物聯網Python整合實戰

推薦序

前幾年引進了Chris Anderson 的《創客：新工業革命》。自此開始流行起「創客」風潮。「創客」這個詞果真是一個洋氣的舶來品，很多人把它視為硬體創業的預備役。但是大洋彼岸原生地的人們倒是樸實得可愛：織個毛衣，弄個室內蔬菜棚。高科技類的自然少不了亂玩一下機床，焊一塊板子，這更像是一種DIY 的懷舊文化：更加純粹和快樂。做一名純粹的創客並不容易，畢竟要抽出一定的時間和精力。直到現在我依然惦記著自己那台完成一半的 3D 粉末印表機，而它就靜靜地躺在儲物箱裡。當時的我已經開始為創業做前期準備，但商業專案和自己在創客空間玩的東西無關，終究自娛自樂和商業是有差別的。

遇見 Allan 的時候，他也在努力從創客轉變成創業者。我很驚詫於他雖然技術嫻熟，也曾負責NXP 產品技術與市場，卻依然對技術保持著孩童般的初心。離開NXP 後，Allan 決定成為一名自由業者。靠著紮實的技術，從前端到後台，從硬體到軟體，他一個人做起物聯網的專案和產品。我們時不時線上談論可行的產品和市場策略，雖然我對硬體不熟悉，但是由於自己當時就職於PTC，擁有些許物聯網後台軟體的認知，就這樣我們相互參照著學習，並努力將其付諸實作。

2015 年5 月，我離開PTC 並投身於機器視覺領域的創業，但依然保有對物聯網的熱情，尤其關注工業物聯。 Allan 則在這幾年的實作中累積了全端開發的經驗。終於有一天，他覺得是時候將他獨自一人的全端開發經驗記錄下來，並傳播給這個領域的開發者。我自然非常支持他，但是獨自寫一本技術類的書，這是多大的考驗！之後和 Allan 的交流變少了，半年後，這本書的初稿終於紮紮實實地完成了。

創業者和分析師們總愛重複地問一個問題：物聯網的風口(趨勢)有沒有來？我們很難精準地去預判某個時間節點，假如物聯網是一個不遠不近的方向，我們當下唯一能夠做的便是順著產業的脈搏而跳動。類比一下 PC 和行動網際網路，我們依然處於物聯網大規模商業化的早期，但是最後會迎來萬物互連。讓我激動的是萬物互連的基礎架構成熟後，在各個企業以及各個利基市場將湧現出各種「新物種」，推動著商業和產業進一步提高效率、打破邊界。對希望投身於這個業界的技術人員來說，應該儘量拋棄這些華麗的時髦術語，回歸技術本身。這本書平實地記錄讀者需要了解和掌握的基礎知識；與此同時，它從單一語言全端開發的概念出發整理了一個完整的流程，全域觀的整理能夠更進一步地幫助技術人員去了解技術的本質。

技術總是在高速地發展，書本記載的技能需要不斷地升級更新。但是我能感受到 Allan 更希望傳達的創客精神。創客願意從零開始建一棟樓，他們或許不能建成一座摩天大廈，但至少也會築成一幢別具一格的小樓房。這種純粹的樂趣只有從動手實作中才體會得出來。但人們的生活節奏總是很匆忙，有這麼一本類似「寶典」的書，可以加快讀者動手的速度和效率。但願您能享受從零開始架設一個物聯網專案或產品的過程。

推薦序

前幾年引進了Chris Anderson 的《創客：新工業革命》。自此開始流行起「創客」風潮。「創客」這個詞果真是一個洋氣的舶來品，很多人把它視為硬體創業的預備役。但是大洋彼岸原生地的人們倒是樸實得可愛：織個毛衣，弄個室內蔬菜棚。高科技類的自然少不了亂玩一下機床，焊一塊板子，這更像是一種DIY 的懷舊文化：更加純粹和快樂。做一名純粹的創客並不容易，畢竟要抽出一定的時間和精力。直到現在我依然惦記著自己那台完成一半的 3D 粉末印表機，而它就靜靜地躺在儲物箱裡。當時的我已經開始為創業做前期準備，但商業專案和自己在創...

前言

01 | 物聯網簡介
1.1 物聯網定義
1.2 物聯網發展趨勢
1.3 物聯網應用與技術
1.4 本章小結

02 | Python 語言基礎
2.1 Python 的由來與特徵
2.2 Python 與物聯網開發
2.3 取得Python 資源
2.4 Python 解譯器執行環境
2.5 Python 類型與語法
2.6 Python 標準函數庫概覽
2.7 本章小結

03 | Python 語言進階
3.1 HOWTO：常見工作和解決方案
3.2 HOWTO：函數式程式設計
3.3 HOWTO：平行處理執行模型
3.4 HOWTO：日期與時間
3.5 Python 版本移轉
3.6 其他常見技巧
3.7 Python 與其他語言
3.8 Python 語言擴充
3.9 Python 加速
3.10 本章小結

04 | 嵌入式系統開發
4.1 嵌入式系統硬體分類
4.2 電路原型設計
4.3 常見嵌入式微處理器（MCU）
4.4 常見嵌入式處理器和主機板
4.5 常見感測器和執行器
4.6 物聯網通訊積體電路
4.7 嵌入式系統開發語言演進
4.8 C/C++ 的程式設計模式和技巧
4.9 開發生態選擇
4.10 常見作業系統
4.11 物聯網中介軟體
4.12 物聯網安全性
4.13 裝置軔體更新
4.14 各種序列埠實現聯網
4.15 本章小結

05 | 裝置連接和程式設計介面
5.1 裝置連接概述
5.2 連接能力整理
5.3 Linux 檔案系統
5.4 平行介面
5.5 序列介面
5.6 USB 匯流排
5.7 Linux 網路裝置驅動
5.8 工業匯流排
5.9 本章小結

06 | 嵌入式Python 虛擬機器
6.1 嵌入式高階語言平台大薈萃
6.2 前一代Python 虛擬機器
6.3 深嵌入式Python 平台
6.4 PyMite
6.5 VIPER/Zerynth
6.6 MicroPython
6.7 Linux 與Python
6.8 本章小結

07 | Python 應用APP
7.1 以字元為基礎的人機界面
7.2 桌面GUI 開發
7.3 本機Web GUI
7.4 本機可執行檔
7.5 行動APP 開發
7.6 本章小結

08 | Python 開發輔助支援
8.1 物聯網開發需要不斷最佳化
8.2 專屬小工具
8.3 原型驗證
8.4 程式產生器
8.5 軟體測試
8.6 文件產生器
8.7 文件操縱
8.8 國際化與當地語系化
8.9 設定管理
8.10 資料與素材處理
8.11 通訊封包分析
8.12 與Arduino/mbed 相關的Python 套件
8.13 虛擬儀器
8.14 3D/VR/AR
8.15 本章小結

09 | 物聯網伺服器端設計
9.1 物聯網計算模型
9.2 物聯網與網際網路設計異同
9.3 物聯網閘道與邊緣伺服器
9.4 物聯網裝置連線協定
9.5 高可用性與高平行處理性
9.6 業務與資料融合
9.7 Web 開發架構
9.8 物聯網安全
9.9 伺服器發佈
9.10 伺服器運行維護
9.11 物聯網系統設計實作
9.12 本章小結

10 | 融合應用與資料分析
10.1 物聯網是可程式化的
10.2 資料統計、分析和採擷
10.3 擷取整理自有資料
10.4 擷取協力廠商資料
10.5 資料分析
10.6 資料視覺化
10.7 本章小結

A 推薦書目與結束語
A.1 推薦書目
A.2 友情提示
A.3 供應商和生態鏈平台
A.4 對傳統企業的期望
A.5 對自己的期待
A.6 教學相長
A.7 結束語
A.8 作者聯絡方式

前言

01 | 物聯網簡介
1.1 物聯網定義
1.2 物聯網發展趨勢
1.3 物聯網應用與技術
1.4 本章小結

02 | Python 語言基礎
2.1 Python 的由來與特徵
2.2 Python 與物聯網開發
2.3 取得Python 資源
2.4 Python 解譯器執行環境
2.5 Python 類型與語法
2.6 Python 標準函數庫概覽
2.7 本章小結

03 | Python 語言進階
3.1 HOWTO：常見工作和解決方案
3.2 HOWTO：函數式程式設計
3.3 HOWTO：平行處理執行模型
3.4 HOWTO：日期與時間
3.5 Python 版本移轉
3.6 其他常見技巧
3.7 Python 與其他語言
3.8 Python 語言擴充
3.9 Python 加速
3.10 本章小...