新書預告：《超圖解物聯網IoT實作入門使用JavaScript/Node.JS/Arduino/Raspberry Pi/ESP8266/Espruino》

cubie2016/04/092016/06/17

書名：
超圖解物聯網IoT實作入門
使用JavaScript/Node.JS/Arduino/Raspberry Pi/ESP8266/Espruino

書名很長，所以底下簡稱《超圖解物聯網IoT實作入門》。

預定上市時間：2016年5月（已上市）

本書探討的核心主題是串聯、匯流整合。

網際網路從最初的人際溝通橋樑，演化成機器之間協同合作的交流管道。物聯網（Internet of Things, 簡稱IoT）是指替每個東西，包括一般物品（例如：超商以及它所販售的所有商品）、感測器、甚至人類和動物，都標上唯一識別碼（unique identifiers，如：條碼、IP位址、身份證號碼…），彼此之間透過約定好的通訊協定，利用網際網路相連、分享數據。

網際網路，物聯網演進。

筆者假設讀者曾經閱讀《超圖解Arduino互動設計入門》，並且曾使用Arduino開發工具寫過Arduino程式。

《超圖解Arduino互動設計入門》探討的重點是電子電路基礎，以及Arduino和周邊介面、感測器與零組件的整合應用。《超圖解物聯網IoT實作入門》則是強調串聯網路軟體與微電腦控制板，以JavaScript為主軸，開發網路應用程式、手機App、互動網頁、資料庫程式和操控微電腦。

物聯網開發應用

物聯網不僅只是兩個裝置之間的互相連結，它們通常也連結到負責收集資料，以及協調這些裝置運作的（雲端）伺服器。此外，控制器、感測器等物聯網裝置，通常也都要具備讓使用者操作和監控的介面，無論是網頁或者App形式。底下是物聯網的基本組成架構：

物聯網的基本組成架構

《超圖解Arduino互動設計入門》觸及的物聯網內容，僅包含「感測器∕控制器」和「通訊網路」；《超圖解物聯網IoT實作入門》則囊括上圖列舉的四大範疇。

使用C和JavaScript程式語言

本書使用物聯網領域，兩種最根本的語言來建構應用程式：

Arduino的C語言：Arduino系列控制板是電子互動maker的最愛，許多非Arduino控制板，也強調跟Arduino的程式開發環境或者控制接腳相容。儘管控制板廠商不斷推陳出新，C語言仍是當家主流。
JavaScript：全球資訊網（World-Wide Web）最通行的語言是JavaScript，也是所有網頁∕網站開發人員必知必會的程式語言。經過數年來的發展，JavaScript的應用領域也擴展到電腦應用程式、手機App開發，甚至操控微電腦控制板。

無處不在的JavaScript執行環境

常見的智慧型網路裝置，都能執行JavaScript程式。當今書市不乏大師級的JavaScript相關著作，像本書每個章節，從互動網頁、網站資料庫程式設計、動態圖表到手機App開發，都有專門的參考書籍，但它們都鮮少提及JavaScript在物聯網和微控制器的整合應用。所以本書的定位，並不是要取代這些書籍，而是延伸和擴充。

用於電腦伺服器和微控制器的JavaScript

伺服器端程式也能用JavaScript語言開發。可在瀏覽器之外獨立執行JavaScript程式的Node.js於2009年問世，並相繼獲得Walmart（世界最大連鎖超市）, PayPal（線上支付款項系統）和Netflix（網路第四台）等大型企業採納，用來建置可應付購物旺季高流量的高效能網站伺服器程式（註：Node.js並不是第一個可在瀏覽器外運作的JavaScript程式環境，但它是最成功的一個）。

Node.js

Node.js能夠在Windows, Mac OS X以及Linux系統執行；不只是個人電腦，風靡自造界的Raspberry Pi（以下稱「樹莓派」）、BeagleBone Black，以及美金9元的開放原始碼微電腦C.H.I.P.，還有基於x86處理器架構的Intel Galileo控制板也都能執行Node.js。

Raspberry Pi + Node.js

某些採用32位元處理器的控制板，更直接把JavaScript語言當作「母語」，例如Espruino和Tessel 2，而三星電子公司在2015年5月發表了一個「瘦身」版的JavaScript程式語言，叫做JerryScript，可運用在僅有64KB主記憶體的微控制器。換句話說，在這些控制板上讀取和設定I/O腳位，都是用JavaScript。因此，從前端網頁、網站伺服器程式，到微控制器和感測器終端，都能用相同的JavaScript語言撰寫；學習JavaScript，也就能同時掌控前端、伺服器端和感測端的軟、硬體！

Espruino Pico控制板

本書採用的控制板類型比較多元，不限於Arduino，但它們的控制程式都是用C或JavaScript。

《超圖解物聯網IoT實作入門》章節導讀

第一章「JavaScript入門」：介紹JavaScript的由來、基礎語法、瀏覽器的DOM（文件物件模型）、事件處理程式、使用Chrome瀏覽器測試JavaScript程式、在網頁中嵌入JavaScript程式…等主題。

JavaScript入門

第二章「jQuery入門」：jQuery是當今最廣泛使用的JavaScript程式庫，主要的作用是讓動態網頁程式變得更簡單。本章將透過整合Arduino乙太網路與jQueryUI（互動介面）程式，帶領讀者認識jQuery語法、網頁訊息交換格式（CSV, XML和JSON）和「不重新載入網頁，動態更新內容」的AJAX技術。

整合Arduino乙太網路與jQueryUI（互動介面）程式

第三章「Node.js入門」：Node.js是一個獨立的JavaScript執行環境，可以讓我們使用JavaScript程式語言開發應用程式，在瀏覽器之外執行。本章將說明Windows, Mac OS X和Linux（樹莓派）系統的Node.js安裝方式，並透過非阻塞I/O讀取檔案、自訂與引用程式模組、使用npm工具程式管理模組、使用Express框架開發網站應用程式、RESTful API、從Arduino傳遞溫溼度值給Node網站…等數個實作範例認識Node.js。

Node.js + Express.js

第四章「Node.js序列埠通訊與樹莓派GPIO控制」：序列埠是連接Arduino與個人電腦和Linux微電腦控制板，最常用的介面。GPIO則是樹莓派控制板的標準週邊介面，本章除了介紹如何使用Node.js連接與控制序列埠和GPIO介面，也將介紹GPIO介面整合自製Arduino控制板的方法，還有MOSFET電子元件，以及透過MOSFET組成5V和3.3V的訊號電壓轉換板。

FET元件符號

第五章「使用Johnny-Five（霹靂五號）及Socket.io即時操控Arduino」：Johnny-Five（霹靂五號）是個Node.js程式庫，讓電腦（或Linux微電腦控制板）以JavaScript程式操控連接在USB介面（或其他序列埠）的Arduino。本章將比較「霹靂五號」與Arduino的C語法異同，並且透過讀取開關（數位）訊號、類比輸入和PWM輸出、LM35溫度感測器、伺服馬達控制，還有瀏覽器與矩陣LED作畫等範例實作，讓讀者了解「霹靂五號」和網頁即時通訊程式（Socket.io）。

使用Johnny-Five（霹靂五號）及Socket.io即時操控Arduino

第六章「電子郵件、串流視訊與操控伺服馬達」：本章的範例以樹莓派相機為主，第一個範例搭配PIR人體紅外線感測器，在偵測到入侵者時，自動拍照並e-mail。第二個範例介紹使用Socket.io和M-JPEG壓縮程式，在網頁上顯示串流視訊。第三個範例介紹簡易的相機＋DIY伺服馬達雲台，並且透過觸控螢幕、鍵盤和實體遙桿控制雲台。

串流視訊與操控伺服馬達

本章最後一個例子是在電腦的瀏覽器上，透過JavaScript擷取Web Cam攝影機的視訊影像，並偵測其中是否有人類臉孔，若有的話，則控制伺服馬達跟著臉孔轉動。

人類臉孔偵測

第七章「Espruino控制板入門」：介紹採用JavaScript作為「母語」的Espruino開源控制板、如何自行燒錄一個相容的Espruino板，並且透過超音波LED燈光強弱控制、藍牙H橋馬達控制、SD記憶卡溫濕度記錄器、深層睡眠省電模式…等DIY實作練習，認識Espruino控制板的數位和類比I/O腳位的接線和控制方式。

Espruino與STM32控制板

第八章「MongoDB資料庫系統」：MongoDB是一款適合處理大數據與物聯網資料的免費、開放原始碼資料庫，本章將介紹MongoDB的安裝方式、基本架構、資料的新增、擷取（篩選）、修改和刪除等基本操作，並且透過Node.js的Mongoose套件連結資料庫，儲存Arduino上傳的數據。

MongoDB資料庫系統

第九章「資料視覺化—使用C3.js與D3.js繪製圖表」：若只在網頁上用文、數字列舉數據，未免太乏味，本章將說明如何透過知名的C3.js和D3.js程式庫，以活潑生動的量表（gague）和圖表（chart）形式呈現儲存在MongoDB資料庫裡的數據，以及Arduino傳入的即時數據，並且透過簡易的數位濾波手法過濾雜訊。

數位濾波

第十章「Cordova開發手機App入門」：Cordova是免費、開放原始碼的工具軟體（註：付費版的開發工具為Adobe PhoneGap），讓開發者使用HTML和JavaScript來開發手機和平板的App。本章將說明Cordova與Android系統的開發環境與相關軟體的安裝、App程式基本架構並且使用jQuery Mobile建立App操作介面、建立透過手機網路（Wi-Fi）操控微電腦的App。

Cordova藍牙手機遙控App

第十一章「製作Cordova藍牙手機遙控App」：說明如何透過Cordova的藍牙、加速度感測器和序列埠通訊等外掛，製作手機藍牙遙控機器人的App，以及用手機的加速度感測器控制伺服馬達雲台。

Apache Cordova序列埠控制Arduino

第十二章「ESP8266物聯網實作（一）」：介紹ESP8266微控器的I/O腳位，連接Arduino控制板，提供Arduino控制板Wi-Fi無線通訊的功能，並且說明如何替它燒錄Arduino韌體，用Arduino的C程式語言操控ESP8266。

ESP8266網站伺服器

第十三章「ESP8266物聯網實作（二）」：介紹如何替ESP模組設定區域網路的域名、替ESP-01模組燒錄Arduino程式、透過網路更新ESP模組的韌體、連接OLED顯示器，以及燒錄並透過Espruino（JavaScript程式）控制ESP8266。

ESP8266連接OLED顯示器與DHT11溫濕度感測器

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18 thoughts on “新書預告：《超圖解物聯網IoT實作入門使用JavaScript/Node.JS/Arduino/Raspberry Pi/ESP8266/Espruino》”

dull-boy表示:

2016/04/188:41 下午

老師你好:
我家洗衣機電腦機板掛了,我用Arduino自己寫了個簡單的控制程序,
如下: 當按鈕開關啟動程序,正常循環一個流程後,過了約30分鐘程序為什麼會自己自動再啟動,不是應該要在按開關,程序才會再次啟動嗎? 我只好在最後面補一個24小時的時間延遲.
//　　　快速測試
int ledPin13 = 13; //設定第13 pin給注水
int ledPin12 = 12; //設定第12 pin給洗衣正轉
int ledPin11 = 11; //設定第11 pin給洗衣反轉
int ledPin10 = 10; //設定第10 pin給排水
int ledPin9 = 9; //給脫水
int ledPin8 = 8;// 給強制斷開排水
int inPin = 2; //設定第2 pin為輸入pin (為了讀取按鈕狀態)
int val = 0; //讀取按鈕狀態
void setup() {
pinMode(ledPin13, OUTPUT); //設定LED pin腳狀態為輸出
pinMode(ledPin12, OUTPUT);
pinMode(ledPin11, OUTPUT);
pinMode(ledPin10, OUTPUT);
pinMode(ledPin9, OUTPUT);
pinMode(ledPin8, OUTPUT);
pinMode(inPin, INPUT); //設定第2 pin狀態為輸入
}
void loop(){
val = digitalRead(inPin); //讀取輸入pin腳的值
if (val == 1) { //確認是否輸入為高電壓 (按鈕壓下)
//　　注水
digitalWrite(ledPin13, 1);
delay(3000);//注水時間控制
digitalWrite(ledPin13, 0);//注水停止
delay(500);
////////////////洗衣
digitalWrite(ledPin12, 1);//正轉開始
delay(1500);//正轉時間控制
digitalWrite(ledPin12, 0);//正轉停止
delay(3000);
digitalWrite(ledPin11, 1);//反轉開始
delay(1500);//反轉時間控制
digitalWrite(ledPin11, 0);//反轉停止
delay(3000);
digitalWrite(ledPin12, 1);//第2輪
delay(1500);
digitalWrite(ledPin12, 0);
delay(3000);
digitalWrite(ledPin11, 1);
delay(1500);
digitalWrite(ledPin11, 0);
delay(3000);
/////////////////////////////////////////////////////////////////////排水
digitalWrite(ledPin10, 1);//排水
delay(3000);//排水時間控制
//停止+煞車
digitalWrite(ledPin10,0);//排水停止
delay(3000);
digitalWrite(ledPin8,1);//強制排水斷開(繼電器由B變A)
delay(3000);//變A接點持續時間
digitalWrite(ledPin8,0);//復歸為B接點
delay(1000);
/////////////////////////////////////////////　　　　洗淨
//　　注水
digitalWrite(ledPin13, 1);
delay(3000);
digitalWrite(ledPin13, 0);
delay(500);
////////////////洗衣
digitalWrite(ledPin12, 1);
delay(1500);
digitalWrite(ledPin12, 0);
delay(3000);
digitalWrite(ledPin11, 1);
delay(1500);
digitalWrite(ledPin11, 0);
delay(3000);
digitalWrite(ledPin12, 1);
delay(1500);
digitalWrite(ledPin12, 0);
delay(3000);
digitalWrite(ledPin11, 1);
delay(1500);
digitalWrite(ledPin11, 0);
delay(3000);

//////////////////////////
//　　排水
digitalWrite(ledPin10, 1);
delay(3000);//排水時間
digitalWrite(ledPin8, 1);//強制斷開排水
delay(3000);
digitalWrite(ledPin8, 0);
delay(1000);
//　　　脫水
digitalWrite(ledPin9, 1);
delay(3000);//脫水時間
//　　　慢轉
digitalWrite(ledPin9, 0);//脫水停止
delay(3000);//洗衣槽慣性旋轉時間
//　　　　停止+煞車
digitalWrite(ledPin10,0);//排水斷開　同時慣性旋轉立即煞車
delay(1000);
digitalWrite(ledPin8, 1);//強制斷開排水
delay(5000);
digitalWrite(ledPin8, 0);
delay(1000);
}
}

回覆
1. cubie表示:
  
  2016/04/192:22 上午
  
  wow~真有意思～
  
  建議你可以把各項功能拆開寫成不同的函式，比較容易除錯。
  另外，也請在偵測按鍵值的條件式內，把按鍵值設定成0試試看。
  
  void loop(){
  val = digitalRead(inPin); //讀取輸入pin腳的值
  if (val == 1) { //確認是否輸入為高電壓 (按鈕壓下)
  val = 0;
  : // 以下省略
  }
  }
  
  thanks,
  jeffrey
Andy表示:

2016/05/112:43 下午

請問老師, 這本書上市了嗎, 我在博客來一直找不到, 謝謝

回覆
1. cubie表示:
  
  2016/05/1210:11 上午
  
  hi andy:
  
  拍謝，目前還在編排，所以可能會延到六月初，謝謝！
  
  thanks,
  jeffrey
AJ表示:

2016/05/291:26 上午

請問這本書有提到如何用node.js控制RPi的CSI或DSI嗎?

回覆
1. cubie表示:
  
  2016/05/2911:07 下午
  
  hi AJ:
  
  本書有使用CSI介面，實際是透過Node.js執行Linux指令操控相機。沒有提到DSI，因為DSI模組本質上就是一個具備10點觸控的LCD顯示器。
  
  如果你說的「控制」，指的是「接收多點觸控訊號」的話，就Web應用程式觀點，這部份是前端JavaScript的工作，跟Node.js比較沒有關係，本書第六章有採用觸控螢幕操控攝影機雲台的範例。
  
  thanks,
  jeffrey
FracWatch表示:

2016/05/314:25 下午

這正是我期待已久的書。

回覆
1. cubie表示:
  
  2016/06/017:46 上午
  
  非常感謝！
  
  thanks,
  jeffrey
水月幻夢表示:

2016/06/2110:13 上午

請問這本書需要購買什麼電子零件才可以全部做完實作的部分？謝謝。

回覆
1. cubie表示:
  
  2016/06/2110:39 下午
  
  請參閱《超圖解物聯網IoT實作入門：使用JavaScript/Node.JS/Arduino/Raspberry Pi/ESP8266/Espruino》零件清單這篇貼文，謝謝！
  
  thanks,
  jeffrey
周彥廷表示:

2017/05/189:31 下午

老師您好我想請問一下我依照《超圖解物聯網IoT實作入門：使用JavaScript/Node.JS/Arduino/Raspberry Pi/ESP8266/Espruino》這一本書中第7-50頁的步驟使用「python stm32loader.py COM24(我的STM32F103RCT6的相容板，內建PL-2303HX的USB轉TTL晶片) -e -w -v espruino_1v91_espruino_1r3.bin」進行燒錄Espruino韌體時發生失敗，顯示找不到Serial的錯誤訊息，另外我也是去Espruino官網下載的韌體，在Espruino Web IDE讀得到該STM32相容板的COM24，也顯示「Connected >」連入該裝置，但是無法進行程式燒錄、開發與執行等基本動作。
STM32開發板/核心板/STM32F103RCT6最小系統板。謝謝您的協助。

回覆
1. cubie表示:
  
  2017/05/1912:30 上午
  
  請問你在板子通電開機之前，有先按住Boot0按鈕，讓此接腳處於高電位嗎？
  
  如果有的話…我自己有遇到USB轉序列線的問題。
  
  這是我採用的STM32F103RCT6最小系統板，以及兩個USB轉序列線：
  
  兩個USB轉序列線的IC都是CH340G，燒錄Arduino韌體沒問題，但我不知道為什麼，最左邊的那一個在燒錄Espruino韌體時都會出現錯誤。這是燒錄Espruino 1.9.2版的畫面，上方是成功的訊息（用中間的USB序列線燒錄），下方是錯誤訊息（用最左邊的USB序列線燒錄）：
  
  這是燒錄成功之後，使用Espruino IDE連線的畫面：
  
  也許你需要外接USB轉序列線測試看看。
  
  thanks,
  jeffrey
Joe Brady表示:

2017/11/1611:21 下午

老師您好, 非常喜歡你的書,
我想詢問這本超圖解物聯網IoT實作入門大陸版跟台灣版有什麼差別嗎?
因為我人目前在大陸, 在想要不要從台灣買還是直接在大陸買一本

回覆
1. cubie表示:
  
  2017/11/1611:59 下午
  
  謝謝你對本書感興趣，簡體中文版和繁體中文版的主要差別有兩個：
  
  1. 因為大陸內地無法使用Google服務，所以裡面的Google Mail單元改成QQ。
  2. 簡體中文版分成兩冊，第一冊已經出版，包含八個章節。第二冊還在編輯中。
  
  thanks,
  jeffrey
羅忠淤表示:

2017/12/256:25 下午

老師您好
我想請問一下因為我沒有錢去申請雲端網頁
所以就用了所謂的WEBHOST 類似000WEBHOST 的雲端代理伺服網頁
然後RASPBERRY就遇到一些無法連結雲端資料庫的問題
請問PYTHON有類似的方式能夠連線傳質回去嗎

回覆
1. cubie表示:
  
  2017/12/263:11 下午
  
  無法連接雲端應該是你的登入帳號、鍵碼（api key）或者程式有誤，跟使用哪一種語言無關。
  
  thanks,
  jeffrey
Johnny表示:

2021/02/099:21 上午

請問這本書是否有電子書版本可購買？

回覆
1. cubie表示:
  
  2021/02/092:34 下午
  
  沒有計畫，謝謝。
  
  thanks,
  jeffrey