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第1章 物联网邂逅Python1

1.1物联网组成架构1

1.2物联网发展现状3

1.2.1终端设备3

1.2.2物联网操作系统4

1.2.3通信手段4

1.2.4网络建设5

1.2.5应用协议5

1.2.6物联网云平台5

1.3物联网典型应用6

1.3.1共享单车6

1.3.2智能家居7

1.3.3智慧农业7

1.4使用Python的理由8

1.4.1 Python特性8

1.4.2 Python无处不在9

1.4.3开发速度有时更重要10

1.5美丽的相遇12

1.5.1 Python与终端12

1.5.2 Python与网关13

1.5.3 Python与云平台14

1.5.4物联网Python全栈开发14

第2章 开启Python之旅16

2.1 Python版本的选择16

2.2搭建开发环境16

2.2.1安装VMware17

2.2.2在VMware上安装Ubuntu17

2.2.3安装VMware Tools工具18

2.2.4虚拟机的网络配置19

2.2.5 Samba共享设置22

2.2.6修改Python版本23

2.3开始编写Python程序24

2.3.1交互式解释器24

2.3.2源代码执行24

2.3.3注释24

2.3.4代码块和缩进25

2.3.5继续和分隔25

2.3.6输入和输出25

2.4变量和数据类型26

2.4.1变量赋值26

2.4.2常量27

2.4.3数据类型27

2.5条件和循环32

2.5.1 if语句32

2.5.2 while循环33

2.5.3 for………in循环34

2.5.4跳出循环35

2.5.5 pass语句36

2.6函数37

2.6.1定义函数37

2.6.2函数调用37

2.6.3函数的参数38

2.6.4内置函数41

2.7变量进阶42

2.7.1全局变量与局部变量42

2.7.2 global关键字42

2.7.3 nonlocal关键字42

2.7.4变量作用域43

2.8模块与包44

2.8.1使用模块44

2.8.2包45

2.9异常处理46

第3章 Python数据结构48

3.1字符串48

3.1.1索引和切片48

3.1.2字符串运算符49

3.1.3字符串格式化49

3.1.4字符编码50

3.2列表51

3.2.1访问列表51

3.2.2更改列表51

3.2.3列表操作符52

3.2.4列表常用函数53

3.3元组54

3.3.1访问元组55

3.3.2元组操作符55

3.3.3元组内置函数55

3.4字典56

3.4.1访问字典57

3.4.2修改字典57

3.4.3字典键的特性58

3.4.4字典函数58

3.5集合59

3.5.1忽略重复元素59

3.5.2无序59

3.5.3常用操作60

第4章 Python高级特性61

4.1生成器61

4.1.1列表推导式62

4.1.2生成器表达式62

4.1.3生成器函数63

4.2迭代器65

4.3函数式编程66

4.3.1高阶函数67

4.3.2内置高阶函数68

4.3.3闭包72

4.3.4装饰器73

4.3.5匿名函数78

4.3.6偏函数78

4.4面向对象编程79

4.4.1类与对象80

4.4.2访问限制81

4.4.3继承82

4.4.4多重继承83

4.4.5多态85

4.4.6运算符重载86

第5章 物联网核心组件89

5.1网络通信方案89

5.1.1 WIFI网络89

5.1.2移动网络89

5.1.3 Zigbee90

5.1.4 BLE90

5.1.5 LoRa90

5.1.6 NB-IoT92

5.2网络通信协议92

5.2.1 HTTP92

5.2.2 WebSocket93

5.2.3 XMPP93

5.2.4 CoAP94

5.2.5 MQTT95

5.3硬件96

5.4物联网云平台96

5.4.1 OneNet96

5.4.2 AWS IoT98

5.4.3 Waston IoT98

第6章 MicroPython开发物联网终端100

6.1 MicroPython简介101

6.1.1 MicroPython项目101

6.1.2 MicroPython特点101

6.1.3 MicroPython源码102

6.2 MicroPython开发板103

6.2.1官方开发板PYBoard103

6.2.2国内开发板TPYBoard104

6.2.3 OpenMV108

6.2.4 LoPy109

6.3第一个MicroPython程序110

6.4交互式解释器112

6.5按键中断与回调114

6.6定时器的使用115

6.7串口测试118

6.8 SPI接口驱动液晶屏120

6.8.1硬件连接120

6.8.2 LCD屏驱动120

6.8.3字库说明122

6.8.4主程序123

6.9源码编译与固件升级124

6.9.1准备编译环境124

6.9.2源码下载与编译125

6.9.3固件烧写127

6.10 MicroPython多线程128

6.10.1 MicroPython线程简介128

6.10.2 MicroPython线程使用128

6.10.3多线程中的锁129

6.11安全模式及恢复出厂设置130

6.11.1安全模式131

6.11.2恢复出厂设置131

第7章 构建物联网网关132

7.1网关概述132

7.1.1网关的构成132

7.1.2常用物联网网关133

7.2自主构建网关136

7.2.1交叉编译136

7.2.2编译引导程序138

7.2.3内核配置与编译140

7.2.4制作文件系统142

7.2.5分区与下载144

7.2.6系统启动流程简介146

7.2.7移植Python3146

7.3树莓派作网关148

7.3.1初次启动树莓派148

7.3.2串口登录树莓派150

7.3.3 SSH访问树莓派153

7.3.4升级Python版本155

7.3.5必备工具安装157

7.3.6板载WIFI配置158

7.3.7串口通信161

第8章 网关数据编码与处理164

8.1读写CSV文件164

8.1.1读取CSV文件164

8.1.2写入CSV文件167

8.2 JSON解析168

8.2.1 JSON数据格式168

8.2.2编码168

8.2.3解码170

8.3 XML操作171

8.3.1 XML简介171

8.3.2解析XML172

8.3.3创建与修改174

8.4二进制数据的读写178

8.5 Base64编解码179

8.6正则表达式181

8.6.1正则表达式简介181

8.6.2 re模块182

8.6.3贪婪匹配187

第9章 网关多进程与多线程188

9.1多进程188

9.1.1 multiprocessing模块189

9.1.2进程同步191

9.1.3进程间通信194

9.2多线程195

9.2.1 threading模块195

9.2.2线程同步196

9.2.3线程间通信198

9.3多线程和多进程的思考200

9.3.1多核CPU利用率实验200

9.3.2 GIL全局锁202

9.3.3切换的开销203

9.3.4多线程与多进程的选择203

9.4异步IO204

9.4.1协程204

9.4.2协程与多线程对比205

9.4.3 asyncio208

第10章 网关数据持久化211

10.1文件操作211

10.1.1读写文本数据211

10.1.2操作文件和目录213

10.1.3读写压缩文件217

10.1.4内存映射219

10.1.5临时文件与目录220

10.1.6序列化Python对象221

10.2 SQLite数据库222

10.2.1 SQLite简介222

10.2.2命令行操作SQLite223

10.2.3创建数据库224

10.2.4创建表225

10.2.5 SQL语句227

10.2.6 SQLite的Python编程230

第11章 Python扩展235

11.1 Python扩展的原因235

11.2连接硬件的纽带235

11.3 C语言扩展Python236

11.3.1简单的C语言Python扩展236

11.3.2传递整型参数238

11.3.3传递字符串参数239

第12章 网关网络编程242

12.1网关网络通信方案242

12.2 Socket编程243

12.3 requests246

12.3.1上传文件246

12.3.2下载文件246

12.4 hbmqtt246

12.4.1安装247

12.4.2 hbmqtt命令操作247

12.4.3 hbmqtt API编程250

12.5 LoRa网络通信252

12.5.1 LoRa模块初始化252

12.5.2数据监听与接收253

12.5.3数据缓存253

第13章 物联网后台Web开发255

13.1 Django简介255

13.2创建一个网站256

13.2.1 Django安装256

13.2.2创建项目256

13.2.3运行与访问257

13.3网站首页258

13.3.1源码文件结构259

13.3.2视图与URL配置260

13.4 Django模板261

13.4.1 Django模板系统262

13.4.2模板继承263

13.5 Django模型266

13.5.1安装MySQL数据库266

13.5.2创建模型267

13.5.3必要的配置269

13.6用户注册270

13.7账号登录274

第14章 物联网Python项目实战278

14.1项目简介278

14.2终端设备程序开发279

14.2.1采集空气温湿度281

14.2.2获取环境光强度286

14.2.3雨量检测288

14.2.4水位检测290

14.2.5土壤湿度检测291

14.2.6水泵的控制293

14.2.7入侵检测295

14.2.8灯光控制296

14.2.9电量检测297

14.2.10 LoRa通信297

14.2.11 JSON消息300

14.3网关程序开发301

14.3.1终端通信302

14.3.2数据库管理302

14.3.3文件备份303

14.3.4服务器通信303

14.3.5 2G模块的使用303

14.4服务器端程序开发304

14.4.1与网关通信305

14.4.2环境数据可视化305

14.4.3滴灌控制306

14.4.4灯光控制306

14.4.5报警显示与设置306

14.4.6设备管理307

14.4.7备份文件管理307