物联网之魂：物联网协议与物联网操作系统

“物联网工程实战丛书”是由山东大学信息科学与工程学院高级工程师曾凡太策划，并组织国内物联网领域的一线研发工程师和高校教研人员编写的系列作品。丛书系统地介绍了物联网的各种开发工具、设计语言、研发平台和工程案例等内容，勾勒出了物联网工程的学科结构及其专业必修课的范畴，充分体现了工程专业“理论扎实，操作见长”的学科特色，可为相关院校的物联网工程课程设置提供参考，并对工业、农业、商贸、物流、交通和医疗等行业的物联网工程应用指明方向。
　　《物联网之魂：物联网协议与物联网操作系统》为“物联网工程实战丛书”的第3卷。书中从物联网工程的实际需求出发，阐述了物联网协议的相关知识及物联网操作系统的设计和开发理念，从源头告诉读者需要开发什么样的物联网操作系统。
　　《物联网之魂：物联网协议与物联网操作系统》共10章。第1章阐述了与物联网联系比较紧密的几种网络通信协议；第2章阐述了路由器交换机原理及其设计与开发的要点；第3章对移动互联网Wi-Fi做了详细解析；第4章给出了操作系统的一般概念；第5章介绍了几种应用于资源受限设备的物联网操作系统；第6章介绍了几种嵌入式实时操作系统；第7章剖析了一种轻量级实时物联网操作系统Zephyr，给出了较为详细的应用开发指导；第8章阐述了比较流行的Ubuntu操作系统；第9章详尽地讲解了路由器操作系统的开发流程，为物联网网关、智能路由器、边缘计算服务器的研发打下基础；第10章给出了嵌入式系统的底层驱动软件开发指导。
　　《物联网之魂：物联网协议与物联网操作系统》适合作为高等院校物联网工程、通信工程、网络工程、电子信息工程、微电子和集成电路等相关专业的教材，也适合物联网协议的研究者和物联网操作系统的研发人员阅读。另外，《物联网之魂：物联网协议与物联网操作系统》还适合作为智慧城市建设等政府管理部门相关人员的参考读物。

继计算机操作系统、嵌入式操作系统、手机操作系统之后，物联网操作系统进入了起步发展阶段。就目前的现状，物联网操作可以描述为：厂商山头林立、市场虚假繁荣、技术概念老旧、产品良莠不齐。物联网操作系统产生的背景
　　应用需求催生了物联网操作系统的诞生。边缘计算的兴起，不仅解决了海量数据上云引起的网络阻塞、存储冗余、响应迟缓等问题，也为物联网操作系统的发展提供了机遇。边缘计算（将在丛书的第6卷中展开讲解）是物联网操作系统的重要应用领域之一。
　　高档微处理器奠定了物联网操作系统的硬件搭载基础。微处理器技术发展快速，32位MCU技术已经成熟，既可以在嵌入式设备终端和网关设备上使用，又可以在传感单元和执行单元上普遍使用。32位微处理器的硬件资源丰富，为物联网操作系统载体奠定了良好的硬件基础。例如，在MCU市场里，ARM完善的生态环境大大推动了物联网操作系统在内的嵌入式软件的发展。其他内嵌网络接口、A/D转换、通信模块的微处理器芯片也不断出现，物联网操作系统的搭载基础越来越好。
　　此外，设备端的小型化、低功耗、安全性的趋势，以及通信协议之间的灵活转换、应用层对边缘计算能力的要求、复杂的设备测控软件，这些市场需求成了物联网操作系统产生的必要条件。物联网操作系统的组成框架
　　物联网操作系统沿用了嵌入式操作系统中的技术，可以将该技术分为两种，一种是实时的，另一种是通用型的。物联网操作系统由内核、通信支持（Wi-Fi/蓝牙、2G、3G、4G、5G、NFC、RS232、PLC等）、外围组件（文件系统、GUI、Java虚拟机、XML文件解析器等），以及集成开发环境等组成。

丛书序
序言
第1章 网络通信技术1
　　11 数字通信概述1
　　12 数字通信关键技术2
　　13 数字通信OSI模型3
　　14 TCP/IP网络通信协议7
141 TCP/IP协议7
142 CoAP协议10
143 MQTT协议（低带宽）11
144 AMQP协议（互操作性）11
145 XMPP协议（即时通信）12
146 JMS协议13
　　15 UDP协议14
　　16 HTTP协议16
161 工作原理16
162 消息结构17
163 请求方法18
164 响应头信息19
165 状态码20
166 内容类型20
　　17 FTP协议21
　　18 Bluetooth协议23
181 Bluetooth发展史及优势23
182 Bluetooth技术25
　　19 ZigBee协议26
191 ZigBee发展历史27
192 ZigBee的特点及优势30
193 ZigBee基本概念30
194 ZigBee协议栈32
　　110 6LoWPAN低速无线个域网协议33
　　111 LoRa WAN低功耗广域网协议35
　　112 NB-IoT窄带物联网协议41
1121 物联网应用场景和技术特点41
1122 无线通信技术发展过程48
1123 NB-IoT窄带物联网节能原理52
1124 NB-IoT通信系统拓扑结构56
1125 NB-IoT窄带物联网信号收发技术59
1126 NB-IoT窄带物联网小区接入64
1127 NB-IoT连接管理67
1128 NB-IoT数据传输68
　　113 MQTT网络协议71
1131 网络协议比较71
1132 发布和订阅模型72
1133 MQTT协议命令73
1134 MQTT协议参数74
　　114 协议转换77
1141 RS-232/485/CAN转换器77
1142 基于现场总线的协议转换器78
1143 物联网协议转换器——网关79
1144 物联网网关82
1145 物联网网关应用84
　　115 小结85
　　116 习题86
第2章 信息交换技术87
　　21 交换技术概述88
　　22 数字程控交换91
　　23 ATM交换92
　　24 以太网交换92
　　25 光交换94
　　26 二层交换——交换机原理94
　　27 三层转发——路由器原理95
　　28 三层交换——三层交换机98
　　29 交换机设计开发103
291 交换机的层次定位103
292 交换机的硬件设计104
293 交换机的软件设计107
294 测试环节110
　　210 小结110
　　211 习题111
第3章 无线Wi-Fi技术112
　　31 Wi-Fi概述112
311 WLAN无线局域网络概述112
312 Wi-Fi无线网络起源113
　　32 Wi-Fi基础116
321 Wi-Fi物理组件117
322 Wi-Fi服务功能117
323 Wi-Fi认证和加密120
324 Wi-Fi基础参数121
　　33 Wi-Fi接入123
331 Wi-Fi的STA与AP的接入123
332 Wi-Fi的多AP认证和关联过程125
333 Wi-Fi漫游过程126
　　34 Wi-Fi管理127
341 wpa_supplicant程序127
342 wpa_cli调试工具129
　　35 Wi-Fi模块解析130
351 Wi-Fi框架分析130
352 Wi-Fi启动流程133
　　36 Wi-Fi驱动结构142
361 SDIO驱动142
362 无线通信芯片142
363 设备驱动注册144
364 加载驱动模块154
365 SDIO设备中断155
366 Wi-Fi驱动流程156
367 网络设备注册159
　　37 小结162
　　38 习题163
第4章 操作系统概述164
　　41 通用计算机操作系统164
　　42 嵌入式实时操作系统166
421 嵌入式操作系统的主要特点167
422 嵌入式操作系统和通用计算机操作系统的区别167
423 流行嵌入式实时操作系统168
　　43 手机操作系统171
431 Android 操作系统171
432 Android App研发基础172
433 Android App开发文献174
434 iOS操作系统176
　　44 物联网操作系统178
441 概述178
442 特点180
443 架构182
444 实例分析192
445 发展趋势194
　　45 小结195
　　46 习题196
第5章 物联网操作系统197
　　51 微软物联网操作系统197
　　52 谷歌物联网操作系统197
521 谷歌Brillo198
522 谷歌Android Things199
　　53 ARM物联网操作系统203
　　54 华为物联网操作系统Huawei LiteOS204
　　55 中兴物联网操作系统207
　　56 庆科物联网操作系统MICO211
　　57 小结220
　　58 习题220
第6章 嵌入式Linux操作系统221
　　61 uClinux简介221
　　62 RTLinux简介230
　　63 Ostro Linux简介234
　　64 HelloX物联网操作系统237
641 HelloX物联网操作系统框架分析238
642 HelloX主要功能239