前言

近年來，物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的迅猛發(fā)展，慢慢地改變了社會(huì)的生產(chǎn)方式，極大地提高了生產(chǎn)效率和社會(huì)生產(chǎn)力。工業(yè)和信息化部《物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》總結(jié)了“十二五”規(guī)劃中物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所取得的成就，并提出了“十三五”面臨的形勢(shì)，明確了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展思路和目標(biāo)，提出了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的6大任務(wù)，分別是強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)生態(tài)布局、完善技術(shù)創(chuàng)新體系、推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模應(yīng)用、構(gòu)建完善標(biāo)準(zhǔn)體系、完善公共服務(wù)體系、提升安全保障能力；提出了4大關(guān)鍵技術(shù)，分別是傳感器技術(shù)、體系架構(gòu)共性技術(shù)、操作系統(tǒng)，以及物聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)融合關(guān)鍵技術(shù)；提出了6大重點(diǎn)領(lǐng)域應(yīng)用示范工程，分別是智能制造、智慧農(nóng)業(yè)、智能家居、智能交通和車聯(lián)網(wǎng)、智慧醫(yī)療和健康養(yǎng)老，以及智慧節(jié)能環(huán)保；指出要健全多層次多類型的物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)和服務(wù)體系，支持高校、科研院所加強(qiáng)跨學(xué)科交叉整合，加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)學(xué)科建設(shè)，培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)復(fù)合型專業(yè)人才。該發(fā)展規(guī)劃為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展指出了一條鮮明的道路，同時(shí)也可以看出我國(guó)在推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方面的堅(jiān)定決心，相信物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模會(huì)越來越大。本書基于CC2530微處理器，詳細(xì)闡述了嵌入式系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)的底層開發(fā)技術(shù)，采用案例式和任務(wù)式驅(qū)動(dòng)的開發(fā)方法，旨在大力推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)人才的培養(yǎng)。

嵌入式系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)涉及的技術(shù)很多，底層和感知層開發(fā)需要掌握微處理器外圍接口的驅(qū)動(dòng)開發(fā)技術(shù)，以及相應(yīng)傳感器的驅(qū)動(dòng)開發(fā)技術(shù)。本書將詳細(xì)分析基于CC2530和各種傳感器的驅(qū)動(dòng)方法，理論知識(shí)點(diǎn)清晰，實(shí)踐案例豐富，帶領(lǐng)讀者掌握CC2530的接口開發(fā)技術(shù)。

全書采用任務(wù)式開發(fā)的學(xué)習(xí)方法，精選了27個(gè)貼近社會(huì)和生活的案例，由淺入深地介紹CC2530的接口技術(shù)和傳感器應(yīng)用開發(fā)技術(shù)，每個(gè)案例均有完整的開發(fā)過程，分別是生動(dòng)的開發(fā)場(chǎng)景、明確的開發(fā)目標(biāo)、深入淺出的原理學(xué)習(xí)、詳細(xì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程、詳細(xì)的軟/硬件設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn)過程，最后進(jìn)行開發(fā)驗(yàn)證和總結(jié)拓展。每個(gè)案例均附有完整的開發(fā)代碼，讀者可在源代碼的基礎(chǔ)上快速進(jìn)行二次開發(fā)，將其轉(zhuǎn)化為各種比賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的案例，不僅可為高等院校相關(guān)專業(yè)師生提供教學(xué)案例，也可以為工程技術(shù)開發(fā)人員和科研工作人員進(jìn)行科研項(xiàng)目開發(fā)提供較好的參考資料。

第1部分引導(dǎo)讀者初步學(xué)習(xí)微處理器的發(fā)展概況，以及物聯(lián)網(wǎng)和微處理器的關(guān)系，學(xué)習(xí)MCS-51的基本原理、功能，并進(jìn)一步學(xué)習(xí)CC2530的原理、功能及片上資源，學(xué)習(xí)CC2530開發(fā)平臺(tái)的構(gòu)成及開發(fā)環(huán)境的搭建，初步探索IAR for 8051的開發(fā)環(huán)境和在線調(diào)試，掌握CC2530開發(fā)環(huán)境的搭建和調(diào)試。

第2部分介紹本書開發(fā)項(xiàng)目依托的CC2530的各種接口技術(shù)，如GPIO、外部中斷、定時(shí)器、A/D轉(zhuǎn)換器、電源管理、看門狗、串口和I2C總線，共8個(gè)任務(wù)，即任務(wù)4到任務(wù)11，從而實(shí)現(xiàn)了8個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，分別是：應(yīng)用CC2530微處理器GPIO功能完成信號(hào)燈的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用外部中斷功能完成鍵盤按鍵的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用定時(shí)器功能完成電子秒表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用ADC功能完成萬用表電壓檢測(cè)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用電源管理的低功耗功能完成低功耗智能手環(huán)檢測(cè)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用看門狗功能完成監(jiān)測(cè)站宕機(jī)復(fù)位重啟的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用串口功能完成智能工廠的設(shè)備交互的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用I2C總線功能完成農(nóng)業(yè)大棚溫濕度信息采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通過這8個(gè)任務(wù)的開發(fā)，讀者可掌握CC2530的接口原理、功能和開發(fā)技術(shù)，從而具備基本的開發(fā)能力。

第3部分學(xué)習(xí)各種傳感器技術(shù)，分別是光照度傳感器、氣壓海拔傳感器、空氣質(zhì)量傳感器、三軸加速度傳感器、紅外距離傳感器、人體紅外傳感器、可燃?xì)怏w傳感器、振動(dòng)傳感器、霍爾傳感器、光電傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鳌⒂|摸傳感器、繼電器、軸流風(fēng)機(jī)等，深入學(xué)習(xí)傳感器的基本原理、功能和結(jié)構(gòu)。結(jié)合傳感器和CC2530開發(fā)平臺(tái)，完成任務(wù)13到任務(wù)28（共16個(gè)任務(wù)）的設(shè)計(jì)，分別是：應(yīng)用光照度傳感器完成溫室大棚光照度測(cè)量的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用氣壓海拔傳感器完成戶外氣壓海拔測(cè)量計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用空氣質(zhì)量傳感器完成室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用三軸加速度傳感器完成電子計(jì)步器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用紅外距離傳感器完成紅外測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用人體紅外傳感器完成人體紅外報(bào)警器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用可燃?xì)怏w傳感器完成燃?xì)鈭?bào)警器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用振動(dòng)傳感器完成電動(dòng)車報(bào)警器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用霍爾傳感器完成出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用光電傳感器完成生產(chǎn)線計(jì)件器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用火焰?zhèn)鞲衅魍瓿苫馂?zāi)報(bào)警器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用觸摸傳感器完成觸摸開關(guān)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用繼電器完成定時(shí)開關(guān)插座的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用軸流風(fēng)機(jī)完成筆記本電腦散熱器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用步進(jìn)電機(jī)完成攝像機(jī)云臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，以及應(yīng)用RGB燈完成聲光報(bào)警器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通過16個(gè)任務(wù)的設(shè)計(jì)與開發(fā)，讀者可熟悉傳感器的基本原理，并掌握CC2530驅(qū)動(dòng)各種傳感器的方法，為綜合項(xiàng)目開發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

第4部分是綜合項(xiàng)目，分別是任務(wù)29到任務(wù)31（共3個(gè)任務(wù)），任務(wù)29綜合應(yīng)用CC2530、溫濕度傳感器、繼電器等完成農(nóng)業(yè)大棚空氣濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的軟/硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)大棚濕度自動(dòng)調(diào)節(jié)；任務(wù)30綜合應(yīng)用CC2530、人體紅外傳感器、語音合成傳感器和LED完成智能語音門鈴的軟/硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)人體識(shí)別和語音提示；任務(wù)31應(yīng)用CC2530、按鍵、步進(jìn)電機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)和LED完成多功能晾衣架的軟/硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)升降，以及風(fēng)干風(fēng)扇的開啟和關(guān)閉。其中，每一個(gè)綜合項(xiàng)目都遵循科學(xué)、系統(tǒng)的開發(fā)方法，用任務(wù)需求分析、任務(wù)實(shí)踐和任務(wù)驗(yàn)證來組織系統(tǒng)的開發(fā)。

本書特色有：

（1）任務(wù)式開發(fā)。拋去傳統(tǒng)的理論學(xué)習(xí)方法，通過生動(dòng)的案例將理論與實(shí)踐結(jié)合起來，通過理論學(xué)習(xí)和開發(fā)實(shí)踐，快速入門，由淺入深地掌握CC2530和傳感器應(yīng)用開發(fā)技術(shù)。

（2）理論知識(shí)和案例實(shí)踐相結(jié)合。將嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)、CC2530接口開發(fā)技術(shù)、傳感器應(yīng)用技術(shù)和生活中的實(shí)際案例結(jié)合起來，邊學(xué)習(xí)理論知識(shí)邊開發(fā)，快速掌握嵌入式系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)。

（3）提供綜合項(xiàng)目開發(fā)方法。綜合項(xiàng)目為讀者提供軟/硬件系統(tǒng)的開發(fā)方法，有需求分析、項(xiàng)目架構(gòu)、軟/硬件設(shè)計(jì)等，讀者可在提供的案例的基礎(chǔ)上快速進(jìn)行二次開發(fā)，很方便地將其轉(zhuǎn)化為各種比賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的案例，也可以為工程技術(shù)開發(fā)人員和科研工作人員進(jìn)行科研項(xiàng)目開發(fā)提供較好的參考資料。

本書既可作為高等院校相關(guān)專業(yè)的教材或教學(xué)參考書、自學(xué)參考書，也可供相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員查閱之用，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)的愛好者，本書也是一本深入淺出的讀物。

在編寫過程中，本書借鑒和參考了國(guó)內(nèi)外專家、學(xué)者、技術(shù)人員的相關(guān)研究成果，我們盡可能按學(xué)術(shù)規(guī)范予以說明，但難免會(huì)有疏漏之處，在此謹(jǐn)向有關(guān)作者表示深深的敬意和謝意，如有疏漏，請(qǐng)及時(shí)通過出版社與作者聯(lián)系。

本書得到了廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2018A030313195）、廣東高校省級(jí)重大科研項(xiàng)目（2017GKTSCX021）、廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2017ZC0358）、廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目（201804010262）、廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院重點(diǎn)科研項(xiàng)目（2017-1-001），以及廣東省高等職業(yè)教育品牌專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目（2016GZPP044）的資助。感謝中智訊（武漢）科技有限公司在本書編寫的過程中提供的幫助，特別感謝電子工業(yè)出版社在本書出版過程中給予的大力支持。

由于本書涉及的知識(shí)面廣，時(shí)間倉(cāng)促，限于筆者的水平和經(jīng)驗(yàn)，疏漏之處在所難免，懇請(qǐng)專家和讀者批評(píng)指正。

作者

2018年7月