ESP32-C3. Беспроводное приключение

Предисловие от издательства
Введение
Предисловие
ЧАСТЬ I. ПОДГОТОВКА
Глава 1. Введение в IoT
1.1. Архитектура интернета вещей
Уровень восприятия и управления
Сетевой уровень
Уровень платформы
Прикладной уровень
1.2. Применение IoT в проекте "Умного дома"
Глава 2. Введение в практику IoT-проектов
2.1. Введение в типовые проекты IoT
2.1.1. Базовые модули для обычных устройств
IoT
2.1.2. Базовые модули клиентских приложений
2.1.3. Введение в общие облачные платформы
IoT
2.2. Практика: проект Smart Light
2.2.1. Структура проекта
2.2.2. Функции проекта
2.2.3. Подготовка оборудования
2.2.4. Процесс разработки
2.3. Резюме
Глава 3. Введение в ESP RainMaker
3.1. Что такое ESP RainMaker?
3.2. Реализация ESP RainMaker
3.2.1. Служба обработки заявок
3.2.2. RainMaker Agent
3.2.3. Облачный сервер
3.2.4. Клиент RainMaker
3.3. Практика: ключевые моменты разработки
с ESP RainMaker
3.4. Особенности ESP RainMaker
3.4.1. Управление пользователями
3.4.2. Функции конечного пользователя
3.4.3. Функции администратора
3.5. Резюме
Глава 4. Настройка среды разработки
4.1. Обзор ESP-IDF
4.1.1. Версии ESP-IDF
4.1.2. Рабочий процесс ESP-DIFF Git
4.1.3. Выбор подходящей версии
4.1.4. Обзор каталога ESP-IDF SDK
4.2. Настройка среды разработки ESP-IDF
4.2.1. Настройка среды разработки ESP-IDF в
Linux
4.2.2. Настройка среды разработки
ESP-IDF в Windows
4.2.3. Настройка среды разработки ESP-IDF на
Mac
4.2.4. Установка VS Code
4.2.5. Знакомство со сторонними средами
разработки
4.3. Система компиляции ESP-IDF
4.3.1. Основные концепции системы компиляции
4.3.2. Структура файла проекта
4.3.3. Правила построения системы компиляции
по умолчанию .
4.3.4. Введение в сценарий компиляции
4.3.5. Введение в общие команды
4.4. Практика: компиляция примера программы
Blink
4.4.1. Анализ примера
4.4.2. Компиляция программы Blink
4.4.3. Прошивка программы Blink
4.4.4. Анализ логов последовательного порта
программы Blink
4.5. Резюме
ЧАСТЬ II. РАЗРАБОТКА ОБОРУДОВАНИЯ И
ДРАЙВЕРОВ
Глав 5. Аппаратный дизайн продуктов Smart Light
на базе ESP32-C3
5.1. Характеристики и состав продуктов Smart
Light
5.2. Аппаратный дизайн базовой системы
ESP32-C3
5.2.1. Источник питания
5.2.2. Порядок включения питания и сброс
системы
5.2.3. SPI флеш-память
5.2.4. Источник тактовых импульсов
5.2.5. Радиочастотный сигнал (RF) и антенна
5.2.6. Выводы управления загрузкой ПО
(Strapping Pins)
5.2.7. GPIO и ШИМ-контроллер
5.3. Практика: создание системы умного
освещения с помощью ESP32-C3
5.3.1. Выбор модулей
5.3.2. Настройка ШИМ-сигналов на выводах
GPIO
5.3.3. Загрузка встроенного ПО и интерфейс
отладки
5.3.4. Рекомендации по проектированию
радиочастотой части
5.3.5. Рекомендации по проектированию
источника питания
5.4. Резюме
Глава 6. Разработка драйверов
6.1. Процесс разработки драйверов
6.2. Периферийные приложения ESP32-C3
6.3. Основы построения драйверов светодиодов
6.3.1. Цветовые пространства
6.3.2. Светодиодный драйвер
6.3.3. Диммирование светодиодов
6.3.4. Введение в ШИМ
6.4. Разработка драйвера для регулирования
светодиодов
6.4.1. Энергонезависимая память (NVS)
6.4.2. Светодиодный ШИМ-контроллер (LEDC)
6.4.3. Программирование ШИМ для светодиодов
6.5. Практика: добавление драйверов в
проект Smart Light
6.5.1 Драйвер кнопки
6.5.2. Драйвер регулировки яркости светодиода
6.6. Резюме
ЧАСТЬ III. БЕСПРОВОДНАЯ СВЯЗЬ И УПРАВЛЕНИЕ
Глава 7. Настройка Wi-Fi-соединения
7.1. Основы Wi-Fi
7.1.1. Введение в Wi-Fi
7.1.2. Эволюция IEEE 802.11
7.1.3. Концепции Wi-Fi
7.1.4. Wi-Fi-соединение
7.2. Основы Bluetooth
7.2.1. Введение в Bluetooth
7.2.2. Концепции Bluetooth
7.2.3. Bluetooth-соединение
7.3. Конфигурация сети Wi-Fi
7.3.1. Руководство по настройке сети Wi-Fi
7.3.2. Программная точка доступа (Soft access
point, SoftAP)
7.3.3. SmartConfig
7.3.4. Bluetooth
7.3.5. Другие методы
7.4. Программирование Wi-Fi
7.4.1. Компоненты Wi-Fi в ESP-IDF
7.4.2. Упражнение: соединение Wi-Fi
7.4.3. Упражнение: интеллектуальное
подключение к Wi-Fi
7.5. Практика: конфигурация Wi-Fi в проекте
Smart Light
7.5.1. Соединение Wi-Fi в проекте Smart Light
7.5.2. Умная настройка Wi-Fi
7.6. Резюме
Глава 8. Локальное управление
8.1. Введение в локальное управление
8.1.1. Применение локального управления
8.1.2. Преимущества локального управления
8.1.3. Обнаружение управляемых устройств
с помощью смартфонов
8.1.4. Передача данных между смартфонами и
устройствами
8.2. Общие методы локального обнаружения
8.2.1. Широковещательная передача
8.2.2. Групповая передача (Multicast)
8.2.3. Сравнение широковещательной и
групповой рассылок
8.2.4. Протокол групповых приложений mDNS
для локального обнаружения
8.3. Общие протоколы связи для локальных
данных
8.3.1. Протокол управления передачей (TCP)
8.3.2. Протокол передачи гипертекста
(HyperText Transfer Protocol, HTTP)
8.3.3. Протокол пользовательских датаграмм
(User Datagram Protocol, UDP)
8.3.4. Протокол ограниченных приложений
(Constrained Application Protocol, CoAP)
8.3.5. Протокол Bluetooth
8.3.6. Обзор протоколов передачи данных
8.4. Гарантии безопасности данных
8.4.1. Введение в безопасность транспортного
уровня (TLS)
8.4.2. Введение в датаграмм-протокол
безопасности транспортного уровня (DTLS)
8.5 Практика: локальное управление в проекте
Smart Light
8.5.1. Создание локального управляющего
сервера на базе Wi-Fi
8.5.2. Проверка функциональности локального
управления с помощью скриптов
8.5.3. Создание локального сервера управления
на базе Bluetooth
8.6. Резюме
Глава 9. Управление через облако
9.1. Введение в удаленное управление
9.2. Облачные протоколы передачи данных
9.2.1. Введение в MOTT
9.2.2. Принципы MOTT
9.2.3. Формат сообщения MOTT
9.2.4. Сравнение протоколов
9.2.5. Настройка MOTT Broker в Linux и Windows
9.2.6. Настройка клиента MOTT на основе ESP-
IDF
9.3. Обеспечение безопасности данных MOTT
9.3.1. Значение и функция сертификатов
9.3.2. Локальная генерация сертификатов
9.3.3. Настройка MOTT Broker
9.3.4. Настройка клиента MOTT
9.4. Практика: дистанционное управление
через ESP RainMaker
9.4.1. Основы ESP RainMaker
9.4.2. Протокол связи между узлом и серверной
частью облака
9.4.3. Взаимодействие между клиентом и
облачным бэкендом
9.4.4. Типы пользователей
9.4.5. Основные сервисы
9.4.6. Пример Smart Light
9.4.7. Приложение RainMaker и интеграция
сторонних платформ
9.5. Резюме
Глава 10. Разработка приложений для смартфонов
2
10.1. Введение в разработку приложений для
смартфонов
10.1.1. Обзор разработки приложений для
смартфонов
10.1.2. Структура проекта Android
10.1.3. Структура проекта iOS
10.1.4. Жизненный цикл Android Activity
10.1.5. Жизненный цикл iOS ViewController
10.2. Создание нового проекта приложения для
смартфона
10.2.1. Подготовка к разработке под Android
10.2.2. Создание нового проекта Android
10.2.3. Добавление зависимостей для
MyRainmaker
10.2.4. Запрос разрешений в Android
10.2.5. Подготовка к разработке iOS
10.2.6. Создание нового проекта iOS
10.2.7. Добавление зависимостей для
MyRainmaker
10.2.8. Запрос разрешений в iOS
10.3. Анализ функциональных требований
приложения
10.3.1. Анализ функциональных требований
проекта
10.3.2. Анализ требований к управлению
пользователями
10.3.3. Анализ требований к подготовке и
привязке устройства
10.3.4. Анализ требований к удаленному
управлению
10.3.5. Анализ требований к планированию
10.3.6. Анализ требований к пользовательскому
центру
10.4. Разработка системы управления
пользователями
10.4.1. Введение в API RainMaker
10.4.2. Инициализация связи через смартфон
10.4.3. Регистрация учетной записи
10.4.4. Вход в учетную запись
10.5. Разработка системы подготовки
устройств
10.5.1. Сканирование устройств
10.5.2. Подключение устройств
10.5.3. Генерация секретных ключей
10.5.4. Получение идентификатора (ИД) узла
10.5.5. Подготовка устройств
10.6. Разработка управления устройствами
10.6.1. Привязка устройств к облачным учетным
записям
10.6.2. Получение списка устройств
10.6.3. Получение статуса устройства
10.6.4. Изменение статуса устройства
10.7. Разработка расписания и
пользовательского центра
10.7.1. Реализация функции планирования
10.7.2. Реализация центра пользователей
10.7.3. Дополнительные облачные API
10.8. Резюме
Глава 11. Обновление встроенного ПО и
управление версиями
11.1. Обновление прошивки
11.1.1. Обзор таблицы разделов
11.1.2. Процесс загрузки прошивки
11.1.3. Обзор механизма OTA
11.2. Управление версиями прошивки
11.2.1. Маркировка прошивки
11.2.2. Откат и защита от отката
11.3. Практика: пример OTA-обновления
11.3.1. Обновление прошивки через локальный
хост
11.3.2. Обновление прошивки через ESP
RainMaker
11.4. Резюме
ЧАСТЬ IV. ОПТИМИЗАЦИЯ И СЕРИЙНОЕ
ПРОИЗВОДСТВО
Глава 12. Управление питанием и оптимизация
энергопотребления
12.1. Управление питанием ESP32-C3
12.1.1. Динамическое масштабирование частоты
12.1.2. Настройка управления питанием
12.2. Режимы пониженного энергопотребления
ESP32-C3
12.2.1. Режим Modem-sleep
12.2.2. Режим Light-sleep
12.2.3. Режим глубокого сна Deep-sleep
12.2.4. Потребление тока в различных режимах
питания
12.3. Управление питанием и отладка режима
низкого энергопотребления
12.3.1. Отладка через логи
12.3.2. Отладка по состояниям GPIO
12.4. Практика: управление питанием в
проекте Smart Light
12.4.1. Настройка функции управления питанием
12.4.2. Использование блокировки управления
питанием
12.4.3. Проверка энергопотребления
12.5. Резюме
Глава 13. Расширенные функции безопасности
устройства
13.1. Обзор безопасности данных IoT-устройств
13.1.1. Зачем защищать данные устройств
интернета вещей?
13.1.2. Основные требования к безопасности
данных IoT-устройств
13.2. Защита целостности данных
13.2.1. Основы метода проверки целостности
13.2.2. Проверка целостности данных прошивки
13.2.3. Пример
13.3. Защита конфиденциальности данных
13.3.1. Введение в шифрование данных
13.3.2. Введение в систему флеш-шифрования
13.3.3. Хранение ключей флеш-шифрования
13.3.4. Рабочие режимы флеш-шифрования
13.3.5. Процесс флеш-шифрования
13.3.6. Введение в шифрование NVS
13.3.7. Примеры флеш-шифрования и шифрования
NVS
13.4. Защита легитимности данных
13.4.1. Введение в цифровую подпись
13.4.2. Обзор системы безопасной загрузки
13.4.3. Введение в программную безопасную
загрузку
13.4.4. Введение в аппаратную безопасную
загрузку
13.4.5. Примеры
13.5. Практика: функции безопасности в
серийном производстве
13.5.1. Флеш-шифрование и безопасная загрузка
13.5.2. Включение флеш-шифрования и
безопасной загрузки с помощью инструментов
пакетной прошивки
13.5.3. Включение флеш-шифрования и
безопасной загрузки в проекте Smart Light
13.6. Резюме
Глава 14. Запись и тестирование прошивки для
серийного производства
14.1. Загрузка прошивки при серийном
производстве
14.1.1. Определение разделов данных
14.1.2. Запись прошивки
14.2. Тестирование серийной продукции
14.3. Практика: производственные данные в
проекте Smart Light
14.4. Резюме
Глава 15. ESP Insights: платформа удаленного
мониторинга
15.1. Введение в ESP Insights
15.2. Начало работы с ESP Insights
15.2.1. Начало работы с ESP Insights в проекте
esp-insights
15.2.2. Пример выполнения в проекте esp-insights
15.2.3. Отчетность об информации дампа памяти
15.2.4. Настройка интересующих логов
15.2.5. Сообщение о причине перезагрузки
15.2.6. Отчетность по заданным показателям
15.3. Практика: использование ESP Insights в
проекте Smart Light
15.4. Резюме