Книга Arduino, датчики и сети для связи устройств

Название: Arduino, датчики и сети для связи устройств
Автор: Том Иго
Страниц: 544
Формат: DJVU
Размер: 264 Мб
Качество: Отличное
Язык: Русский
Жанр: учебное пособие по Arduino
Год издания: 2015
Эта книга писалась для тех, кто хочет наделить вещи способностью взаимодействовать друг с другом. Например, для преподавателя естественных наук,
который намерен показать своим ученикам, как отслеживать погодные условия одновременно в нескольких местах школьного округа. Или для скульптора, желающего заполнить помещение координированно движущимися механическими скульптурами. Или для дизайнера, которому необходимо быстро создавать макеты новых продуктов, моделируя как их форму, так и функции. Или же для обладателя кота, который любит наблюдать за своим питомцем, даже когда находится вне дома. В общем, книга предназначена быть начальным пособием для людей, обладающих ограниченным техническим опытом, но имеющих большой заряд энтузиазма и желающих успешно воплощать в жизнь интересующие их проекты.
Основными инструментами, потребными нам для изучения материала книги, будут персональные компьютеры, веб-серверы и микроконтроллеры — крошечные компьютеры, встроенные во все возрастающее число повседневных устройств. За последнее десятилетие микроконтроллеры и средства для их программирования прошли путь от устройств для посвященных к распространенным, легко используемым инструментам. С устройствами, которые десять лет тому назад ставили в тупик аспирантов, сегодня легко обращаются учащиеся начальных школ.
В последнее время люди, использующие микроконтроллеры в своих устройствах, проявляют все большее желание наделить эти устройства возможностями не только воспринимать окружающий мир и управлять им, но также сообщать другим подобным устройствам о том, что они воспринимают и чем управляют. Если вы скомпоновали что-либо на базе BASIC Stamp2 или Lego Mindstorms3 и хотите, чтобы ваше устройство могло обмениваться информацией с другими подобными устройствами, созданными вами или другими самоделкиными, данная книга вам в этом поможет. Она также будет полезной и для программистов со знанием сетей и веб-служб, которые хотят приобщиться к программированию встроенных сетей.
Но если вы из тех, кому нравится разбираться во всех тонкостях технологий, в этой книге вы, возможно, не найдете того, чего ищете. В ней нет подробных примеров кода для Bluetooth или стеков TCP/IP, а также диаграмм цепей для микросхем контроллеров Ethernet. Рассматриваемые в книге компоненты устройств являют собой компромисс между простотой, гибкостью и стоимостью. Они как раз и воплощают ранее обозначенное объектно-ориентированное оборудование, требуя сравнительно небольшого объема проводных соединений и кода. То есть предназначены для того, чтобы позволить вам достичь конечной цели — наделить вещи возможностью общаться между собой — наиболее быстрым и легким способом.
Каждая глава содержит инструкции по созданию работающих проектов, основанных на изложенных в ней концепциях.
Глава 1. Здесь рассматриваются основные инструменты программирования, используемые в книге, и приводится пример программы «Здравствуй, мир!» для каждого из них.
Глава 2. Введение в основные базовые понятия, необходимые для придания вещам способности общения друг с другом. Рассматриваются характеристики, которые должны быть оговорены прежде всего, а также показано, как разделение этих понятий в уме помогает в поиске и устранении проблем. В качестве примера взаимодействия, обеспечиваемого посредством модема, приведены инструкции по созданию простого проекта одноранговой последовательной связи между микроконтроллером и персональным компьютером на основе радиоканала Bluetooth. Предоставляется информация о протоколах данных, модемных устройствах и схемах адресации.
Глава 3. Введение в более сложную сеть — Интернет. Обсуждаются устройства, необходимые для ее построения, а также основные взаимодействия между этими устройствами. Рассматриваются сообщения, лежащие в основе некоторых из наиболее распространенных процедур, выполняемых ежедневно в Интернете, и приводятся инструкции по отправке таких сообщений. Описано создание первого комплекта программ для отправки через Интернет данных о физических действиях у вас дома.
Глава 4. Создаем первое встроенное устройство. Получаем дополнительный опыт по подключению к Сети с помощью средств консоли командной строки, а также подключаем микроконтроллер к веб-серверу, используя настольный компьютер или ноутбук в качестве посредника.
Глава 5. Следующий шаг в изучении подключений к Сети — рассмотрение сокетных соединений, которые позволяют более длительное взаимодействие. Здесь мы напишем серверную программу, к которой можно подключиться с любого устройства, имеющего доступ в Сеть. Подключение к этой программе осуществляется как из командной строки, так и с микроконтроллера, — чтобы научиться понимать, как разные типы устройств могут подключаться друг к другу через один и тот же сервер.
Глава 6. Введение в беспроводную связь. Предоставляются некоторые характеристики беспроводной связи, включая ее возможности и ограничения. Создаем несколько небольших проектов, позволяющих сказать «Здравствуй, мир!» через эфир несколькими разными способами.
Глава 7. Рассматривается подход к реализации связи, существенно отличающийся от использования сокетов, рассмотренных в главе 5. Этот подход использует управляемые сообщениями протоколы — такие как протокол UDP для Интернета или ZigBee и 802.15.4 для беспроводных сетей. В отличие от модели клиент-сервер, которой посвящены предыдущие главы, здесь мы учимся обмениваться информацией между одноранговыми сетевыми объектами по одному сообщению за раз.
Глава 8. Рассмотрены несколько инструментов для определения местонахождения предметов в физическом пространстве (геолокации), приведены некоторые размышления о взаимосвязи между физическим расположением объекта и сетевыми взаимодействиями.
Глава 9. Рассматривается вопрос идентификации в физическом и сетевом пространстве. Излагаются несколько методов для генерирования однозначных сетевых идентификаторов на основе физических характеристик. Некоторое внимание уделено тому, как определять характеристики сетевых устройств.
Глава 10. Рассмотрены сети мобильной телефонной связи, поясняется, что можно делать сейчас с мобильными телефонами и телефонными сетями.
Глава 11. Представлен более подробный обзор разных типов протоколов, рассмотренных в этой книге, с описанием инфраструктуры, потребной для их дальнейшего использования.