5G物联网端管云实战

重点介绍低功耗广域物联网技术中我国主流的NB-IoT技术，并基于当前热点对其未来发展进行梳理，主要特点是分别从端、管、云端对NB-IoT技术开发提供实战案例分析与指导，有助于不同端侧开 发者和学习人员使用，提高学习效率和优化学习效果。

本书系统介绍了5G物联网端管云协同设计理念，主要内容包括基于STM32单片机的感知终端开发、基于5G NB-IoT和NR的感知数据处理与传输、采用公有云和自建云的物联数据存储与Grafana可视化平台，最后通过4个典型的物联网综合应用和两个物联网竞赛获奖实战案例，助力读者掌握面向端管云协同设计的物联网应用项目开发。
为提高学习效率与增强使用效果，本书为5G NB-IoT感知数据处理部分提供了完整的操作步骤和源代码。本书适用于物联网应用开发者实战指导参考，也可作为高等院校物联网领域相关课程的实践指导书。

宁磊 博士，深圳技术大学助理教授、物联网工程系副主任、创业导师。博士毕业于哈尔滨工业大学信息与通信工程专业。从事无线通信、移动轨迹数据挖掘建模和物联网应用等领域的科研与教学工作多年。曾任华为技术有限公司无线网络解决方案工程师，研发的多项具有“技术断裂点”的5G NB-IoT算法商用落地。累计发表SCI/EI论文20余篇，申请和授权知识产权30余项。近年来，指导学生在国 家级、省级和校级物联网学科竞赛中多次获奖，曾获深圳技术大学教师晶体奖、教学单项奖等荣誉。 潘晶 博士，深圳金刚链计算技术有限公司电子与信息工程师、高 级企业内训师。2014年获得黑龙江大学微电子学与固体电子学专业博士学位，同年，作为研究助理访问香港城市大学电子工程系混沌与复杂网络研究中心。2015年到2018年在华为技术有限公司任高 级技术合作经理，从事前沿技术及应用的开放创新工作，包括端管云安 全、人工智能、智能制造等领域，管理多项创新成果转化。累计发表SCI/EI论文16篇，申请和授权知识产权5项，曾获华为技术有限公司金 牌个人奖、金 牌团队奖、CRI总裁奖。

第1章5G物联网端管云协同概述1
1．1低功耗广域网的起源与发展2
1．25GNR网络的起源与发展9
1．35G物联网端管云协同设计11
1．3．1水平关键技术11
1．3．2垂直行业应用17
1．3．3端管云矩阵设计21
1．4本章小结23
1．5参考文献23
第2章5GNB-IoT感知终端开发24
2．1感知终端硬件架构24
2．2主流开发板对比与选型26
2．3感知终端软件系统34
2．4开发环境准备35
2．4．1STM32集成开发环境对比35
2．4．2基于JetBrainsCLion搭建开发环境36
2．4．3基于STM32CubeIDE的集成环境搭建43
2．5本章小结47
2．6参考文献48
第3章5GNB-IoT感知数据处理49
3．1基于GPIO的LED灯控制实战49
3．1．1GPIO的基本概念49
3．1．2GPIO的工作模式49
3．1．3LED灯控制实战50
3．2基于中断的按键输入实战54
3．2．1STM32外部中断的基本概念54
3．2．2按键中断控制LED灯实战54
3．3基于定时器中断的LED灯闪烁实战58
3．3．1定时器的基本概念59
3．3．2定时器中断控制LED灯实战59
3．4基于串口的数据收发实战61
3．4．1串口通信的基本概念61
3．4．2串口通信实战61
3．5基于ADC和DAC的电压输出与采集实战66
3．5．1基本概念66
3．5．2AD/DA转换实战67
3．6基于I2C的温湿度传感器数据采集实战73
3．6．1I2C的基本概念73
3．6．2温湿度读取实战73
3．7基于SPI的LCD显示屏控制实战80
3．7．1SPI的基本概念80
3．7．2LCD显示实战81
3．8本章小结85
3．9参考文献85
第4章5GNB-IoT感知数据传输86
4．1NB-IoT入网与通信实战86
4．1．1基于串口的NB-IoT模组控制87
4．1．2NB-IoT模组网络配置89
4．1．3NB-IoT模组Socket通信92
4．2主流物联网云平台选型与对比100
4．2．1物联网云平台主流传输协议100
4．2．2物联网云平台功能需求101
4．2．3物联网云平台架构102
4．2．4物联网云平台分类对比103
4．3本章小结104
4．4参考文献104
第5章5GNB-IoT云平台的数据存储设计106
5．1物联网数据106
5．1．1基本特征106
5．1．2物联数据JSON存储106
5．2物联网数据库选型指导110
5．3基于MongoDB的数据存储实战110
5．3．1MongoDB简介111
5．3．2MongoDB在Ubuntu下的副本集部署111
5．3．3基于Python的MongoDB数据读写操作115
5．4基于InfluxDB的数据存储实战116
5．4．1InfluxDB环境搭建117
5．4．2基于Python的InfluxDB数据读写操作118
5．5本章小结120
5．6参考文献120
第6章5GNB-IoT云平台的数据可视化设计121
6．1数据可视化的基本方法121
6．2数据可视化工具选型指导122
6．3基于Grafana的物联网数据可视化实战123
6．3．1Grafana部署配置123
6．3．2Grafana与InfluxDB对接124
6．3．3物联网数据可视化126
6．4本章小结128


6．5参考文献129

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