物聯(lián)網(wǎng)程序設(shè)計(jì)：基于微軟的物聯(lián)網(wǎng)解決方案

譯者序
前言
第一部分　基礎(chǔ)知識(shí)
第1章　嵌入式設(shè)備編程 2
1.1　什么是嵌入式設(shè)備 2
1.1.1　專用固件 2
1.1.2　微控制器的存儲(chǔ)器 3
1.2　嵌入式設(shè)備無(wú)處不在 4
1.3　連接嵌入式設(shè)備：物聯(lián)網(wǎng) 5
1.4　嵌入式設(shè)備的基礎(chǔ) 7
1.5　嵌入式設(shè)備編程與桌面、Web和移動(dòng)編程 9
1.5.1　相似之處及用戶互動(dòng) 9
1.5.2　硬件抽象層 10
1.5.3　魯棒性 10
1.5.4　資源 10
1.5.5　安全 11
1.6　Windows 10 IoT Core和通用Windows平臺(tái)的優(yōu)勢(shì) 11
1.7　總結(jié) 12
第2章　嵌入式設(shè)備上的UWP 13
2.1　什么是Windows 10 IoT Core 13
2.2　UWP的功能 14
2.3　工具的安裝和配置 15
2.3.1　Windows 10 15
2.3.2　Visual Studio 2015或更高版本 16
2.3.3　Windows IoT Core項(xiàng)目模板 17
2.3.4　Windows 10 IoT Core Dashboard 18
2.4　配置設(shè)備 19
2.4.1　用于RPi2和RPi3的Windows 10 IoT核心入門(mén)套件 19
2.4.2　安裝Windows 10 IoT Core 21
2.4.3　配置開(kāi)發(fā)板 22
2.5　“Hello，World!”Windows IoT 24
2.5.1　電路連接 24
2.5.2　使用C#和C++打開(kāi)和關(guān)閉LED 30
2.6　實(shí)用工具和程序 40
2.6.1　Device Portal 40
2.6.2　Windows IoT遠(yuǎn)程客戶端 41
2.6.3　SSH 43
2.6.4　FTP 44
2.7　總結(jié) 46
第3章　Windows IoT編程精粹 47
3.1　將RPi2連接到外部顯示器并進(jìn)行引導(dǎo)配置 47
3.2　有界面和無(wú)界面模式 48
3.3　無(wú)界面應(yīng)用 50
3.3.1　C# 50
3.3.2　C++ 52
3.3.3　小結(jié) 58
3.4　有界面應(yīng)用程序的入口點(diǎn) 58
3.5　異步編程 63
3.5.1　工作線程和線程池 63
3.5.2　計(jì)時(shí)器 66
3.5.3　工作線程與UI同步 71
3.6　使用DispatcherTimer閃爍LED 75
3.7　總結(jié) 79
第4章　有界面設(shè)備的用戶界面設(shè)計(jì) 80
4.1　UWP應(yīng)用程序的UI設(shè)計(jì) 80
4.2　可視化編輯器 81
4.3　XAML命名空間 83
4.4　控件的聲明、屬性和特性 85
4.5　Style類(lèi) 87
4.5.1　樣式聲明 87
4.5.2　樣式定義 88
4.5.3　StaticResource和ThemeResource標(biāo)記擴(kuò)展 92
4.5.4　視覺(jué)狀態(tài)和VisualStateManager 95
4.5.5　自適應(yīng)和狀態(tài)觸發(fā)器 100
4.5.6　資源集合 103
4.5.7　默認(rèn)樣式和主題資源 109
4.6　布局 109
4.6.1　StackPanel 109
4.6.2　Grid 111
4.6.3　RelativePanel 114
4.7　事件 116
4.7.1　事件處理 116
4.7.2　事件處理函數(shù)和視覺(jué)設(shè)計(jì)器 120
4.7.3　事件傳播 121
4.7.4　聲明和觸發(fā)自定義事件 123
4.8　數(shù)據(jù)綁定 126
4.8.1　綁定控件屬性 126
4.8.2　轉(zhuǎn)換器 128
4.8.3　綁定到字段 129
4.8.4　綁定到方法 134
4.9　總結(jié) 136
第二部分　設(shè)備編程
第5章　從傳感器讀取數(shù)據(jù) 139
5.1　位、字節(jié)和數(shù)據(jù)類(lèi)型 140
5.2　解碼和編碼二進(jìn)制數(shù)據(jù) 141
5.2.1　按位運(yùn)算符 141
5.2.2　移位運(yùn)算符、位掩碼和二進(jìn)制表示 141
5.2.3　字節(jié)編碼和字節(jié)順序 150
5.2.4　BitConverter 151
5.2.5　BitArray 153
5.3　Sense HAT擴(kuò)展板 156
5.4　用戶界面 156
5.5　溫度和氣壓 158
5.6　相對(duì)濕度 169
5.7　加速度計(jì)和陀螺儀 173
5.8　磁力計(jì) 177
5.9　傳感器校準(zhǔn) 183
5.10　單例模式 184
5.11　總結(jié) 185
第6章　輸入和輸出 187
6.1　觸覺(jué)按鈕 188
6.2　操縱桿 190
6.2.1　中間件層 191
6.2.2　控制桿狀態(tài)可視化 196
6.3　LED陣列 199
6.4　操縱桿和LED陣列集成 206
6.5　LED陣列與傳感器讀數(shù)集成 209
6.6　觸摸屏和手勢(shì)處理 210
6.7　總結(jié) 215
第7章　音頻處理 216
7.1　語(yǔ)音合成 216
7.2　語(yǔ)音識(shí)別 220
7.2.1　背景 220
7.2.2　應(yīng)用程序功能和系統(tǒng)配置 220
7.2.3　UI更改 221
7.2.4　一次性識(shí)別 222
7.2.5　連續(xù)識(shí)別 225
7.3　使用語(yǔ)音命令進(jìn)行設(shè)備控制 227
7.3.1　設(shè)置硬件 227
7.3.2　編碼 228
7.4　波的時(shí)域和頻域 231
7.4.1　快速傅里葉變換 232
7.4.2　采樣率和頻率范圍 238
7.4.3　分貝 239
7.5　波形譜分析器 240
7.5.1　讀取文件 240
7.5.2　波形音頻文件格式閱讀器 241
7.5.3　信號(hào)窗口和短時(shí)傅里葉變換 244
7.5.4　譜直方圖 245
7.5.5　頻譜顯示：整合 247
7.5.6　在LED陣列上顯示頻譜 250
7.6　總結(jié) 254
第8章　圖像處理 255
8.1　使用USB攝像頭獲取圖像 256
8.2　人臉檢測(cè) 261
8.3　面部追蹤 265
8.3.1　在UI中顯示面部位置 268
8.3.2　在LED陣列上顯示面部位置 269
8.4　OpenCV與原生代碼接口 272
8.4.1　解決方案配置和OpenCV安裝 272
8.4.2　圖像閾值 274
8.4.3　處理結(jié)果的可視化 278
8.4.4　對(duì)象檢測(cè) 283
8.4.5　用于物體識(shí)別的機(jī)器視覺(jué) 286
8.5　總結(jié) 294
第9章　連接設(shè)備 295
9.1　串行通信 295
9.1.1　UART環(huán)回模式 296
9.1.2　項(xiàng)目輪廓 296
9.1.3　串行設(shè)備配置 297
9.1.4　寫(xiě)數(shù)據(jù)和讀數(shù)據(jù) 300
9.2　為設(shè)備內(nèi)部通信寫(xiě)應(yīng)用程序 303
9.2.1　連接轉(zhuǎn)換器 304
9.2.2　遠(yuǎn)程控制物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備 305
9.3　藍(lán)牙 318
9.3.1　設(shè)置連接 319
9.3.2　藍(lán)牙綁定和配對(duì) 321
9.3.3　LED顏色命令 323
9.3.4　Windows Runtime組件對(duì)LedArray類(lèi)的要求 324
9.3.5　有界面客戶端應(yīng)用程序 329
9.4　Wi-Fi 331
9.5　AllJoyn 335
9.5.1　內(nèi)省XML文件 336
9.5.2　AllJoyn Studio 338
9.5.3　生產(chǎn)者 340
9.5.4　IoT Explorer for AllJoyn 343
9.5.5　自定義消費(fèi)者 345
9.6　Windows Remote Arduino 350
9.7　總結(jié) 350
第10章　電機(jī) 351
10.1　電機(jī)和設(shè)備控制基礎(chǔ) 351
10.2　電機(jī)HAT 352
10.3　脈沖寬度調(diào)制 353
10.4　直流電機(jī) 359
10.4.1　用PWM信號(hào)實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制 360
10.4.2　有界面應(yīng)用程序 363
10.5　步進(jìn)電機(jī) 365
10.5.1　全步模式控制 367
10.5.2　有界面應(yīng)用程序 372
10.5.3　自動(dòng)調(diào)節(jié)速度 373
10.5.4　微步進(jìn) 376
10.6　伺服電機(jī) 381
10.6.1　硬件組裝 382
10.6.2　有界面應(yīng)用程序 383
10.7　提供者模型 385
10.7.1　Lightning提供者 386
10.7.2　PCA9685控制器提供者 387
10.7.3　直流電機(jī)控制 390
10.8　總結(jié) 391
第11章　設(shè)備學(xué)習(xí) 392
11.1　微軟認(rèn)知服務(wù) 393
11.1.1　情緒檢測(cè) 393
11.1.2　使用LED陣列指示情緒 402
11.1.3　計(jì)算機(jī)視覺(jué)API 404
11.2　定制人工智能 406
11.2.1　動(dòng)機(jī)和概念 406
11.2.2　Microsoft Azure Machine Learning Studio 408
11.3　異常檢測(cè) 416
11.3.1　訓(xùn)練數(shù)據(jù)集采集 416
11.3.2　使用一類(lèi)支持向量機(jī)進(jìn)行異常檢測(cè) 421
11.3.3　準(zhǔn)備和發(fā)布Web服務(wù) 424
11.3.4　實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)客戶端 427
11.3.5　組合所有的內(nèi)容 432
11.4　總結(jié) 435
第三部分　Azure IoT Suite
第12章　遠(yuǎn)程監(jiān)控 438
12.1　設(shè)置預(yù)先配置的解決方案 439
12.2　預(yù)配設(shè)備 441
12.2.1　注冊(cè)新設(shè)備 441
12.2.2　發(fā)送設(shè)備信息 442
12.3　發(fā)送遙測(cè)數(shù)據(jù) 448
12.4　接收和處理遠(yuǎn)程命令 452
12.4.1　更新設(shè)備信息 452
12.4.2　響應(yīng)遠(yuǎn)程命令 454
12.5　Azure IoT服務(wù) 456
12.6　總結(jié) 457
第13章　預(yù)測(cè)性維護(hù) 458
13.1　預(yù)配置解決方案 459
13.1.1　解決方案儀表板 460
13.1.2　機(jī)器學(xué)習(xí)工作區(qū) 461
13.1.3　Cortana Analytics Gallery 465
13.2　Azure資源 465
13.3　Azure Storage 467
13.3.1　預(yù)測(cè)性維護(hù)存儲(chǔ) 467
13.3.2　遙測(cè)和預(yù)測(cè)結(jié)果存儲(chǔ) 468
13.3.3　設(shè)備列表 469
13.4　Azure Stream Analytics 470
13.5　解決方案源代碼 472
13.6　Event Hub和機(jī)器學(xué)習(xí)事件處理器 473
13.6.1　機(jī)器學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)處理器 477
13.6.2　Azure Table存儲(chǔ) 480
13.7　WebJob模擬器 484
13.8　預(yù)測(cè)性維護(hù)Web應(yīng)用程序 487
13.8.1　模擬服務(wù) 487
13.8.2　遙測(cè)服務(wù) 488
13.9　總結(jié) 490
第14章　自定義解決方案 491
14.1　IoT Hub 492
14.1.1　客戶端應(yīng)用 493
14.1.2　設(shè)備注冊(cè)表 496
14.1.3　發(fā)送遙測(cè)數(shù)據(jù) 500
14.2　流分析 501
14.2.1　存儲(chǔ)賬戶 501
14.2.2　Azure Table 503
14.2.3　Event Hub 503
14.2.4　Stream Analytics Job 504
14.3　事件處理器 510
14.4　使用Microsoft Power BI進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化 517
14.5　Notification Hub 521
14.5.1　關(guān)聯(lián)Windows Store 522
14.5.2　通知客戶端應(yīng)用 522
14.5.3　Notification Hub的創(chuàng)建和配置 527
14.5.4　使用事件處理器發(fā)送Toast通知 529
14.6　將Event Hub處理器部署到云端 532
14.7　總結(jié) 535