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2018 Week 2 Internet of Things Raspberry Pi 3
- 1. 物聯網 Internet of Things 日期：3/7/2018 Image from https://www.jacada.com/products/omnichannel-internet-of-things-iot-2
- 2. 為什麼需要物聯網 ? 為了 • 取得更多資料 • 控制物品 • 自動化 • 讓事情變得更快 • ……. 2
- 3. 什麼是物聯網 ? 起源 • 智慧設備的網路概念早在 1982 年就被討論了，一群卡內基梅隆大學的 學生開發網路的可樂機，它可以告知冰箱裡的存貨以及新放入的飲料 是不是已經變冰。 • 1995年，比爾蓋茲在《未來之路》一書中，展開他的智慧家居狂想， 成為物聯網概念的起源。 • 1998年，美國麻省理工學院 Auto-ID中心主任 Kevin Ashton 提出物聯 網一詞(IoT)，全球化的網路基礎建設透過資料擷取以及通訊能力，連 結實體物件與虛擬數據，進行各類控制、偵測、識別及服務，從此IoT 這詞彙廣泛流傳。 3
- 4. 物聯網幕後的推手 • 感測器成本降低 • 網路和通訊技術(藍牙和WiFi等)的進步 • 積體電路微型化 • 大數據的需求提升 • 雲端運算 • ……. 4
- 5. 無所不在的網路 5 Internet of People 人 Internet 資料 人 行動電腦 Internet of information 資料 網路運算 無所不在的網路 大 型 主 機 電 腦 伺服器 資料 行動電腦 大 型 主 機 電 腦 伺服器 Internet 電視 平板電腦 遊戲機 行動電話
- 6. Internet of People 人 Internet of Things 物品 物品 醫療機器 農場 建 築 物 汽車 機器人 穿 戴 式 裝 置 家電 無所不在的網路 人 資料 行動電腦 大 型 主 機 電 腦 伺服器 Internet 電視 平板電腦 遊戲機 行動電話 6
- 7. 物聯網帶來生活上的改變 7 A.物品還未與網路相遇 B.聯網物 C.物聯網 PIR 感測器 DB 空間
- 8. 物聯網案例 8
- 9. 物聯網的架構 • 根據歐洲電信標準協會的定義，物聯網的架構分成三層： 9 感測器/控制器 通訊網路 應用程式 微控制器 感測器 乙太網路 / Wifi 3G / 4G ZigBee 藍牙 應用程式 網頁介面 感知層 網路層 應用層
- 10. 感測器 • 低功耗。 • 具有“感測 及“回饋 等兩種功能。 • 感測是指收集裝置本身或周圍環境的狀態 在通知系統的動作。 • 回饋是指接收來自系統的通知，顯示資料 或執行指示的動作。 • 回饋的方法大致上可以分為三種1.視覺化 2.通知 3.控制。 10 Image from https://www.amazon.com/SunFounder-Ultimate-Arduino-Mega2560-Mega328/dp/B015J2M8MG
- 11. 控制器(閘道器的角色) • 取得感測器傳來的偵測資料 • 處理資料 • 傳送資料到邊際運算(Edge Computing)或 霧運算(Fog Computing) • 旅行推銷員問題 • 分群演算法 • 最佳化演算法 11
- 13. 物品之間的通訊(M2M) • M2M(Machine to Machine : 機器之間的資料交換)是近年來最受矚 目的關鍵技術。 • 從嚴謹的定義來看，M2M指沒有人類的介入，機器之間的資料交 換。 • 物聯網泛指對接收資料者的服務，概念比M2M更廣泛。 • M2M技術應用在智慧型社群或智慧型電網(smart grid)等社會基礎 建設的型態，逐漸建構出理想中的世界。 13
- 14. 14
- 15. 通訊協定 • 通訊協定的特色是擅長以無線來執行近距離通訊，耗電量低，容 易組裝在嵌入式機器內。 • 通訊協定 • CoAP • HTTP • XMPP • MQTT • MQTT是為了M2M或物聯網而制定的輕量通訊協定。 15
- 16. 雲端資料儲存/處理 • 彙整資料 • 儲存 • 資料處理 • 可視化 • 解析 • 預測/最佳化 16
- 19. 如何實現物聯網 ? • 微控制器(Microcontroller) • 可編程 • 易連接感測器 • 像是LinkIt ONE和Arduino UNO • 單板電腦(Single Board Computer) • 可編程 • 易連接感測器 • 有作業系統 • 像是Raspberry Pi 3 19 LinkIt ONE Arduino UNO Raspberry Pi 3
- 20. MPU、MCU和SoC • 就功能而言，SoC大於MCU大於MPU： SoC(系統晶片) MCU(微控制器) MPU(微處理器) 等同CPU Raspberry Pi 3 Arduino UNO 整合繪圖 顯示功能 整合Flash和 SDRAM記憶體 20
- 21. MPU、MCU和SoC的特性 21 處理器晶片的特性 MPU • 可執行程式指令，進行運算和邏輯處裡 MCU • 一台微電腦，耗電量低 • 處理器效能不高（時脈在200MHz以內） • 且記憶體容量不大（以KB為單位） SoC • 智慧型手機和某些個人電腦都屬於SoC • 運算效能高(時脈達數百MHz~數GHz) • 記憶體容量大(MB或GB) • 相對耗電量大
- 22. 通用型微控制器板 適 合 商 品 化 適 合 製 作 原 型 單板電腦 H8系列 Arduino 最精簡結構 豐富的I/O結構 Intel Edison BeagleBone Black Raspberry Pi 22
- 24. 樹莓派 起源
- 26. RAM I/O CPU/GPU USB hub Ethernet USB*2 樹莓派A型 樹莓派B型 26
- 27. 硬體規格
- 28. Micro USB 連接器 (輸入電源) HDMI Video/Audio 連接器 USB 2.0接口 網路線接口 Micro SD Card插槽 晶片天線 (Wi-Fi和藍牙) GPIO(General-purpose input/output)接腳 顯示器連接介面 相機連接介面 影像和音源輸出插孔 28
- 29. 29
- 32. 遠端桌面連線樹莓派 32 步驟一：樹莓派接網 路線。 步 驟 二 ： 電 腦 開 啟 TeamViewer，輸入樹 莓 派 的 TeamViewer ID，連線，再輸入密 碼，登入。 遠端桌面 連線成功
- 36. 36 從命令提示字元設定WiFi連線(2/2) 要連線的WiFi SSID名稱 要連線的WiFi密碼 WiFi密碼加密方式，不知道 可以不用打 • 輸入完成後依序按Ctrl + X、按Y 、按Enter。 • 最後重新開機即可設定WiFi連線成功。