物联网智能终端应用程序开发（蔡运富）

本教材以实际案例为载体，将物联网智能终端所涉及的核心技术分解成六个项目（物联网智能终端开发平台系统及架构认知、嵌入式程序开发环境搭建、文件I/O程序设计、多任务程序设计、网络通信程序设计以及传感器应用开发），由浅入深进行讲解。

本教材为项目任务式，每个任务后设计了相应的任务实施单。在教学中，教师可以按照具体任务安排课时，以保证每次课堂学习任务清晰、内容丰富，还可根据所设置的教学反馈单了解学生的掌握程度，便于跟踪教学。本书采用教学做一体化的授课模式，体现了高职院校高技能应用型人才培养的特色。

本教材是1 X“物联网智能终端开发与设计”职业技能等级证书（中级）配套教材，也可作为高职高专和应用型本科物联网相关专业的教材，亦可供相关工程技术人员作为自学教材或参考书。

 

项目1　物联网智能终端开发平台系统及架构认知　 1

任务1.1　认识物联网智能终端开发平台　 1

1.1.1　开发平台概述　 3

1.1.2　开发平台主要模块　 4

1.1.3　开发平台项目应用场景　 9

任务1.2　认识智能终端主控板　 12

1.2.1　主控板概述　 12

1.2.2　主控板接口定义　 15

1.2.3　测试主控板　 20

任务1.3　认识外围节点模块　 22

1.3.1　节点板外观　 22

1.3.2　节点板硬件资源　 23

1.3.3　节点板硬件电路接口　 24

项目2　嵌入式程序开发环境搭建　 32

任务2.1　部署虚拟计算机　 32

2.1.1　创建虚拟计算机　 33

2.1.2　安装Ubuntu操作系统　 35

2.1.3　操作系统间文件共享　 39

任务2.2　Linux操作系统基础认知　 41

2.2.1　Shell指令语法格式　 41

2.2.2　Linux系统的文件与目录管理指令　 42

2.2.3　Linux系统管理指令　 45

2.2.4　在Linux系统中对文件进行基本操作　 48

任务2.3　嵌入式程序开发工具安装　 51

2.3.1　嵌入式Linux应用程序开发流程　 51

2.3.2　搭建交叉编译环境　 52

2.3.3　安装文本编辑器vim　 53

2.3.4　安装TFTP服务　 54

2.3.5　程序实例Hello world！　 54

项目3　文件I/O程序设计　 56

任务3.1　文件I/O操作　 56

3.1.1　一切皆文件　 57

3.1.2　标准I/O　 58

3.1.3　智能终端用户配置文件的I/O操作实例　 67

任务3.2　设备文件的访问与控制　 70

3.2.1　设备文件概述　 70

3.2.2　设备文件的工作原理　 71

3.2.3　设备文件的访问与控制　 72

3.2.4　设备文件应用实例　 77

任务3.3　触摸屏的应用编程　 80

3.3.1　触摸屏的简介　 80

3.3.2　触摸屏访问接口　 82

3.3.3　触摸屏应用实例　 85

项目4　多任务程序设计　 87

任务4.1　智能终端多线程应用　 87

4.1.1　多任务概述　 87

4.1.2　线程的创建及管理　 89

4.1.3　线程的同步与互斥　 92

4.1.4　多线程应用实例　 97

任务4.2　智能终端多进程应用　 101

4.2.1　进程概述　 101

4.2.2  进程的创建及管理　 103

4.2.3　多进程应用实例　 106

任务4.3　智能终端进程间通信　 109

4.3.1　进程间通信基础　 109

4.3.2　管道通信技术　 111

4.3.3　进程间的通信应用实例　 120

项目5　网络通信程序设计　 124

任务5.1　认识网络通信　 124

5.1.1  网络通信基础　 125

5.1.2　TCP/IP分层模型　 126

5.1.3　TCP通信过程　 130

任务5.2　套接字（socket）编程　 134

5.2.1  套接字（socket）概述　 134

5.2.2  套接字（socket）编程基础　 136

任务5.3　TCP/UDP套接字编程　 140

5.3.1  TCP客户服务器程序设计　 140

5.3.2　UDP客户服务器程序设计　 146

5.3.3  广播与组播　 150

5.3.4  TCP/UDP编程应用实例　 156

任务5.4　网络数据的分析　 160

5.4.1  tcpdump工具的使用　 161

5.4.2  wireshark工具的使用　 163

5.4.3　网络数据分析实例　 165

项目6　传感器应用开发　 168

任务6.1　传感器数据采集　 168

6.1.1　ADC板载传感器设备的访问　 169

6.1.2　GPIO控制应用　 171

6.1.3　传感器数据采集应用实例　 172

任务6.2　传感器数据显示　 179

6.2.1　液晶显示屏基础　 179

6.2.2　在液晶显示屏上画图　 186

6.2.3　传感器数据显示应用实例　 188

任务6.3　音频设备应用开发　 191

6.3.1　音频设备基础　 191

6.3.2　标准音频接口ALSA库　 194

6.3.3　音频设备应用实例　 198

任务6.4　视频设备应用开发　 203

6.4.1　视频设备基础　 203

6.4.2　多媒体开发库SDL　 204

6.4.3　视频设备应用实例　 208

参考文献　 214

 

为深入贯彻落实《国家职业教育改革实施方案》和《职业教育提质培优行动计划》文件精神，稳步推进“学历证书 若干职业技能等级证书”工作，重庆电子工程职业学院与广州粤嵌通信科技股份有限公司充分利用各自资源优势，深化产教融合，以1 X“物联网智能终端开发与设计”职业技能等级证书为载体，以国际化视野打造物联网智能终端产业人才培养新模式。

在智能终端产业人才需求的基础上，结合国内各院校专业建设情况，1 X“物联网智能终端开发与设计”职业技能等级证书推出初、中、高三级系列“书证融通”教材。本教材为中级技能培养指导教材之一，重点介绍物联网智能终端应用程序的开发技术，内容包括：物联网智能终端开发平台系统及架构认知、嵌入式程序开发环境搭建、文件I/O程序设计、多任务程序设计、网络通信程序设计以及传感器应用开发六个部分，知识点涵盖了重性能、轻界面类型物联网智能终端开发所需的各项重要技术。

本教材在内容组织上，基于“平台 模块”的课程体系思想，结合实际应用需要，以真实项目为教学载体，将理论和实践深度融合。本教材采用项目任务式，每个学习项目针对一项重要知识技能分成多个任务实施，力求学习者能由浅入深，全面系统地掌握知识技能。通过任务引入设置任务目标，然后对任务进行描述，进而重点介绍在任务实施过程中涉及的理论知识，后通过项目实践加深理解。通过对本教材的学习，学生可以达到助理研发工程师的技能水平。

本教材取材实用、通俗易懂、实用性强，易于教学，重在培养学生的应用技能。本书适合作为高职高专和应用型本科物联网相关专业的教材，也可供相关工程技术人员作为自学教材或参考书。

本书由重庆电子工程职业学院蔡运富担任主编，广州粤嵌通信科技股份有限公司钟锦辉担任副主编。其中蔡运富编写了项目2、3、6，钟锦辉编写了项目1，重庆电子工程职业学院邱雷编写了项目4、5。广州粤嵌通信科技股份有限公司邓人铭对全稿进行了审阅。重庆电子工程职业学院的王用鑫、李志贵、霍福翠等人为教材的编写提供了资料。

因编者水平有限，书中难免存在疏漏之处，恳请读者批评指正。

编者　　

2021年6月