引言

引言

曾几何时,英特尔i486这样的计算机处理器和一部小汽车价格差不多。现如今,相似性能的处理器芯片售价却和一根巧克力棒差不多。

处理器变得如此廉价,它的应用场合就更广了。除了可以在商用工作站和家用PC上使用,电话、电表、床头灯或泰迪熊等也都可以内置处理器,这在以前可是负担不起的。我们可以使物品智能化,让它们能够思考说话。按专家们的说法,这就是“物理计算”(physical computing)、“普适计算”(ubiquitous computing或ubicomp)或“物联网”(the Internet of Things)。不管使用上述哪一个术语,我们实际讨论的事情是一样的,即制作奇妙、有魔力的物品。

在本书中,我们将聚焦于可以嵌入到物品中的计算机硬件(诸如Arduino之类的微控制器),一步步引领读者经历从原型系统设计与制作到成品制造与销售的全过程。我们将介绍相关的软硬件开发平台,讨论能使你的产品吸引眼球和讨巧的设计理念,向你展示怎样把单个原型提升为可以批量生产的成品。

本书的局限

首先,本书不是针对任何特定类型微控制器的指南。虽然我们将介绍Arduino、树莓派(Raspberry Pi) 和其他可选用的微控制器,但和本书介绍的其他内容相比,这种详细的技术信息将不可避免地更快过时。因此我们更愿意展示的是评估和选择平台的标准。

其次,本书也不是针对某个很酷项目的实战指南。我们将对一些有开创性的物联网装置进行综述,主要关注其通用设计原理,希望借此来鼓励读者制作新颖、美丽、实用和有魔力的物联网装置。

最后,本书不是介绍未来物联网商业基础设施的学术专著,诸如6LoWPAN和新兴的M2M标准等都没有专门介绍。我们对怎样设计、制造和销售面向消费者的、能让人欣喜的物联网装置更有兴趣。

本书的目标读者

作为一本技术出版物,我们希望本书能对开始从事物联网产品设计的软件工程师、Web开发人员、产品设计师和电子工程师有所帮助。实际上,本书内容涉及微控制器、电子技术、嵌入式编程和Web编程接口(API)等诸多有趣的技术话题。

除此之外,包括企业家、创客群体(设计师、艺术家、手工艺人和业余爱好者)、学术界人士和教育工作者在内的任何人,只要想对物联网这一激动人心的新兴技术有一个概貌性的了解,都是本书的目标读者。即便你没有多少或完全没有IT方面的技术背景,也可以读懂本书的大部分内容。我们谈论的话题超出了纯粹的数字技术范畴,还涉及了设计、道德伦理和商业。

怎样使用本书

前面已经说过,本书不属于“指南”类图书,因此阅读本书时,你不需要准备什么特别的工具。偏重技术的几章会针对微控制器硬件或Web开发框架给出一些建议,你可以在阅读本书的同时做更进一步的研究。

本书的内容安排,从前到后依次为原理介绍、原型系统设计与制作、制造和商业方面的考虑,因此你当然可以从头到尾地阅读。不过,你也许更愿意采用其他的方式阅读本书。根据自己的知识背景和关注点,你也许会有选择性地阅读某些感兴趣的章节,而暂时跳过其他章节。

第一部分是“原型阶段”。本部分首先介绍了物联网的一些基本知识,然后进入实践环节,介绍了原型项目的创建。

我们建议读者从头开始看。第1章“物联网概览”,介绍了什么是物联网,为什么它会在现在出现。第2章“联网装置的设计原则”,介绍了设计面向消费者的物联网装置时,需要遵循的一些设计原则。

第3章“因特网原理”,采用容易理解的方式,介绍了因特网的基本原理。当你构建物联网装置并考虑如何联网时,这些内容会对你有所帮助。如果你有因特网方面的背景,熟悉Web相关的各种网络协议,当然可以选择跳过这一章。

如果你打算自己制作物联网装置,那你应该对下面几章最感兴趣了。首先,第4章“原型设计与制作概述”有助于你更好地理解这个领域,对各种技术选择有一个总体的把握,值得一读。第5章“嵌入式装置的原型开发”,面向负责物联网装置制作的工程师、创客和技术人员,把第4章介绍的基本原理应用到了特定的平台。第6章“原型系统的结构设计与制作”,讨论了怎样为你的原型系统制作机械构件。第7章“原型系统在线组件的设计”,介绍了作为Web接口的在线组件的构建。

虽然很多读者都有编程方面的背景,但对于通常为物联网装置提供处理能力的微处理器系统,为其编写代码有一定的挑战性。第8章“嵌入式编程技术”,介绍了从编程实践中获得的一些经验知识,对在项目中涉及复杂计算需求的创客们来说,这些内容是会有帮助的。

第二部分是“产品阶段”。这部分将不再谈论原型系统的设计和制作,而是关注在原型项目转化为产品的过程中发生的事情。

如果你是一个企业家,希望能从物联网项目中盈利,那么你会关注第9章“商业模式”。商业模式不是简单的卖设备,而是具有更深层次的含义。当然,如果你正在筹划销售物联网设备,那么进入制造阶段后你将面临很多全新的问题,诸如制作PCB、采购原材料和获得认证等。在第10章“生产制造阶段”中将会讨论这些内容。

最后,技术虽然改变世界,但未必总是朝着好的方向改变。我们在本书的开始部分介绍了物联网装置的设计原则。第11章“道德伦理”告诉我们,为了避免这些有魔力的物品被不当利用,恪守伦理和道德准则是必要的。

你可以访问book.roomofthings.com或者关注Twitter账号@aBookOfThings,了解更多关于本书和两位作者的信息。

写作手记

艾德里安(Adrian)

人们常说旅行能开拓视野,实际上旅行也有助于写作。本书的部分内容是在飞机上写的,但更多的内容是在无数次的火车旅途中完成,乘车区间主要是在利物浦和伦敦之间,也包括英国境内的其他地方和意大利北部。昔日的交通系统也对写作有所帮助。在本书创作初期,我曾长时间在纽约逗留,发现纽约高铁公园是一个极好的写作场所。

本书的其余部分是在利物浦及其周边地区完成的,包括利物浦的DoES创客空间、大教堂附近的我的公寓、波德大街上的咖啡馆和宏伟的中心图书馆三楼。天气条件允许时,我甚至去皮尔希德码头能俯视默西河的地方写作。

码字工作是在一台索尼Vaio笔记本上完成的,在Ubuntu系统下用Vim编辑器以Markdown语法格式完成了本书主要的内容,之后切换到该电脑的Windows系统,用Word进行了编辑。

哈基姆(Hakim)

写作本书之前,艾德里安和我就物联网的总体情况和本书内容,有过几次长时间、内容广泛的讨论。之前我并不了解物联网,通过问一些愚蠢的问题和质疑各种假想,这些讨论帮助我了解了物联网。这些讨论也有助于我们对本书的内容形成一致的意见。我们共同起草了一章(最终形成了第4章),然后根据各自的兴趣和知识结构,对其余各章的撰写进行了均等的分工。我们始终坚持在提交各章之前,互相审阅对方写的内容,这有助于维护全书内容的一致性。

我用Vim撰写文稿,用Pandoc对Markdown格式的文稿进行转换,然后在LibreOffice中进行编辑。最初用的是一台老旧的ThinkPad电脑,后来坏掉了,就改用MacBook Pro了。Dropbox网盘被用来即时地共享最新版本的文稿,非常好用。我们撰写博客文章也是用Markdown语法,并且使用Jekyll生成网页。

目录