本书帮助读者了解物联网设备背后的技术细节。本书不仅提供了物联网的概述，还提供了构建和维护嵌入式系统所需的代码、版本控制和缺陷跟踪等方面的良好实践。本书首先介绍了互联网和万维网的历史，然后介绍了现代CPU和操作系统，最后深入研究了物联网的核心领域，包括有线网络和无线网络、数字滤波器、嵌入式系统和网络化系统的安全性，以及工业4.0统计过程控制。本书适用于准备进军嵌入式领域或者正在使用嵌入式系统的软件开发人员。
无
物联网已经出现，很快将有500亿台设备被“连接”。这就提出了一个问题：谁来对这些设备进行编程？
在“StackOverflow”2018年的一项重大调查中，10万名参与调查者有5.2%的人声称自己在使用嵌入式应用程序或设备，这一比例是2016年同一调查的两倍，要吸引余下94.8%的人中的开发人员仍有很大的潜力。
这些开发人员除了要掌握基本的编程技能，还要进军大量的新领域。
VDC Research发布的《2018年物联网开发者/工程师普查与分析》（2018 IoT Developer/Engineer Census and Analysis）指出，“在工程公司寻找具备领域特定技能和云/IT技能、能够构建互连解决方案和应用程序的‘多面手’物联网开发者的同时，传统工程师的增长和需求已经放缓。”
本书旨在为读者提供上述的众多技能。作者以结构化的方式展示了相关领域全面深入的基础知识。这为读者打下了一个坚实的基础，所有分散的Web细节都可以附加到这个基础之上。
在这本书中，作者非正式而中肯地总结了自己30多年来私营企业工作和大学教学的实践经验。
本版的新颖之处
与上一版相比，本书在“物联网技术”部分增加了两章。其中一章与互联网安全有关，这或许并不令人意外，因为随着物联网规模的增长，互联网安全问题越来越重要。另一章是统计过程控制（SPC），增加这一章用户可能不太理解。然而，正如本书第1章所介绍的，SPC是“工业4.0”的重要组成部分，这是一个与物联网密切相关的术语。
除了新增这两章之外，本书还对现有的章节进行了更新。“进程”章节已经被更改为“代码维护”，新引入的章节内容还有 Yocto，尤其引入了git，其他章节也做了类似的更改。就篇幅而言，这个版本比上一个版本增加了一半以上。
网络部分的Wireshark屏幕截图更加易于阅读，同时大量新的图片和表格也提升了阅读体验。
本书第3版由De Gruyter出版。这意味着在内容、印刷和设计方面有数不胜数的改进。许多细节更新到2018年的新进展，而Python现已成为仿真的核心语言。
致谢
非常感谢Stuart Douglas发现了本书，并将这本书带入De Gruyter家族。感谢我的编辑Jeffrey Pepper耐心审查了本书，他发现我过度使用了“首字母大写”和连字符。Jeffrey对文本和图片进行了许多改进，改善了阅读体验。同样，我要感谢Paul Cohen对技术的深入审校。最后，感谢家人的耐心倾听，并感谢他们容忍我长时间待在电脑前面工作。
Klaus Elk
计算机\嵌入式编程
据保守估计，物联网将是一个巨大的市场，这个市场中需要创新，也需要大量的编程人员。挑战在于物联网编程涉及的知识领域众多。本书将为程序员提供嵌入式编程的基础知识，并使他们能够充分发挥自己的潜力。
本书帮助读者了解物联网设备背后的技术细节，书中提供了物联网的概述、嵌入式系统设计的参数，以及构建和维护一个嵌入式系统所需的代码、版本控制和缺陷跟踪方面的良好实践。
在介绍了互联网和万维网的历史之后，本书介绍了现代CPU和操作系统。然后，作者深入研究了物联网的核心领域，包括：
有线网络和无线网络
数字滤波器
嵌入式和网络化系统的安全性
工业4.0统计过程控制
本书适用于准备进军嵌入式领域的软件开发人员，也适用于正在使用嵌入式系统的开发人员。
[丹麦]克劳斯·埃尔克（Klaus Elk） 著：克劳斯·埃尔克（Klaus Elk）于1984年毕业于丹麦技术大学，获得电子学专业理学硕士学位，毕业论文《时滞光谱法》是一项数字信号处理工程。两年后，他获得了经济学(市场营销)学士学位。此后，他主要从事私营企业的电信、医疗电子和音响振动方面的工作。与此同时，他在丹麦技术大学任教，教授课程包括面向对象编程和互联网协议栈。最近，他获得了“迷你MBA”学位，并在次年参加了“董事会成员大师班”。现在他在一家公司担任仪器仪表研发经理。
2019注定是不平凡的一年，在这一年中，中国三大运营商和中国广播电视网络有限公司正式获5G商用牌照，中国由此进入5G商用元年。5G时代已经来临，万物互联不再是空中楼阁，物联网开始盛行，物理设备不再冷冰冰，物理世界和数字世界深度融合，行业边界越来越模糊，人类将进入全新的智能时代。在此背景下，对传统IT工程师的需求放缓，而对物联网开发者的需求呈井喷式增长。
本书将为你成长为物联网开发者提供强力支持。本书是作者30多年来在企业和大学关于物联网编程方面的经验总结，系统全面地展示了物联网编程的方方面面，涉及物联网生态下的基本体系、最佳实践和物联网技术。
本书的翻译得到了同行、老师、学生和朋友的帮助及鼓励，在此表示真挚的谢意。译稿力求忠于原著，但限于译者水平，加上时间仓促，译文中难免有疏漏之处，敬请读者批评指正。
译者
2019年7月于云南曲靖
译者序
前言
第1章 引言 1
1.1互联网的故事 1
1.2云 2
1.3物联网 3
1.4物联网相关术语 4
第一部分 基本体系
第2章 如何选择操作系统 8
2.1无操作系统和严格的轮询 9
2.2协程 12
2.3中断 12
2.4小型实时内核 14
2.5非抢占式操作系统 16
2.6完整的操作系统 18
2.7开源、GNU许可和Linux 20
2.8操作系统结构 22
2.9扩展阅读 22
第3章 使用哪个CPU 24
3.1概述 24
3.2CPU核心 26
3.3CPU架构 27
3.4字长 29
3.5内存管理单元 30
3.6RAM 30
3.7缓存 30
3.8EEPROM和闪存 31
3.9浮点运算器 31
3.10DSP 32
3.11加密引擎 32
3.12升级路径 32
3.13第二来源 33
3.14价格 33
3.15出口控制 33
3.16RoHS合规性 34
3.17评估板 34
3.18工具链 35
3.19基准测试 35
3.20功耗 36
3.21JTAG调试器 36
3.22外设 36
3.23自制或外购 40
3.24扩展阅读 42
第二部分 最佳实践
第4章 软件架构 44
4.1性能设计 44
4.2从零开始的恐惧 46
4.3分层 47
4.4不仅仅是API——还有更多的文件 48
4.5对象模型（包含层次结构） 49
4.6案例：CANOpen 49
4.7消息传递 51
4.8中间件 52
4.9案例：LAN-XI的架构重用 52
4.10理解C语言 54
4.11扩展阅读 56
第5章 调试工具 58
5.1模拟器 58
5.2在线仿真器 59
5.3后台或JTAG调试器 59
5.4目标的替代品 60
5.5调试器 60
5.6strace 62
5.7调试时不使用特殊工具 63
5.8监控消息 64
5.9测试流量 64
5.10扩展阅读 68
第6章 代码维护 70
6.1穷人备份 70
6.2版本控制及git 71
6.3构建和虚拟化 75
6.4静态代码分析 77
6.5检查 78
6.6跟踪缺陷和特性 79
6.7白板 82
6.8文档 82
6.9Yocto 82
6.10OpenWRT 84
6.11扩展阅读 85
第三部分 物联网技术
第7章 网络 88
7.1互联网协议简介 88
7.2瑟夫和卡恩：互联网是网中网 88
7.3数据包的生命周期 89
7.4数据包之前的生命周期 95
7.5获取IP地址 98
7.6DHCP 99
7.7网络掩码、CIDR和特殊范围 101
7.8保留的IP范围 102
7.9 NAT 102
7.10DNS 103
7.11引入 HTTP 105
7.12REST 107
7.13Windows下IPv4的TCP套接字 109
7.14IP分片 116
7.15引入IPv6地址 118
7.16Linux下IPv6的TCP套接字 120
7.17数据传输 125
7.18UDP套接字 128
7.19案例：IPv6上的UDP 130
7.20应用层协议 133
7.21套接字API的替代品 136
7.22以太网电缆 137
7.23物理层的问题 139
7.24扩展阅读 140
第8章 网络工具 141
8.1查找IP地址 141
8.2交换机作为一种工具 143
8.2.1镜像 143
8.2.2统计 144
8.2.3模拟丢帧 145
8.2.4暂停帧 145
8.3tap 146
8.4SNMP 147
8.5Wireshark 148
8.6网络命令 149
8.7扩展阅读 149
第9章 无线网络 151
9.1引言 151
9.2Wi-Fi基础 154
9.3接入点作为中继器 155
9.4如何计算速度 157
9.5案例：Wi-Fi数据传输 159
9.6案例：信标 161
9.7案例：奇怪的滞后 163
9.8聚合帧 164
9.9信道评估 166
9.10低功耗蓝牙 167
9.11认证 169
9.12扩展阅读 170
第10章 安全 171
10.1引言 171
10.2黑客的目标 173
10.3网络安全概念 174
10.4散列函数 176
10.5对称密钥加密 177
10.6 案例：Enigma 178
10.7非对称密钥加密 179
10.8数字签名 181
10.9证书 182
10.10消息认证码 183
10.11nonce 184
10.12安全的套接字通信 185
10.13OpenSSL 187
10.14案例：心血漏洞 188
10.15案例：Wi-Fi安全 189
10.16软件加密库 191
10.17可信平台模块 192
10.18嵌入式系统 193
10.19嵌入式系统中的漏洞 194
10.20出口管制 197
10.21扩展阅读 199
第11章 数字滤波器 201
11.1数字化的原因 201
11.2为何需要滤波器 202
11.3采样频率 203
11.4时域和频域 203
11.5模拟和数字定义 205
11.6更多的二元性 206
11.7表现良好的系统 212
11.8IIR滤波器基础知识 213
11.9IIR的实现 214
11.10FIR滤波器基础知识 217
11.11FIR的实现 220
11.12动态范围与精度 222
11.13整数 222
11.14定点运算 224
11.15Q记号和乘法 225
11.16除法 226
11.17BCD 226
11.18扩展阅读 227
第12章 统计过程控制 228
12.1简介 228
12.2重要术语 231
12.3控制图 231
12.4查找控制限制 233
12.5子组 236
12.6案例：绝缘板 236
12.7EWMA控制图 240
12.8过程能力指数 240
12.9扩展阅读 241
后记 242
