快速建立物聯網架構與智慧資料擷取應用（附範例光碟） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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圖書標籤:

• 物聯網
• 架構設計
• 智慧資料
• 資料擷取
• 應用開發
• 範例光碟
• Python
• 傳感器
• 邊緣計算
• 數據分析

智慧機械計畫是迎接工業4.0時代推動的方案之一，透過智慧設備／智慧製造技術的發展，激發産業創新風氣與研發能量，落實産業發展目標。而設備連網基層之全麵感知與智慧感測為是關鍵技術之一。

　　本書內容分為三篇，在第一篇介紹常用自動化感測元件、數位類比轉換、與智慧資料擷取的一些基本概念；第二篇說明ADAM-4000係列、ADAM-6000係列及WISE-4000係列的功能，並瞭解與Modbus應用；第三篇為綜閤應用篇，提供18個實習項目，實際體驗快速建立物聯網架構與智慧資料擷取應用，並讓讀者瞭解如何使用研華遠端資料擷取I/O模組，來實現所需情境與規劃人機整閤應用。

本書特色

　　1.本書搭配研華設備(ADAM-4000係列、ADAM-6000係列與WISE-4000係列)使用。
　　2.介紹研華係列之物聯網應用實務，採用逐一步驟並搭配圖片說明，按圖施工保證成功。
　　3.本書共分為三篇，第一篇自動化感測與智慧資料擷取、第二篇快速建立物聯網架構與Modbus 應用、第三篇18個綜閤應用實務。
 

精研高階嵌入式係統設計與前沿邊緣計算實踐 本書聚焦於現代嵌入式係統架構的深度剖析、復雜算法在資源受限環境下的高效部署，以及前沿邊緣計算（Edge Computing）範式的工程化落地。旨在為資深工程師、係統架構師及高階技術研究人員提供一套係統化、實戰導嚮的知識體係，以應對當前嵌入式領域對性能、實時性與智能化需求的嚴苛挑戰。 --- 第一部分：深度解析下一代嵌入式處理器架構與異構計算 本部分將徹底擺脫對基礎微控製器（MCU）的停留在錶麵，深入探究當前主流高性能嵌入式處理器（如基於ARM Cortex-A係列的高端SoC、專用DSP及FPGA）的微架構細節。 1.1 現代SoC的復雜流水綫與緩存一緻性管理： 詳細闡述超標量、亂序執行對嵌入式實時性的影響。重點剖析多級緩存（L1/L2/L3）的組織結構、寫策略（Write-Through/Write-Back）以及在多核環境中如何通過硬件機製（如Snoop/Coherence Protocol）維護數據一緻性。針對實時係統，探討如何通過內存保護單元（MPU）或內存管理單元（MMU）對關鍵數據路徑進行隔離和優先級配置，以最小化緩存抖動（Cache Thrashing）。 1.2 異構計算平颱的資源調度與性能優化： 隨著AI和視覺處理在嵌入式設備中的普及，CPU、GPU（或NPU/VPU）的協同工作成為常態。本書將係統性介紹如何對這些異構資源進行任務拆分、依賴圖構建。具體內容包括： OpenCL/Vulkan在嵌入式上的移植與性能調優： 針對特定硬件後端（如Mali GPU或特定IP核）的並行編程模型優化。 零拷貝（Zero-Copy）機製在異構數據傳輸中的應用： 探討如何利用DMA控製器、共享虛擬內存（SVM）技術，顯著降低CPU與加速器之間數據搬運的延遲和開銷。 動態功耗與性能管理（DVFS）： 深入分析操作係統內核如何根據負載動態調整CPU/GPU頻率與電壓，實現性能-功耗平衡的最大化。 1.3 低延遲中斷處理與實時操作係統內核剖析： 對於需要嚴格時間約束的應用，中斷延遲是關鍵瓶頸。本章將超越標準RTOS的API介紹，聚焦於內核級彆的優化： 中斷延遲的量化與瓶頸定位： 使用硬件探針和性能計數器（PMC）分析中斷處理延遲的來源（如中斷禁用時間、鎖競爭）。 實時調度策略的深度比較： 對傳統固定優先級、速率單調（RMS）到更先進的截止時間單調（EDF）及其在多核環境下的擴展（如Global EDF, Clustered Scheduling）進行對比分析，並給齣在特定延遲預算下的選擇指南。 --- 第二部分：高階嵌入式軟件棧的工程化與安全加固 本部分關注於構建可靠、安全且可維護的復雜嵌入式軟件係統，重點不在於應用層協議，而在於底層軟件基礎設施的健壯性。 2.1 內存管理與資源安全保障： 在資源受限設備上，內存泄漏和越界訪問是導緻係統崩潰和安全漏洞的主要原因。 嵌入式堆管理器（Heap Manager）的深度定製： 分析如dlmalloc、jemalloc等常見分配器的內部機製，並指導讀者根據目標硬件的內存布局和訪問模式，定製優化的分配策略（如池化分配、分離分配器）。 棧溢齣防禦與運行時內存檢查： 介紹如Stack Canaries、ASLR（在特定嵌入式平颱上的實現）、以及硬件輔助的內存保護技術（如ARM MTE – Memory Tagging Extension）。 2.2 嵌入式係統中的容器化與虛擬化技術： 探討在邊緣側如何利用輕量級隔離技術來提高軟件的模塊化、復用性和安全性。 Linux容器（LXC/Docker on ARM）： 分析在資源受限的SoC上運行容器的性能開銷與優化技巧，包括文件係統（OverlayFS/AUFS）的選擇、Cgroups對資源隔離的精細控製。 輕量級Hypervisor的應用： 介紹如Xen或定製化的Type-1 Hypervisor在安全關鍵（Safety-Critical）或安全相關（Security-Relevant）分區中的部署，實現硬隔離（Hardware Isolation）。 2.3 基於形式化方法的係統驗證與魯棒性設計： 針對高可靠性係統，引入形式化驗證的概念和工具鏈。 TLA+或Coq在協議驗證中的應用： 如何對關鍵的並發控製代碼（如鎖、信號量、分布式共識算法的邊緣實現）進行數學建模，確保其在所有邊界條件下的正確性。 故障注入測試（Fault Injection Testing）： 詳細介紹如何設計自動化測試平颱，模擬電源瞬變、內存位翻轉、總綫錯誤等，以評估係統在物理層故障下的恢復能力和魯棒性。 --- 第三部分：前沿邊緣計算的分布式同步與數據流編程模型 本部分超越瞭單個設備的範疇，探討如何構建由多個互聯智能設備組成的分布式邊緣計算集群，並高效地管理數據流和狀態同步。 3.1 邊緣計算中的數據一緻性模型與衝突解決： 在低帶寬、高延遲的邊緣網絡中，強一緻性（Strong Consistency）往往不可行。 CRDTs（Conflict-Free Replicated Data Types）的應用： 深入講解幾種核心CRDT類型（如G-Counter, OR-Set），並提供在傳感器數據聚閤或本地配置同步中的實際C++或Rust實現示例。 最終一緻性協議在邊緣的定製化： 探討如何基於Paxos/Raft的簡化版本（如Raft的分片或Quorum機製）來適應帶寬受限的邊緣節點，實現快速的局部狀態收斂。 3.2 麵嚮邊緣的數據流編程範式： 現代邊緣應用傾嚮於使用數據流圖來描述復雜的處理邏輯（數據捕獲、預處理、模型推理、結果反饋）。 Reactive Streams與背壓（Backpressure）機製： 詳細解析Reactive Programming模型，並重點講解如何在嵌入式流處理器中實現高效的背壓機製，防止高速采集節點淹沒低速推理節點。 TensorFlow Lite/PyTorch Mobile的運行時優化與圖編譯： 介紹如何使用更底層的編譯器（如TVM）對預訓練模型進行深度優化，生成高度定製化的、針對特定SoC指令集的運行時代碼，實現推理的低延遲化。 3.3 邊緣安全身份認證與輕量級加密加速： 強調在無中央服務器的邊緣環境中，設備間通信的安全保障。 零信任（Zero Trust）在邊緣網絡中的實現： 探討基於設備證書（如基於ECC的證書）的相互認證機製（Mutual TLS）。 硬件加密引擎的驅動與利用： 講解如何繞過標準操作係統API，直接利用SoC內置的AES/SHA/True Random Number Generator (TRNG) 硬件加速器，實現高效且抗側信道攻擊的加解密操作。 --- 本書的讀者群體需要具備紮實的C/C++或Rust編程基礎，熟悉Linux內核或RTOS的底層工作原理，並對現代處理器架構有深入的理解。本書不包含任何基礎的通信協議（如MQTT、HTTP）或初級傳感器接口（如I2C/SPI）的介紹，而是直接切入資源受限環境下的高階架構難題與係統性能極限的突破。

第一篇 自動化感測與智慧資料擷取應用
第1章 自動化感測與智慧資料擷取簡介
1.1 緒論
1.2 自動化感測簡介
1.3 控製器之資料擷取與控製介麵
1.4 智慧感測器與通訊介麵
1.5 章節簡介
第2章 接觸式開關型感測元件
2.1 簡介
2.2 微動開關之構造及工作原理
2.3 微動開關的應用
2.4 微動開關的其他應用
第3章 近接感測元件
3.1 簡介
3.2 近接感測原理
3.3 近接感測器的檢測特性
3.4 近接感測之應用
3.5 磁簧開關(Magnetic Reed Switch)
第4章 光電感測元件與開關
4.1 簡介
4.2 光敏電阻元件
4.3 光二極體
4.4 光電晶體
4.5 光電開關

第二篇 快速建立物聯網架構與Modbus 應(ADAM-4000、ADAM-6000 與WISE-4000)
第5章 ADAM / WISE 傢族介紹
5.1 ADAM-4000 係列(Serial)
5.2 ADAM6000 係列(Ethernet)
5.3 WISE-4000 産品係列
第6章 Modbus TCP/RTU 基礎介紹
6.1 RTU 係統架構圖
6.2 TCP 係統架構
6.3 Slaver 與Server 結構
第7章 ADAM-4000 係列
7.1 ADAM-4000 模組介紹
7.2 ADAM-4100 模組介紹
7.3 ADAM-4X00 選用注意事項
7.4 ADAM-4X00 初始化設定
7.5 使用Utility 設定ADAM4X
第8章 ADAM-6000 係列
8.1 ADAM-6000 模組介紹
8.2 ADAM-6200 模組介紹
8.3 ADAM-6X00 功能介紹
8.4 GCL 簡易入門介紹
8.5 Data Stream
8.6 Peer-to-Peer(P2P)
8.7 Access Control
8.8 密碼管理
8.9 網頁顯示
8.10 ASCII Code Command
第9章 WISE-4000 係列
9.1 WISE-4000 模組介紹
9.2 WISE-4012E 快速入門
9.3 WISE-4051 快速入門
第10章 ADAM. Net Class Library
10.1 使用Library 連接TCP 設備
10.2 使用Library 連接Serial 設備
第11章 使用Advantech Command 連接Serial 設備
第12章 ADAM-6200 REST
第13章 把資料上傳至Dropbox
第14章 資料上傳Private Server(私有網路)的設定

第三篇 綜閤應用篇
第15章 物聯網應用與智慧資料擷取動手做做看.
實習簡介
實習一：ADAM-6000 係列設備連綫和軟體安裝設定
實習二：運用ADAM-6224 之類比輸齣與ADAM-6217 之類比輸入連接
實習三：運用ADAM-6217 與類比輸齣感測器連接
實習四：運用ADAM-6250 之數位輸齣與ADAM-6250 之數位輸入連接
實習五：運用ADAM-6250 與乾接點數位輸齣感測器連接
實習六：運用ADAM-6250 與濕接點數位輸齣連接
實習七：運用ADAM-6250 之數位輸齣控製燈泡的亮暗
實習八：WISE-4000 係列設備連綫和設定
實習九：運用WISE-4012 與類比輸齣感測器連接
實習十：運用WISE-4012 之數位輸齣與WISE-4051 之數位輸入連接
實習十一：運用WISE-4051 與乾接點數位輸齣連接
實習十二：運用WISE-4051 與濕接點數位輸齣連接
實習十三：運用WISE-4012 之數位輸齣控製燈泡的亮暗
實習十四：運用WISE-4051 的RS-485 接口與溫度感測器連接
實習十五：運用ADAM-6217 和ADAM-6224 完成Peer to Peer 控製
實習十六：運用ADAM-6217 和ADAM-6224 完成圖像式邏輯條件(GCL)控製
實習十七：運用Data Stream 功能取得ADAM 係列産品的資料
實習十八：自行開發人機介麵與應用案例
附錄 監控人機介麵

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說實話，我本身就是個理論派，雖然經常接觸物聯網相關的技術，但總覺得在實際操作層麵，還是有那麼一點隔靴搔癢的感覺。坊間許多書籍，雖然概念講得很深，但一旦到瞭實操部分，就變得含糊不清，或者提供的範例代碼又臭又長，難以理解。這本書的「附範例光碟」這一項，對我來說簡直是神來之筆！這代錶著作者不僅在理論上有所建樹，更重要的是，他們願意將這些知識“落地”，提供可供讀者實際操作的範例。 我最期待的就是光碟裏提供的範例，能夠是那種可以“拿來即用”的，或者至少是“稍微修改就能跑”的。這樣一來，我就可以直接套用書中介紹的架構和代碼，去實現一些簡單的物聯網應用，然後在實踐中慢慢理解其背後的原理。這比單純地閱讀理論知識，要來得更直觀、更有效率。我希望範例能夠覆蓋到從硬件選擇、通信協議配置，到數據上傳、應用開發等各個環節，並且能有詳細的步驟說明和代碼注釋。這樣，即便是初學者，也能在光碟的輔助下，快速上手，建立起自己的第一個物聯網項目。

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我一直對“智慧資料擷取”這個概念感到著迷。畢竟，物聯網最終的目的不就是為瞭收集數據，然後從中發現價值，做齣更明智的決策嗎？但如何有效地、智慧地擷取這些數據，卻是一個大學問。我見過太多應用，隻是簡單地把傳感器數據往雲端丟，然後就束手無策瞭。這本書的副標題“智慧資料擷取應用”，就好像抓住瞭我的癢處。 我非常期待書中能夠探討一些進階的數據擷取技術，例如如何過濾掉無效數據、如何進行數據的預處理和清洗、如何利用機器學習或深度學習算法來識彆數據中的模式和異常。它會不會介紹一些常用的數據擷取框架或工具，並且提供如何在實際應用中配置和使用的指導？我希望它不僅僅是告訴我們“怎麼做”，更能讓我們理解“為什麼這麼做”，以及在不同的場景下，應該如何選擇最適閤的數據擷取策略。如果能有關於實時數據流處理、時序數據庫的應用，甚至是數據安全與隱私保護方麵的討論，那就更加完美瞭。

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這本書的標題一打齣來，就讓我這個在科技業打滾多年的老鳥眼睛一亮！「快速建立物聯網架構與智慧資料擷取應用」，這幾個字簡直是打中瞭我的痛點。我身邊不乏對物聯網躍躍欲試，但又被那看似復雜的技術門檻嚇退的朋友，每次他們問我該從何下手，我總覺得有些東西很難用三言兩語說清楚，往往需要鋪陳半天。這本書的齣現，就像是為這些徬徨的開發者和創客們點亮瞭一盞明燈。 尤其「快速建立」這四個字，對我們這種需要盡快將概念轉化為實際産品的工程師來說，簡直是天籟之音。要知道，在競爭激烈的市場裏，産品的迭代速度是關鍵。如果能有一本指導手冊，能夠係統性地帶領我們從零開始，一步步構建齣穩固的物聯網基礎架構，並且還能實際操作，那絕對能大大縮短開發周期，降低試錯成本。而「智慧資料擷取應用」更是直指物聯網的核心價值——如何從海量的數據中挖掘齣有用的信息，並將其轉化為有價值的應用。這不僅是技術上的挑戰，更是商業上的機遇。我非常期待書中能夠深入淺齣地講解如何設計和實現這些數據擷取與分析的流程，特彆是針對一些常見的應用場景，例如智慧傢居、工業自動化，或是智慧農業等，都能有具體的案例說明。

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我算是個比較注重實用的讀者，對於那些隻會講概念、講理論的書籍，我通常不太感興趣。我更喜歡那種能夠提供具體方法、工具，並且能指導我一步步去完成某項任務的書。這本書的標題，特彆是“附範例光碟”這一項，讓我覺得作者非常有誠意，也很有心。這代錶著他們不僅僅是在“教”我們，更是在“帶”我們。 我希望這本書的範例能夠貼近實際應用，而不是那種過於理想化、脫離現實的“玩具”項目。例如，如果能有結閤常見傳感器（如溫濕度、光照、氣體傳感器等）來構建環境監測係統的範例，或者利用樹莓派、Arduino等開發闆來實現簡單的智能控製功能的範例，那就非常棒瞭。另外，我也希望這些範例能夠提供清晰的電路連接圖、詳細的代碼說明，以及在部署和運行過程中可能遇到的問題及解決方法。總而言之，我希望這本書能夠讓我“動手”，並且在“動手”的過程中，真正地掌握物聯網架構的搭建和智慧資料擷取的技巧。

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我一直覺得，物聯網的學習麯綫相當陡峭，尤其是在初期，要掌握各種硬件平颱、通信協議、雲端服務，以及各種開發工具，確實需要花費不少時間和精力。市麵上很多關於物聯網的書籍，要麼過於理論化，要麼隻聚焦於某個特定領域，而這本書的標題——「快速建立物聯網架構」，聽起來就充滿瞭“整閤”與“效率”的意味。我非常好奇，它會如何將看似分散的物聯網技術，巧妙地整閤起來，形成一個清晰、可行的架構藍圖。 我特彆想知道，書中對於“架構”的定義是什麼？是偏嚮於平颱化的解決方案，還是更側重於一種通用的設計原則？它會介紹不同類型的物聯網架構（例如：邊緣計算架構、雲端中心化架構等）的優缺點，以及如何在實際項目中根據需求進行選擇和優化嗎？更重要的是，它如何做到“快速建立”？是否提供瞭一些模型、模闆，或是高度抽象化的組件，讓讀者能夠快速地組裝齣符閤自己需求的物聯網係統？我對這部分的內容充滿瞭期待，希望能從中找到一套行之有效的方法論，能夠幫助我快速搭建起穩定、可擴展的物聯網基礎。