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    Python與物聯網程式開發終極實戰寶典

    物聯網（IoT）結合了時下最熱門的Python開放原始碼程式語言之後，就能用來製作具備直觀好用介面的智能物聯網系統。

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    US$19.50

    內容簡介


    現在已經是萬物互聯的時代，從健身環到智慧家庭都是。了解如何透過網路與硬體元件互動來收集並分析使用者資料，到了今天變得更加重要了。物聯網（IoT）結合了時下最熱門的Python開放原始碼程式語言之後，就能用來製作具備直觀好用介面的智能物聯網系統。

    本書包含三大篇幅，第一篇談的是物聯網的「網」。你會製作一些端對端的物聯網app來透過網路控制LED，接著學習如何使用Python來建立各種RESTful API、WebSocket API與MQTT服務。第二篇則是介紹電子電路與GPIO介接的重要觀念。到了第三篇，重點轉到物聯網的「物」，你會學到如何透過Python來連接與控制各種電子感測器與制動器，主題包含了馬達控制、超音波感測器測距與量測溫度。最後，我們還要告訴你如何用Python來實作許多進階的物聯網技術、整合各種物聯網資料視覺化與自動化平台，並完成一個相當厲害的物聯網專案。

    讀完本書之後，你對物聯網開發就有相當的掌握，也會具備使用Python製作更複雜的物聯網系統所需的知識。

    本書精彩內容：
    ．從零開始！了解如何使用Raspberry Pi來介接電子元件
    ．了解如何製作感測器與致動器電路
    ．使用Async IO、發佈/訂閱架構等更多方式來建構Python程式碼
    ．整合各種感測器與致動器來自動化生活中的物聯網專案
    ．整合電路專案與ThingSpeak、IFTTT來作到自動化應用
    ．製作並運用RESTful API、WebSocket與MQTT來操作感測器與致動器
    ．設定用於物聯網專題的Raspberry Pi與Python開發環境

    作者介紹


    Gary Smart
    一名資深的軟體工程師與物聯網整合專家。他的IT職涯起點正好是WWW崛起之際，並與隨後的網路科技一同成長，包含行動手機與平板電腦的崛起、嵌入式科技、SaaS與企業往雲端遷移，以及近年來的物聯網革命。Gary的實務經驗包含在不同規模的技術職與管理職，包含HP、Pacific Hydro-Tango、澳洲迪肯大學、小型顧問公司與許多網路與物聯網新創公司。

    目錄


    Part I 在Raspberry Pi上使用Python來開發
    01 設定開發環境
    02 認識Python與物聯網
    03 使用Flask搭配RESTful API與Web Socket進行網路通訊
    04 MQTT、Python與Mosquitto MQTT Broker之連網應用

    Part II 可與真實世界互動的實用電子元件
    05 Raspberry Pi連接真實世界
    06 給軟體工程師的電子學入門課

    Part III 物聯網遊樂場－與真實世界互動的實例
    07 開關各種裝置
    08 燈光、指示與顯示資訊
    09 測量溫度、濕度與亮度
    10 伺服機、馬達與步進馬達之運動
    11 測量距離與動作偵測
    12 進階IoT程式設計概念－執行緒、AsyncIO和事件迴圈
    13 物聯網資料視覺與自動化平台
    14 融會貫通－物聯網聖誕樹

    A 評量解答

    Content

    • 1-1
      封面頁
    • 1-2
      書名頁
    • 1-3
      貢獻者
    • 1-4
      前言
    • 1-5
      目錄
    • 1-6
      PartI 在Raspberry Pi 上使用Python 來開發
    • 1-7
      Ch01 設定開發環境
    • 1-8
      1.1 技術要求
    • 1-9
      1.2 認識你的Python
    • 1-10
      1.3 設定Python 虛擬環境
    • 1-11
      1.4 用pip 安裝Python GPIO 套件
    • 1-12
      1.4.1 深入了解虛擬環境
    • 1-13
      1.5 執行Python 腳本的替代方法
    • 1-14
      1.5.1 在虛擬環境內使用sudo
    • 1-15
      1.5.2 在虛擬環境外執行Python 腳本
    • 1-16
      1.5.3 開機時執行Python 腳本
    • 1-17
      1.6 Raspberry Pi 的GPIO 介面
    • 1-18
      1.6.1 設定PiGPIO 常駐程式
    • 1-19
      1.7 總結
    • 1-20
      1.8 問題
    • 1-21
      1.9 延伸閱讀
    • 1-22
      Ch02 認識Python與物聯網
    • 1-23
      2.1 技術要求
    • 1-24
      2.2 建立麵包板原型電路
    • 1-25
      2.2.1 了解麵包板
    • 1-26
      2.2.2 安裝按鈕與接線
    • 1-27
      2.2.3 安裝LED 與接線
    • 1-28
      2.2.4 安裝電阻與接線
    • 1-29
      2.3 閱讀電路電路圖
    • 1-30
      2.3.1 判讀按鈕接線電路電路圖
    • 1-31
      2.3.2 判讀LED 與電阻電路電路圖
    • 1-32
      2.3.3 介紹接地連接與符號
    • 1-33
      2.4 探索用Python 使LED 閃爍的兩個方法
    • 1-34
      2.4.1 透過GPIOZero 控制LED 閃爍
    • 1-35
      匯入函式庫
    • 1-36
      Pin Factory 設定
    • 1-37
      使 LED 閃爍
    • 1-38
      2.4.2 透過PiGPIO 控制LED 閃爍
    • 1-39
      匯入
    • 1-40
      PiGPIO 與接腳組態
    • 1-41
      使 LED 閃爍
    • 1-42
      2.4.3 比較GPIOZero 與PiGPIO 的範例
    • 1-43
      2.5 探討用Python 整合按鈕的兩個方法
    • 1-44
      2.5.1 用GPIOZero 對應至按鈕按下
    • 1-45
      匯入
    • 1-46
      按鈕按下的處理器
    • 1-47
      按鈕設定
    • 1-48
      防止主執行緒終止
    • 1-49
      2.5.2 用PiGPIO 回應按鈕按壓
    • 1-50
      按鈕腳位設定
    • 1-51
      按鈕按下處理器
    • 1-52
      2.6 建立第一個物聯網程式
    • 1-53
      2.6.1 執行與測試Python 伺服器
    • 1-54
      2.6.2 了解伺服器程式碼
    • 1-55
      匯入
    • 1-56
      變數定義
    • 1-57
      resolve_thing_name() 方法
    • 1-58
      get_lastest_dweet() 方法
    • 1-59
      poll_dweets_forever() 方法
    • 1-60
      process_dweet() 方法
    • 1-61
      程式主進入點
    • 1-62
      2.7 擴充你的物聯網程式功能
    • 1-63
      2.7.1 實作dweeting 按鈕
    • 1-64
      2.7.2 PiGPIO LED 作為類別
    • 1-65
      2.8 總結
    • 1-66
      2.9 問題
    • 1-67
      2.10 延伸閱讀
    • 1-68
      Ch03 使用Flask 搭配RESTful API 與 WebSocket 進行網路通訊
    • 1-69
      3.1 技術要求
    • 1-70
      3.2 介紹Flask 微服務架構
    • 1-71
      3.3 用Flask-RESTful 建立RESTful API 服務
    • 1-72
      3.3.1 執行與測試Python 伺服器
    • 1-73
      3.2.2 了解伺服器程式碼
    • 1-74
      匯入
    • 1-75
      Flask 與 Flask-RESTful API 實例變數
    • 1-76
      全域變數
    • 1-77
      init_led() 方法
    • 1-78
      提供網頁
    • 1-79
      LEDControl 類別
    • 1-80
      get() 類別方法
    • 1-81
      post() 類別方法
    • 1-82
      LEDController 註冊與啟動伺服器
    • 1-83
      3.2.3 介紹PWM
    • 1-84
      3.4 加入RESTful API 客戶端網頁
    • 1-85
      3.4.1 了解客戶端程式碼
    • 1-86
      匯入 JavaScript
    • 1-87
      getState() 函式
    • 1-88
      postUpdate() 函式
    • 1-89
      updateControls() 函式
    • 1-90
      用 jQuery 註冊事件處理器
    • 1-91
      網頁 HTML
    • 1-92
      3.5 用Flask-SocketIO 建立Web Socket 服務
    • 1-93
      3.5.1 執行與測試Python 伺服器
    • 1-94
      3.5.2 伺服器程式碼
    • 1-95
      匯入
    • 1-96
      Flask 與 Flask-RESTful API 實例變數
    • 1-97
      提供網頁
    • 1-98
      處理器連線與斷線
    • 1-99
      LED 處理器
    • 1-100
      啟動伺服器
    • 1-101
      3.6 加入Web Socket 客戶端網頁
    • 1-102
      3.6.1 了解客戶端程式碼
    • 1-103
      匯入
    • 1-104
      Socket.IO 連接與斷線處理器
    • 1-105
      on LED 處理器
    • 1-106
      文件備妥函式
    • 1-107
      網頁 HTML
    • 1-108
      3.7 比較RESTful API 與Web Socket 伺服器
    • 1-109
      3.8 總結
    • 1-110
      3.9 問題
    • 1-111
      3.10 延伸閱讀
    • 1-112
      Ch04 MQTT、Python 與Mosquitto MQTTBroker 之連網應用
    • 1-113
      4.1 技術要求
    • 1-114
      4.2 安裝Mosquitto MQTT broker
    • 1-115
      4.3 以範例來學習MQTT
    • 1-116
      4.3.1 發佈和訂閱MQTT 訊息
    • 1-117
      4.3.2 探索MQTT 專題和通配字元
    • 1-118
      4.3.3 訊息的服務品質
    • 1-119
      4.3.4 保留訊息以便後續傳輸
    • 1-120
      發佈保留後的訊息
    • 1-121
      建立持久性連線
    • 1-122
      4.3.5 用Will 說再見
    • 1-123
      4.3.6 使用MQTT 代理服務
    • 1-124
      4.4 介紹Python Paho-MQTT 客戶端函式庫
    • 1-125
      4.5 用Python 和MQTT 來控制LED
    • 1-126
      4.5.1 運行LED MQTT 範例
    • 1-127
      4.5.2 了解程式碼
    • 1-128
      匯入
    • 1-129
      全域變數
    • 1-130
      set_led_level(data) 方法
    • 1-131
      on_connect() 與 on_disconnect() MQTT 回呼方法
    • 1-132
      on_message() MQTT 回呼方法
    • 1-133
      init_mqtt() 方法
    • 1-134
      主進入點
    • 1-135
      4.6 製作以網頁為基礎的MQTT 客戶端
    • 1-136
      4.6.1 了解程式碼
    • 1-137
      匯入
    • 1-138
      全域變數
    • 1-139
      Paho JavaScript MQTT client
    • 1-140
      連接到代理
    • 1-141
      onConnectionLost 與 onMessageArrived 處理函式方法
    • 1-142
      JQuery 的文件備妥函式
    • 1-143
      4.7 總結
    • 1-144
      4.8 問題
    • 1-145
      4.9 延伸閱讀
    • 1-146
      PartII 可與真實世界互動的實用電子元件
    • 1-147
      Ch05 Raspberry Pi連接真實世界
    • 1-148
      5.1 技術要求
    • 1-149
      5.2 了解Raspberry Pi 腳位編號
    • 1-150
      5.3 常用的Python GPIO 函式庫
    • 1-151
      5.3.1 回顧GPIOZero - 初學者的簡易介面
    • 1-152
      5.3.2 回顧RPi.GPIO - 初學者的低階GPIO
    • 1-153
      5.3.3 回顧Circuit Python 與Blinka – 介接複雜裝置
    • 1-154
      5.3.4 回顧PiGPIO - 低階GPIO 函式庫
    • 1-155
      透過 PiGPIO（與 GPIOZero）進行遠端 GPIO
    • 1-156
      5.3.5 回顧SPIDev 與SMBus - 專用SPI 與I2C 函式庫
    • 1-157
      5.3.6 為何選用PiGPIO ？
    • 1-158
      5.4 探索Raspberry Pi 電子產品介接選項
    • 1-159
      5.4.1 了解數位IO
    • 1-160
      5.4.2 了解類比IO
    • 1-161
      5.4.3 認識PWM - 脈衝頻寬調變
    • 1-162
      產生 PWM 訊號
    • 1-163
      5.4.4 了解SPI、I2C 與單線介面
    • 1-164
      5.4.5 了解序列/UART 協定
    • 1-165
      5.5 介接類比- 數位轉換器
    • 1-166
      5.5.1 製作ADS1115 ADC 電路
    • 1-167
      5.5.2 確認ADS1115 已接上Raspberry Pi
    • 1-168
      5.5.3 用ADS1115 讀取類比輸入
    • 1-169
      理解程式碼
    • 1-170
      匯入
    • 1-171
      ADS1115 設定
    • 1-172
      全域變數
    • 1-173
      程式進入點
    • 1-174
      5.5.4 使用PWM 訊號來控制LED
    • 1-175
      理解程式碼
    • 1-176
      5.5.5 用PiScope 視覺化呈現PWM 訊號
    • 1-177
      5.5.6 視覺化呈現軟體與硬體定時PWM
    • 1-178
      5.6 總結
    • 1-179
      5.7 問題
    • 1-180
      5.8 延伸閱讀
    • 1-181
      Ch06 給軟體工程師的電子學入門課
    • 1-182
      6.1 技術要求
    • 1-183
      6.2 預備工作區
    • 1-184
      6.2.1 購買所需的電子模組與元件
    • 1-185
      購買個別元件
    • 1-186
      購買開放原始碼硬體模組
    • 1-187
      6.3 確保你的Raspberry Pi 安全
    • 1-188
      6.4 電子元件失效的三種方式
    • 1-189
      6.5 用於GPIO 控制的電子元件介接原理
    • 1-190
      6.5.1 歐姆定律和功率
    • 1-191
      6.5.2 克希何夫電路定律
    • 1-192
      6.5.3 LED 電路為何使用200Ω 電阻？
    • 1-193
      計算電阻數值
    • 1-194
      考量到 Raspberry Pi 的電流限制
    • 1-195
      計算電阻的功耗
    • 1-196
      6.6 數位電子元件
    • 1-197
      6.6.1 數位輸出
    • 1-198
      6.6.2 數位輸入
    • 1-199
      6.6.3 使用上拉與下拉電阻
    • 1-200
      使用電阻來解決腳位浮動
    • 1-201
      使用程式來解決腳位浮動
    • 1-202
      6.7 類比電子元件
    • 1-203
      6.7.1 類比輸出
    • 1-204
      6.7.2 類比輸入
    • 1-205
      分壓器
    • 1-206
      6.8 認識邏輯準位轉換
    • 1-207
      6.8.1 作為邏輯準位轉換器的分壓器
    • 1-208
      6.8.2 邏輯準位轉換IC 與模組
    • 1-209
      6.8.3 比較分壓器與邏輯準位轉換器
    • 1-210
      6.9 總結
    • 1-211
      6.10 問題
    • 1-212
      6.11 延伸閱讀
    • 1-213
      PartIII 物聯網遊樂場－與真實世界互動的實例
    • 1-214
      Ch07 開關各種裝置
    • 1-215
      7.1 技術要求
    • 1-216
      7.2 認識繼電器驅動電路
    • 1-217
      7.3 計算負載電壓與電流
    • 1-218
      7.3.1 測量直流馬達所需的電流
    • 1-219
      7.3.2 測量繼電器與LED 所需的電流
    • 1-220
      7.4 使用光耦合器做為開關
    • 1-221
      7.4.1 建立光耦合器的電路
    • 1-222
      7.4.2 使用Python 來控制光耦合器
    • 1-223
      7.5 使用電晶體作為開關
    • 1-224
      7.5.1 製作MOSFET 電路
    • 1-225
      7.5.2 使用Python 來控制MOSFET
    • 1-226
      7.6 使用繼電器作為開關
    • 1-227
      7.6.1 製作繼電器驅動電路
    • 1-228
      7.6.2 使用Python 控制繼電器驅動電路
    • 1-229
      7.7 總結
    • 1-230
      7.8 問題
    • 1-231
      7.9 延伸閱讀
    • 1-232
      Ch08 燈光、指示與顯示資訊
    • 1-233
      8.1 技術要求
    • 1-234
      8.2 使用RGB LED 搭配PWM 技術來產生顏色
    • 1-235
      8.2.1 製作RGB LED 電路
    • 1-236
      8.2.2 執行並探討RGB LED 程式碼
    • 1-237
      8.3 透過SPI 介面來控制彩色APA102 LED 燈條
    • 1-238
      8.3.1 製作APA102 電路
    • 1-239
      APA102 電路供電
    • 1-240
      設定並執行 APA102 LED 燈條程式碼
    • 1-241
      介紹 APA102 LED 燈條程式碼
    • 1-242
      介紹 APA102 與 SPI 介面
    • 1-243
      APA102 LED 燈條故障排除
    • 1-244
      8.4 使用OLED 顯示模組
    • 1-245
      8.4.1 OLED 顯示模組接線
    • 1-246
      8.4.2 檢查OLED 顯示模組是否正確連接
    • 1-247
      8.4.3 設定並執行OLED 範例
    • 1-248
      介紹 OLED 程式碼
    • 1-249
      8.5 透過PWM 技術讓蜂鳴器發出聲音
    • 1-250
      8.5.1 製作RTTTL 電路
    • 1-251
      8.5.2 執行RTTTL 音樂範例
    • 1-252
      8.6 總結
    • 1-253
      8.7 問題
    • 1-254
      8.8 延伸閱讀
    • 1-255
      Ch09 測量溫度、濕度與亮度
    • 1-256
      9.1 技術要求
    • 1-257
      9.2 測量溫度與濕度
    • 1-258
      9.2.1 建立DHT11/DHT22 電路
    • 1-259
      9.2.2 執行並探討DHT11/DHT22 程式碼
    • 1-260
      9.3 偵測亮度
    • 1-261
      9.3.1 使用LDR 元件製作光偵測電路
    • 1-262
      9.3.2 執行LDR 範例程式碼
    • 1-263
      9.3.3 LDR 程式碼說明
    • 1-264
      9.3.4 LDR 設定總結
    • 1-265
      9.4 偵測水分
    • 1-266
      9.4.1 比較各種偵測方式
    • 1-267
      9.5 總結
    • 1-268
      9.6 問題
    • 1-269
      Ch10 伺服機、馬達與步進馬達之運動
    • 1-270
      10.1 技術要求
    • 1-271
      10.2 用PWM 驅動伺服機
    • 1-272
      10.2.1 連接伺服機與Raspberry Pi
    • 1-273
      10.2.2 如何透過PWM 控制伺服機？
    • 1-274
      10.2.3 執行並探索伺服機程式碼
    • 1-275
      10.2.4 各種類型的伺服機
    • 1-276
      10.3 如何用H 橋IC 控制馬達
    • 1-277
      10.3.1 建立馬達驅動電路
    • 1-278
      10.3.2 執行控制馬達的H 橋程式碼
    • 1-279
      motor.py
    • 1-280
      motor_class.py
    • 1-281
      10.4 簡介步進馬達之控制
    • 1-282
      10.4.1 連接步進馬達與L293D 電路
    • 1-283
      10.4.2 執行與探索步進馬達的程式碼
    • 1-284
      10.5 總結
    • 1-285
      10.6 問題
    • 1-286
      Ch11 測量距離與動作偵測
    • 1-287
      11.1 技術要求
    • 1-288
      11.2 使用PIR 感測器偵測動作
    • 1-289
      11.2.1 製作PIR 感測器之電路
    • 1-290
      11.2.2 執行並探索PIR 感測器程式碼
    • 1-291
      11.3 使用超音波感測器測量距離
    • 1-292
      11.3.1 超音波距離感測器的運作原理
    • 1-293
      11.3.2 HC-SR04 之測距流程
    • 1-294
      11.3.3 製作HC-SR04 電路
    • 1-295
      11.3.4 執行與探索HC-SR04 範例程式碼
    • 1-296
      11.4 使用霍爾效應感測器偵測動作與距離
    • 1-297
      11.4.1 製作霍爾效應感測器之電路
    • 1-298
      11.4.2 執行與探索霍爾效應感測器程式碼
    • 1-299
      11.5 總結
    • 1-300
      11.6 問題
    • 1-301
      Ch12 進階IoT 程式設計概念－執行緒、AsyncIO和事件迴圈
    • 1-302
      12.1 技術要求
    • 1-303
      12.2 製作並測試電路
    • 1-304
      12.2.1 製作參考電路
    • 1-305
      12.2.2 執行範例程式碼
    • 1-306
      12.3 認識事件迴圈方法
    • 1-307
      12.4 認識執行緒方法
    • 1-308
      12.5 認識發佈/ 訂閱方法
    • 1-309
      12.6 認識AsyncIO 方法
    • 1-310
      12.6.1 非同步之實驗
    • 1-311
      12.7 總結
    • 1-312
      12.8 問題
    • 1-313
      12.9 延伸閱讀
    • 1-314
      Ch13 物聯網資料視覺與自動化平台
    • 1-315
      13.1 技術要求
    • 1-316
      13.2 從Raspberry Pi 觸發IFTTT 的小程式
    • 1-317
      13.2.1 建立溫度監控的電路
    • 1-318
      13.2.2 建立與配置IFTTT 小程式
    • 1-319
      13.2.3 觸發IFTTT Webhook
    • 1-320
      13.2.4 於Python 觸發IFTTT 小程式
    • 1-321
      13.3 從IFTTT 小程式作動Raspberry Pi
    • 1-322
      13.3.1 方法1 －使用dweet.io 服務作為媒介
    • 1-323
      13.3.2 方法2 －建立Flask-RESTful 服務
    • 1-324
      13.3.3 建立LED 電路
    • 1-325
      13.3.4 執行IFTTT 和LED 的Python 程式碼
    • 1-326
      13.3.5 建立IFTTT 小程式
    • 1-327
      13.3.6 用電子郵件控制LED
    • 1-328
      13.3.7 IFTTT 故障排除
    • 1-329
      13.4 用ThingSpeak 平台視覺化資料
    • 1-330
      13.4.1 配置ThingSpeak 平台
    • 1-331
      13.4.2 配置與執行ThingSpeak 的Python 程式碼
    • 1-332
      13.5 其他物聯網與自動化平台
    • 1-333
      13.5.1 Zapier
    • 1-334
      13.5.2 IFTTT 平台
    • 1-335
      13.5.3 ThingsBoard 物聯網平台
    • 1-336
      13.5.4 Home Assistant
    • 1-337
      13.5.5 Amazon Web Services（AWS）
    • 1-338
      13.5.6 Microsoft Azure、IBM Watson 和Google Cloud
    • 1-339
      13.6 總結
    • 1-340
      13.7 問題
    • 1-341
      Ch14 融會貫通－物聯網聖誕樹
    • 1-342
      14.1 技術要求
    • 1-343
      14.2 物聯網聖誕樹簡介
    • 1-344
      14.3 建立IoTree 電路
    • 1-345
      14.3.1 三種IoTree 服務的程式碼
    • 1-346
      14.4 設定、執行與使用Tree API 服務
    • 1-347
      14.4.1 設定Tree API 服務
    • 1-348
      14.4.2 執行Tree API 服務
    • 1-349
      14.5 設定、執行與使用Tree MQTT 服務
    • 1-350
      14.5.1 設定Tree MQTT 服務
    • 1-351
      14.5.2 執行Tree MQTT 服務程式碼
    • 1-352
      14.6 整合IoTree 與dweet.io
    • 1-353
      14.6.1 設定Tree MQTT 服務
    • 1-354
      14.6.2 執行dweet 整合服務程式碼
    • 1-355
      14.7 藉由IFTTT 整合電子郵件與Google Assistant
    • 1-356
      14.7.1 整合電子郵件
    • 1-357
      14.7.2 與Google Assistant 整合
    • 1-358
      14.8 IoTree 專案延伸建議
    • 1-359
      14.9 總結
    • 1-360
      14.10 問題
    • 1-361
      附錄A 評量解答
    • 1-362
      版權頁
    • 1-363
      封底頁

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