.5  XMPP协议（即时通信） 12 1.4.6  JMS协议 13 1.5  UDP协议 14 1.6  HTTP协议 16 1.6.1  工作原理 16 1.6.2  消息结构 17 1.6.3  请求方法 18 1.6.4  响应头信息 19 1.6.5  状态码 20 1.6.6  内容类型 20 1.7  FTP协议 21 1.8  Bluetooth协议 23 1.8.1  Bluetooth发展史及优势 23 1.8.2  Bluetooth技术 25 1.9  ZigBee协议 26 1.9.1  ZigBee发展历史 27 1.9.2  ZigBee的特点及优势 30 1.9.3  ZigBee基本概念 30 1.9.4  ZigBee协议栈 32 1.10  6LoWPAN低速无线个域网协议 33 1.11  LoRa WAN低功耗广域网协议 35 1.12  NB-IoT窄带物联网协议 41 1.12.1  物联网应用场景和技术特点 41 1.12.2  无线通信技术发展过程 48 1.12.3  NB-IoT窄带物联网节能原理 52 1.12.4  NB-IoT通信系统拓扑结构 56 1.12.5  NB-IoT窄带物联网信号收发技术 59 1.12.6  NB-IoT窄带物联网小区接入 64 1.12.7  NB-IoT连接管理 67 1.12.8  NB-IoT数据传输 68 1.13  MQTT网络协议 71 1.13.1  网络协议比较 71 1.13.2  发布和订阅模型 72 1.13.3  MQTT协议命令 73 1.13.4  MQTT协议参数 74 1.14  协议转换 77 1.14.1  RS-232/485/CAN转换器 77 1.14.2  基于现场总线的协议转换器 78 1.14.3  物联网协议转换器——网关 79 1.14.4  物联网网关 82 1.14.5  物联网网关应用 84 1.15  小结 85 1.16  习题 86 第2章  信息交换技术 87 2.1  交换技术概述 88 2.2  数字程控交换 91 2.3  ATM交换 92 2.4  以太网交换 92 2.5  光交换 94 2.6  二层交换——交换机原理 94 2.7  三层转发——路由器原理 95 2.8  三层交换——三层交换机 98 2.9  交换机设计开发 103 2.9.1  交换机的层次定位 103 2.9.2  交换机的硬件设计 104 2.9.3  交换机的软件设计 107 2.9.4  测试环节 110 2.10  小结 110 2.11  习题 111 第3章  无线Wi-Fi技术 112 3.1  Wi-Fi概述 112 3.1.1  WLAN无线局域网络概述 112 3.1.2  Wi-Fi无线网络起源 113 3.2  Wi-Fi基础 116 3.2.1  Wi-Fi物理组件 117 3.2.2  Wi-Fi服务功能 117 3.2.3  Wi-Fi认证和加密 120 3.2.4  Wi-Fi基础参数 121 3.3  Wi-Fi接入 123 3.3.1  Wi-Fi的STA与AP的接入 123 3.3.2  Wi-Fi的多AP认证和关联过程 125 3.3.3  Wi-Fi漫游过程 126 3.4  Wi-Fi管理 127 3.4.1  wpa_supplicant程序 127 3.4.2  wpa_cli调试工具 129 3.5  Wi-Fi模块解析 130 3.5.1  Wi-Fi框架分析 130 3.5.2  Wi-Fi启动流程 133 3.6  Wi-Fi驱动结构 142 3.6.1  SDIO驱动 142 3.6.2  无线通信芯片 142 3.6.3  设备驱动注册 144 3.6.4  加载驱动模块 154 3.6.5  SDIO设备中断 155 3.6.6  Wi-Fi驱动流程 156 3.6.7  网络设备注册 159 3.7  小结 162 3.8  习题 163 第4章  操作系统概述 164 4.1  通用计算机操作系统 164 4.2  嵌入式实时操作系统 166 4.2.1  嵌入式操作系统的主要特点 167 4.2.2  嵌入式操作系统和通用计算机操作系统的区别 167 4.2.3  流行嵌入式实时操作系统 168 4.3  手机操作系统 171 4.3.1  Android 操作系统 171 4.3.2  Android App研发基础 172 4.3.3  Android App开发文献 174 4.3.4  iOS操作系统 176 4.4  物联网操作系统 178 4.4.1  概述 178 4.4.2  特点 180 4.4.3  架构 182 4.4.4  实例分析 192 4.4.5  发展趋势 194 4.5  小结 195 4.6  习题 196 第5章  物联网操作系统 197 5.1  微软物联网操作系统 197 5.2  谷歌物联网操作系统 197 5.2.1  谷歌Brillo 198 5.2.2  谷歌Android Things 199 5.3  ARM物联网操作系统 203 5.4  华为物联网操作系统Huawei LiteOS 204 5.5  中兴物联网操作系统 207 5.6  庆科物联网操作系统MICO 211 5.7  小结 220 5.8  习题 220 第6章  嵌入式Linux操作系统 221 6.1  uClinux简介 221 6.2  RTLinux简介 230 6.3  Ostro Linux简介 234 6.4  HelloX物联网操作系统 237 6.4.1  HelloX物联网操作系统框架分析 238 6.4.2  HelloX主要功能 239 6.4.3  HelloX的开发方向 241 6.4.4  HelloX用于智慧家庭 243 6.5  FreeRTOS操作系统简介 246 6.6  Tiny OS操作系统简介 249 6.6.1  Tiny OS特点 249 6.6.2  Tiny OS组成 251 6.6.3  Tiny OS运行机理 252 6.6.4  Tiny OS开发环境 252 6.6.5  Tiny OS开发过程 253 6.6.6  Tiny OS开发平台 254 6.6.7  Tiny OS的研究项目 254 6.7  RIOT OS操作系统简介 254 6.8  小结 258 6.9  习题 259 第7章  物联网Zephyr操作系统 260 7.1  Zephyr操作系统概述 261 7.1.1  Zephyr特色 261 7.1.2  支持的微处理器类型 262 7.1.3  支持的通信标准和网络协议 262 7.1.4  内核版本迭代历程 263 7.2  Zephyr系统内核 266 7.2.1  多线程功能 267 7.2.2  中断服务功能 268 7.2.3  时钟和定时器功能 268 7.2.4  同步功能 268 7.2.5  数据传输功能 269 7.2.6  内存动态分配功能 269 7.2.7  公共和私有内核对象 269 7.2.8  微内核服务器功能 270 7.2.9  C 支持的应用 270 7.2.10  Zephyr源代码结构 271 7.3  在Linux上搭建Zephyr开发环境 271 7.3.1  下载源代码 272 7.3.2  安装需要的包和依赖文件 272 7.3.3  安装Zephyr SDK 272 7.3.4  编译、运行应用程序 273 7.3.5  应用程序仿真测试与运行 274 7.4  在Windows上搭建Zephyr开发环境 274 7.5  用MSYS2搭建Zephyr 开发环境 277 7.6  应用程序开发 279 7.6.1  概述 279 7.6.2  创建应用程序目录app 280 7.6.3  创建应用程序子目录build 281 7.6.4  重构应用程序 282 7.6.5  运行应用程序 282 7.6.6  开发板定制 283 7.6.7  用QEMU调试程序 284 7.6.8  用Eclipse调试程序 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  编辑配置文件 290 7.6.13  更新设备树序列 293 7.6.14  支持第三方库代码 294 7.7  小结 294 7.8  习题 295 第8章  嵌入式Ubuntu操作系统 296 8.1  准备Ubuntu文件 297 8.2  安装Ubuntu系统 299 8.3  连网资源 304 8.4  更新系统 307 8.5  目录结构 309 8.6  启动流程 310 8.7  编程环境 311 8.7.1  安装编辑器 311 8.7.2  下载并安装JDK 311 8.7.3  Ubuntu开发环境的配置 314 8.7.4  Ubuntu添加或删除源 315 8.7.5  安装Eclipse 316 8.7.6  安装MySQL 317 8.7.7  安装build-essential 318 8.7.8  安装Tomcat 319 8.7.9  安装Android Studio（32Bit） 321 8.8  小结 322 8.9  习题 322 第9章  路由器OpenWrt操作系统 323 9.1  OpenWrt开发环境基础 324 9.1.1  OpenWrt硬件需求 324 9.1.2  OpenWrt文件结构和网络结构 326 9.2  OpenWrt常用命令 326 9.2.1  编辑命令vi 327 9.2.2  查找命令grep 328 9.2.3  查找命令find 328 9.2.4  在线手册查看命令man 329 9.2.5  其他命令 330 9.3  OpenWrt常用工具 331 9.3.1  Feeds简介 332 9.3.2  Buildroot简介 333 9.3.3  代码阅读与编辑工具Source Insight 334 9.3.4  文件传输工具FileZilla 339 9.3.5  远程登录工具SecureCRT 343 9.3.6  TFTP服务器软件Tftpd32 345 9.3.7  代码阅读和编辑工具KScope 346 9.3.8  远程登录工具C-Kermit 350 9.4  在Windows上安装VMware 351 9.5  在VMware上安装Ubuntu 357 9.5.1  Ubuntu安装步骤 357 9.5.2  Ubuntu上安装、配置、启动FTP和SSH服务 360 9.6  在Ubuntu上安装OpenWrt 362 9.6.1  安装open-vm-tools 363 9.6.2  安装所需的依赖环境 363 9.6.3  OpenWrt下载安装 364 9.6.4  OpenWrt的编译 364 9.6.5  OpenWrt的固件烧写 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  安装LuCI 376 9.8  OpenWrt路由器应用开发 377 9.8.1  OpenWrt系统的编译 377 9.8.2  OpenWrt在线固件更新 380 9.8.3  OpenWrt刷机 390 9.8.4  路由器设置 392 9.8.5  文件服务 397 9.8.6  DDNS服务 403 9.9  OpenWrt应用程序编程实例 404 9.10  小结 412 9.11  习题 413 第10章  设备底层驱动编程 414 10.1  设备驱动简介 414 10.1.1  引言 414 10.1.2  设备驱动分类 415 10.1.3  驱动模块程序结构 416 10.2  Linux文件系统 420 10.3  文件系统与设备驱动 421 10.4  驱动编译及加载实例 423 10.5  字符设备驱动 427 10.5.1  字符设备驱动初识 428 10.5.2  字符设备驱动构成 431 10.6  小结 434 10.7  习题 434 参考文献 435