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本书由浅入深地分析ZigBee、BLE和Wi-Fi短距离无线通信技术，并利用这三种短距离无线通信技术进行应用开发。本书先进行理论学习，在学习完理论知识之后再进行案例开发；针对每个案例，本书均给出了贴近社会和生活的开发场景、详细的软/硬件设计和功能实现过程；*后将理论学习和开发实践结合起来。本书配有完整的开发代码，读者可以在代码的基础上快速地进行二次开发。

第1章 物联网短距离无线通信技术开发基础 1

1.1 物联网概述 1

1.1.1 物联网的基本概念 2

1.1.2 物联网的重点发展领域 4

1.1.3 物联网中常用的技术 5

1.1.4 无线通信技术概述 6

1.2 短距离无线通信技术 8

1.2.1 常用的短距离无线通信技术及应用场景 8

1.2.2 短距离无线通信技术的学习路线、开发平台和开发环境 11

1.2.3 小结 19

1.2.4 思考与拓展 19

第2章 ZigBee无线通信技术应用开发 21

2.1 ZigBee无线通信技术开发基础 21

2.1.1 学习与开发目标 22

2.1.2 原理学习：ZigBee网络 22

2.1.3 开发实践：构建智慧农业系统 25

2.1.4 小结 27

2.1.5 思考与拓展 27

2.2 ZigBee开发平台和开发工具 28

2.2.1 学习与开发目标 28

2.2.2 原理学习：CC2530和ZigBee协议栈 28

2.2.3 开发实践：构建ZigBee网络 43

2.2.4 小结 47

2.2.5 思考与拓展 47

2.3 ZigBee协议栈解析与应用开发 47

2.3.1 学习与开发目标 48

2.3.2 原理学习：ZStack协议栈 48

2.3.3 开发实践：构建智慧农业系统 64

2.3.4 小结 79

2.3.5 思考与拓展 79

2.4 ZigBee农业光照度采集系统开发与实现 79

2.4.1 学习与开发目标 79

2.4.2 原理学习：ZigBee采集类程序接口 80

2.4.3 开发实践：农业光照度采集系统设计 88

2.4.4 小结 100

2.4.5 思考与拓展 101

2.5 ZigBee农业遮阳系统开发与实现 101

2.5.1 学习与开发目标 101

2.5.2 原理学习：ZigBee控制类程序接口 102

2.5.3 开发实践：ZigBee农业遮阳系统设计 106

2.5.4 小结 114

2.5.5 思考与拓展 114

2.6 ZigBee农业报警系统开发与实现 114

2.6.1 学习与开发目标 115

2.6.2 原理学习：ZigBee安防类程序接口 115

2.6.3 开发实践：ZigBee农业报警系统设计 119

2.6.4 小结 126

2.6.5 思考与拓展 126

第3章 BLE无线通信技术应用开发 127

3.1 BLE无线通信技术开发基础 128

3.1.1 学习与开发目标 128

3.1.2 原理学习：低功耗蓝牙 128

3.1.3 开发实践：构建智能家居系统 135

3.1.4 小结 136

3.1.5 思考与拓展 136

3.2 BLE无线通信技术开发平台和开发工具 136

3.2.1 学习与开发目标 137

3.2.2 原理学习：CC2540和BLE协议栈 137

3.2.3 开发实践：构建BLE网络 146

3.2.4 小结 150

3.2.5 思考与拓展 150

3.3 BLE协议栈解析与应用开发 150

3.3.1 学习与开发目标 151

3.3.2 原理学习：BLE协议栈工作原理 151

3.3.3 开发实践：构建BLE智能家居系统 163

3.3.4 小结 173

3.3.5 思考与拓展 174

3.4 BLE智能家居湿度采集系统开发与实现 174

3.4.1 学习与开发目标 174

3.4.2 原理学习：BLE采集类程序接口 174

3.4.3 开发实践：智能家居湿度采集系统设计 182

3.4.4 小结 189

3.4.5 思考与拓展 189

3.5 BLE智能家居灯光控制系统开发与实现 189

3.5.1 学习与开发目标 190

3.5.2 原理学习：BLE控制类程序接口 190

3.5.3 开发实践：智能家居灯光控制系统设计 193

3.5.4 小结 200

3.5.5 思考与拓展 200

3.6 BLE智能家居门磁报警系统开发与实现 200

3.6.1 学习与开发目标 200

3.6.2 原理学习：BLE安防类程序接口 201

3.6.3 开发实践：BLE智能家居门磁报警系统设计 204

3.6.4 小结 211

3.6.5 思考与拓展 211

第4章 Wi-Fi无线通信技术应用开发 213

4.1 Wi-Fi无线通信技术开发基础 213

4.1.1 学习与开发目标 213

4.1.2 原理学习：Wi-Fi无线通信技术原理 214

4.1.3 开发实践：构建Wi-Fi智能家居系统 219

4.1.4 小结 220

4.1.5 思考与拓展 220

4.2 Wi-Fi无线通信技术开发平台与开发工具 221

4.2.1 学习与开发目标 221

4.2.2 原理学习：CC3200及其Wi-Fi协议栈 221

4.2.3 开发实践：构建Wi-Fi网络 234

4.2.4 小结 237

4.2.5 思考与拓展 238

4.3 Wi-Fi协议栈解析与应用开发 238

4.3.1 学习与开发目标 238

4.3.2 原理学习：Wi-Fi协议栈 238

4.3.3 开发实践：构建Wi-Fi智能家居系统 245

4.3.4 小结 251

4.3.5 思考与拓展 251

4.4 Wi-Fi智能家居环境信息采集系统开发与实现 251

4.4.1 学习与开发目标 252

4.4.2 原理学习：Wi-Fi采集类程序接口 252

4.4.3 开发实践：Wi-Fi智能家居环境信息采集系统设计 261

4.4.4 小结 268

4.4.5 思考与拓展 268

4.5 Wi-Fi智能家居饮水机控制系统开发与实现 268

4.5.1 学习与开发目标 269

4.5.2 原理学习：Wi-Fi控制类程序接口 269

4.5.3 开发实践：Wi-Fi智能家居饮水机控制系统设计 274

4.5.4 小结 281

4.5.5 思考与拓展 281

4.6 Wi-Fi智能家居安防系统开发与实现 281

4.6.1 学习与开发目标 281

4.6.2 原理学习：Wi-Fi安防类程序接口 282

4.6.3 开发实践：智能家居安防系统设计 287

4.6.4 小结 294

4.6.5 思考与拓展 294

第5章 物联网综合应用开发 295

5.1 物联网综合项目开发平台 295

5.1.1 学习与开发目标 295

5.1.2 原理学习：智云物联平台开发基础 296

5.1.3 开发实践：智云物联应用项目的发布 300

5.1.4 小结 308

5.1.5 思考与拓展 308

5.2 物联网通信协议 308

5.2.1 学习与开发目标 309

5.2.2 原理学习：ZXBee通信协议 309

5.2.3 开发实践：ZXBee通信协议分析 313

5.2.4 小结 315

5.2.5 思考与拓展 316

5.3 物联网应用开发接口 316

5.3.1 学习与开发目标 316

5.3.2 原理学习：物联网应用开发接口 317

5.3.3 开发实践：仓库环境管理系统 331

5.3.4 小结 335

5.3.5 思考与拓展 336

参考文献 337

廖建尚，男，副教授，毕业于广东工业大学通信与信息系统专业，硕士，先任职于广东交通职业技术学院。长期从事物联网技术的开发和教学工作。

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前言

近年来，物联网、移动互联网、大数据和云计算的迅猛发展，逐步改变了社会的生产方式，大大提高了生产效率和社会生产力。工业和信息化部发布的《物联网发展规划（2016—2020年）》总结了“十二五”规划中物联网发展所获得的成就，并分析了“十三五”期间面临的形势，明确了物联网的发展思路和目标，提出了物联网发展的6大任务，分别是强化产业生态布局、完善技术创新体系、推动物联网规模应用、构建完善标准体系、完善公共服务体系、提升安全保障能力；提出了4大关键技术，分别是传感器技术、体系架构共性技术、操作系统，以及物联网与移动互联网、大数据融合关键技术；提出了6大重点领域应用示范工程，分别是智能制造、智慧农业、智能家居、智能交通和车联网、智慧医疗和健康养老，以及智慧节能环保；指出要健全多层次多类型的物联网人才培养和服务体系，支持高校、科研院所加强跨学科交叉整合，加强物联网学科建设，培养物联网复合型专业人才。该发展规划为物联网发展指出了一条鲜明的道路，同时也表明了我国在推动物联网应用方面的坚定决心，相信物联网规模会越来越大。本书详细阐述了ZigBee、BLE和Wi-Fi物联网短距离无线通信技术，提出了案例式和任务式驱动的开发方法，旨在大力推动物联网人才的培养。

物联网系统涉及的短距离无线通信技术有很多，包括ZigBee、BLE和Wi-Fi短距离无线通信技术。本书将详细分析这三种短距离无线通信技术，理论知识点清晰，每个知识点都附上一个开发案例，利用贴近社会和生活的案例，由浅入深地介绍各种短距离无线通信技术。每个案例均有完整的理论知识和开发过程实践，分别是深入浅出的原理学习、详细的软/硬件设计和功能实现过程，以及总结拓展。每个案例均附上完整的开发代码，读者可在代码的基础上进行快速二次开发，能方便将其转化为各种比赛和创新创业的案例，不仅为高等院校相关专业师生提供教学案例，也可以为工程项目开发提供较好的参考资料。

第1章引导读者初步认识物联网和短距离无线通信技术，了解物联网的概念和常用技术，分析物联网重点发展领域，概述物联网短距离无线通信技术，并进一步了解ZigBee、BLE和Wi-Fi短距离无线通信技术的应用和基本特征。

第2章学习ZigBee短距离无线通信技术，先学习ZigBee无线通信技术开发基础，分析了ZigBee的特点、应用、架构，并且学习ZigBee开发平台和开发工具，掌握各种协议工具及调试工具的使用，接着学习ZigBee协议栈解析与应用开发，通过分析源代码学习物联网开发框架，后通过三个开发案例：ZigBee农业光照度采集系统、ZigBee农业遮阳系统和ZigBee农业报警系统，掌握ZigBee采集类程序开发接口、控制类程序开发接口和安防类程序开发接口。

第3章学习BLE短距离无线通信技术，先学习BLE无线通信技术开发基础，分析了BLE的特点、应用、架构，并且学习BLE开发平台和开发工具，掌握各种协议工具及调试工具的使用，接着学习BLE协议栈解析与应用开发，通过分析源代码学习物联网开发框架，后通过三个开发案例：BLE智能家居湿度采集系统、BLE智能家居灯光控制系统和BLE智能家居门磁报警系统，掌握BLE采集类程序开发接口、控制类程序开发接口和安防类程序开发接口。

第4章学习Wi-Fi短距离无线通信技术，先学习Wi-Fi无线通信技术开发基础，分析了Wi-Fi的特点、应用、架构，并且学习Wi-Fi开发平台和开发工具，掌握各种协议工具及调试工具的使用，接着学习Wi-Fi协议栈解析与应用开发，通过分析源代码学习物联网开发框架，后通过三个开发案例：Wi-Fi智能家居环境信息采集系统、Wi-Fi智能家居饮水机控制系统和Wi-Fi智能家居安防系统，掌握Wi-Fi采集类程序开发接口、控制类程序开发接口和安防类程序开发接口。

第5章进行物联网综合应用开发，先学习物联网综合项目开发平台，介绍物联网开发平台架构、物联网虚拟化技术、物联网平台线上应用项目的发布，接着学习物联网通信协议，掌握基础通信协议的使用与分析，后学习物联网应用开发接口，分析物联网平台应用程序编程接口，了解传感器的硬件SensorHAL层、Android库、Web JavaScript库等应用程序接口，并且通过仓库环境管理系统实现物联网的驱动程序开发、Android应用开发和Web应用开发。

本书特色有：

（1）理论知识和案例实践相结合。将常见的短距离无线通信技术和生活中实际案例结合起来，边学习理论知识边开发，快速深刻掌握物联网短距离无线通信技术。

（2）案例开发。抛去传统的理论学习方法，选取生动的案例将理论与实践结合起来，通过理论学习和开发实践，快速入门，提供配套PPT，由浅入深掌握物联网短距离无线通信技术。

（3）提供综合性项目。综合性项目为读者提供软/硬件系统的开发方法，有需求分析、项目架构、软/硬件设计等方法，在提供案例的基础上可以快速进行二次开发，并可很方便地将其转化为各种比赛和创新创业的案例，也可以为工程项目开发提供较好的参考资料。

本书在编写过程中，借鉴和参考了国内外专家、学者、技术人员的相关研究成果。我们尽可能按学术规范予以说明，但难免有疏漏之处，在此谨向有关作者表示深深的敬意和谢意，如有疏漏，请及时通过出版社与我们联系。

本书的出版得到了广东省自然科学基金项目（2018A030313195）、广东省高校省级重大科研项目（2017GKTSCX021）、广东省科技计划项目（2017ZC0358）和广州市科技计划项目（201804010262）的资助。感谢中智讯（武汉）科技有限公司在本书编写过程中提供的帮助，特别感谢电子工业出版社的编辑在本书出版过程中给予的大力支持。

本书涉及的知识面较广，限于时间仓促，以及作者的水平和经验，疏漏之处在所难免，恳请专家和读者批评指正。

作  者  

2019年8月