物联网 Python 开发实战 PDF 文档

发布于 2024-09-22 15:59:33 字数 6243 浏览 13 评论 0

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是信息化时代的重要发展阶段。随着移动互联网的增速放缓，物联网无疑是当前发展最为火热的科技行业之一。

依靠简单的语法、丰富的库、高效的开发效率，Python 覆盖了越来越多的 IT 领域，如科学技术、服务器后端、网络爬虫、自动化运维等，成为目前上升势头非常强劲的编程语言。同时，Python 也在运行 Linux 系统的嵌入式设备上得到应用，如开源硬件树莓派上 Python 的使用不仅发挥其强大的库功能，而且通过扩展的 IO 库使得 Python 同样可以访问底层硬件，操作硬件不再是 C 语言的专利。计算能力弱、存储空间小的单片机领域也有多个可以运行的 Python 项目，包括历史悠久的 PyMite 及其衍生品 Pymbed。这其中的 Micro Python迭代最为迅速。它拥有自己的 Python 虚拟机和解释器，能够在多款单片机上运行。

最火的编程语言结合最火的行业，当 Python 邂逅物联网，会发生怎样的故事？碰撞出怎样的火花呢？

目录
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
1.4.1 Python 特性
1.4.2 Python 无处不在
1.4.3 开发速度有时更重要
1.5 美丽的相遇
1.5.1 Python 与终端
1.5.2 Python 与网关
1.5.3 Python 与云平台
1.5.4 物联网 Python 全栈开发
第 2 章开启 Python 之旅
2.1 Python 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
2.2.5 Samba 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
2.5.1 if 语句
2.5.2 while 循环
2.5.3 for...in 循环
2.5.4 跳出循环
2.5.5 pass 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
2.7.2 global 关键字
2.7.3 nonlocal 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
4.3.5 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
5.1.1 WIFI 网络
5.1.2 移动网络
5.1.3 Zigbee
5.1.4 BLE
5.1.5 LoRa
5.1.6 NB-IoT
5.2 网络通信协议
5.2.1 HTTP
5.2.2 WebSocket
5.2.3 XMPP
5.2.4 CoAP
5.2.5 MQTT
5.3 硬件
5.4 物联网云平台
5.4.1 OneNet
5.4.2 AWS IoT
5.4.3 Waston IoT
第 6 章 MicroPython 开发物联网终端
6.1 MicroPython 简介
6.1.1 MicroPython 项目
6.1.2 MicroPython 特点
6.1.3 MicroPython 源码
6.2 MicroPython 开发板
6.2.1 官方开发板 PYBoard
6.2.2 国内开发板 TPYBoard
6.2.3 OpenMV
6.2.4 LoPy
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
6.8 SPI 接口驱动液晶屏
6.8.1 硬件连接
6.8.2 LCD 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
6.10 MicroPython 多线程
6.10.1 MicroPython 线程简介
6.10.2 MicroPython 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
7.3.3 SSH 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
8.2 JSON 解析
8.2.1 JSON 数据格式
8.2.2 编码
8.2.3 解码
8.3 XML 操作
8.3.1 XML 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
8.5 Base64 编解码
8.6 正则表达式
8.6.1 正则表达式简介
8.6.2 re 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
9.1.1 multiprocessing 模块
9.1.2 进程同步
9.1.3 进程间通信
9.2 多线程
9.2.1 threading 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
9.3.2 GIL 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
9.4.3 asyncio
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
10.2 SQLite 数据库
10.2.1 SQLite 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
10.2.5 SQL 语句
10.2.6 SQLite 的 Python 编程
第 11 章 Python 扩展
11.1 Python 扩展的原因
11.2 连接硬件的纽带
11.3 C 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
12.2 Socket 编程
12.3 requests
12.3.1 上传文件
12.3.2 下载文件
12.4 hbmqtt
12.4.1 安装
12.4.2 hbmqtt 命令操作
12.4.3 hbmqtt API 编程
12.5 LoRa 网络通信
12.5.1 LoRa 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
13.1 Django 简介
13.2 创建一个网站
13.2.1 Django 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
13.4 Django 模板
13.4.1 Django 模板系统
13.4.2 模板继承
13.5 Django 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
14.2.10 LoRa 通信
14.2.11 JSON 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
14.3.5 2G 模块的使用
14.4 服务器端程序开发
14.4.1 与网关通信
14.4.2 环境数据可视化
14.4.3 滴灌控制
14.4.4 灯光控制
14.4.5 报警显示与设置
14.4.6 设备管理
14.4.7 备份文件管理