物联网嵌入式开发工程师、智能硬件设计人员、需要掌握物联网设备完整开发流程的研发人员。
理解物联网系统的分层架构(感知层、网络层、平台层、应用层)。
掌握物联网嵌入式设备的硬件设计、无线通信(WiFi/BLE/LoRa/NB-IoT)与云平台接入技术。
能够独立完成典型物联网终端设备(传感器节点、智能控制器)的开发。
物联网概述:物联网的定义与发展历程;物联网的四层架构(感知层、网络层、平台层、应用层);物联网的关键技术(传感技术、通信技术、云计算、边缘计算);物联网的主要应用领域(智能家居、智慧城市、工业物联网、车联网)。
物联网嵌入式硬件平台:主流物联网芯片平台(ESP8266/ESP32、STM32、ARM Cortex-M系列);物联网模块的选型(WiFi模块、BLE模块、LoRa模块、NB-IoT模块);传感器的选型与接口设计;电源管理(电池供电、低功耗设计)。
ESP32/ESP8266开发:ESP32/ESP8266的特性(WiFi+BLE、低功耗、丰富外设);开发环境搭建(Arduino IDE、ESP-IDF、MicroPython);GPIO控制;WiFi连接与网络配置;HTTP/HTTPS客户端实现。
无线通信:WiFi:WiFi技术基础(802.11协议族、频段、信道);WiFi模块的工作模式(Station模式、AP模式、混合模式);WiFi连接配置(SmartConfig、AirKiss);WiFi信号强度(RSSI)测量。
无线通信:蓝牙BLE:BLE技术特点(低功耗、短距离);BLE协议栈架构(GAP、GATT);BLE广播与扫描;BLE服务的建立与特征值读写;BLE与手机APP的通信实现。
无线通信:LoRa:LoRa技术特点(远距离、低速率、低功耗);LoRaWAN协议架构;LoRa模块(SX1278)的使用;LoRa点对点通信;LoRa网关与网络服务器的接入。
无线通信:NB-IoT:NB-IoT技术特点(广覆盖、海量连接、低功耗);NB-IoT模块(BC26、BC95)的使用;AT指令集;与运营商网络的连接;物联网卡的配置。
物联网通信协议:MQTT协议的特点(轻量、发布/订阅);MQTT Broker的搭建(Mosquitto、EMQX);MQTT客户端的实现(连接、发布、订阅);CoAP协议简介;HTTP RESTful API的使用。
云平台接入:主流物联网云平台(阿里云IoT、腾讯云IoT、华为云IoT、AWS IoT、Azure IoT)的对比;设备与云平台的连接(MQTT/CoAP);设备属性、事件、服务的定义;设备影子(Device Shadow)的概念;云平台的数据可视化。
低功耗设计:物联网设备的功耗需求(电池供电);MCU的低功耗模式(睡眠、停止、待机);外设的低功耗控制;唤醒源的选择(定时器、外部中断);功耗测量与优化。
物联网安全:物联网面临的安全威胁(设备劫持、数据窃听、中间人攻击);安全机制(设备身份认证、数据加密TLS/DTLS、固件签名、安全启动);密钥的安全存储。
综合实战项目:典型物联网应用系统(如智能家居传感器节点、环境监测终端、远程控制器)的完整开发流程,包含硬件设计、无线通信配置、云平台接入、数据上报与控制实现。