树莓派嵌入式系统与智能物联网应用开发电子书

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前言

第1章 绪论

1.1 嵌入式系统与树莓派

1.2 树莓派硬件概览

1.2.1 树莓派版本演进

1.2.2 树莓派衍生产品系列

1.3 物联网系统及树莓派的应用

1.4 AIGC技术与物联网应用创新

本章小结

习题与思考题

第2章 Linux操作系统概述

2.1 Linux发行版与树莓派操作系统

2.1.1 Linux内核发展史

2.1.2 Linux发行版

2.1.3 树莓派操作系统简介

2.2 Linux操作系统构成

2.2.1 总体结构

2.2.2 Linux内核

2.2.3 根文件系统目录树结构

2.2.4 Linux的文件

2.3 Linux基本操作

2.3.1 文件和目录管理

2.3.2 文本处理

2.3.3 文本编辑工具

2.3.4 用户管理与权限管理

2.3.5 磁盘与文件系统管理

2.3.6 进程资源监控管理

2.3.7 服务与系统管理

2.3.8 网络管理

2.4 Shell脚本入门

2.4.1 Shell简介

2.4.2 Shell功能与操作管理

2.4.3 Shell脚本进程间通信实践

本章小结

习题与思考题

第3章 树莓派的使用与配置

3.1 树莓派系统的SD卡制作

3.2 树莓派系统的配置

3.3 树莓派串口终端与启动流程

3.3.1 树莓派串口终端配置与使用

3.3.2 树莓派启动流程

3.4 树莓派USB虚拟网卡与SSH连接

3.4.1 树莓派USB虚拟网卡配置

3.4.2 PC端网络配置

3.4.3 树莓派SSH配置与连接

3.5 树莓派常用的特殊命令

3.6 制作树莓派启动U盘

3.6.1 U盘分区与格式化

3.6.2 复制树莓派系统文件

3.6.3 U盘系统配置

本章小结

习题与思考题

第4章 树莓派C/C++程序编译与调试

4.1 GCC简介

4.1.1 用GCC编译简单程序

4.1.2 GCC使用简介

4.2 GNU make与Makefile

4.2.1 Makefile的结构

4.2.2 Makefile的处理过程

4.2.3 Makefile的变量

4.2.4 Makefile伪目标

4.2.5 利用隐含规则简化Makefile

4.2.6 make的命令行参数

4.2.7 Makefile示例

4.3 Autoconf与Automake

4.3.1 自动生成Makefile的流程

4.3.2 Makefile.am的编写

4.3.3 自动生成Makefile项目示例

4.4 CMake简介

4.4.1 CMakeLists.txt文件简介

4.4.2 CMake使用入门

4.4.3 CMakeLists.txt脚本语法

4.4.4 CMake项目示例

4.5 GDB调试器及应用

本章小结

习题与思考题

第5章 树莓派嵌入式系统开发

5.1 嵌入式系统的开发模式

5.2 基于交叉编译的树莓派应用开发

5.2.1 交叉编译工具链安装

5.2.2 应用程序的交叉编译

5.3 树莓派应用虚拟化开发

5.3.1 基于QEMU用户态虚拟化的树莓派开发模式

5.3.2 基于QEMU系统级虚拟化的树莓派开发模式

5.4 VSCode树莓派远程开发

5.4.1 QEMU虚拟环境SSH连接配置

5.4.2 VSCode远程连接

5.5 树莓派Linux内核裁剪与配置

5.5.1 Linux内核裁剪与配置概述

5.5.2 树莓派Linux内核配置

5.6 根文件系统构建

本章小结

习题与思考题

第6章 树莓派Python编程

6.1 Python开发环境

6.2 Python基础

6.2.1 标识符、基本数据类型与变量

6.2.2 运算符与表达式

6.2.3 字符串

6.2.4 常用数据结构

6.2.5 程序流程控制

6.2.7 函数

6.2.8 模块

6.3 树莓派的GPIO及其编程

6.3.1 树莓派GPIO硬件概述

6.3.2 树莓派GPIO引脚功能

6.3.3 树莓派GPIO软件编程

6.4 树莓派LED和按键控制

6.4.1 树莓派外围电路基础

6.4.2 LED控制

6.4.3 按键

6.4.4 外部中断

本章小结

习题与思考题

第7章 树莓派传感器与外设控制

7.1 传感器简介

7.2 传感器的接口

7.3 各类传感器开发

7.3.1 运动检测传感器

7.3.2 距离检测传感器

7.3.3 温湿度检测传感器

7.3.4 舵机云台控制

本章小结

习题与思考题

第8章 机器视觉在树莓派上的应用

8.1 树莓派摄像头

8.2 图像处理基础

8.3 OpenCV的使用

8.3.1 读取图像文件

8.3.2 采集图像并保存

8.3.3 按键触发拍照

8.3.4 其他常用图像处理算法

8.4 OpenCV棋盘识别

本章小结

习题与思考题

第9章 端侧机器学习应用

9.1 机器学习与深度学习框架

9.1.1 机器学习的基本概念

9.1.2 TensorFlow简介

9.1.3 PyTorch简介

9.2 深度神经网络建模入门

9.2.1 人工神经网络简介

9.2.2 Keras模型的构建

9.2.3 Keras的层API

9.3 基于Keras API的机器学习实践

9.3.1 数据准备与预处理

9.3.2 模型搭建

9.3.3 模型训练与评估

9.3.4 模型保存与加载

9.3.5 模型推理预测与部署

9.4 深度神经网络模型端侧部署与优化

9.4.1 LiteRT简介

9.4.2 TensorFlow模型与LiteRT模型转换

9.4.3 PyTorch模型与LiteRT模型转换

9.4.4 LiteRT模型部署与推理

9.4.5 LiteRT模型优化

9.5 端侧图像分类实践

9.6 端侧目标识别实践

9.6.1 基于YOLO预训练模型的目标识别

9.6.2 YOLO模型微调

9.6.3 YOLO模型端侧部署与使用

本章小结

习题与思考题

第10章 树莓派物联网应用开发综合实践

10.1 花卉监测系统设计

10.1.1 花卉监测需求定义

10.1.2 智能体驱动的花卉监测系统架构设计

10.2 MQTT协议

10.2.1 MQTT协议的三个角色

10.2.2 MQTT控制报文类型

10.2.3 MQTT传输层协议

10.2.4 MQTT代理服务器搭建与配置

10.2.5 MQTT协议调试工具

10.2.6 使用Python连接MQTT服务器

10.3 华为云物联网平台接入与开发

10.3.1 华为云物联网平台基础概念

10.3.2 华为云物联网平台产品开发

10.3.3 使用Python SDK连接华为云平台

10.4 Coze智能体设计与实现

10.4.1 智能体的概念

10.4.2 Coze智能体的核心功能

10.4.3 智能体提示词设计

10.4.4 大模型检索增强生成

10.4.5 思维链与提示优化

10.4.6 智能体设计实现

10.5 智能体驱动的花卉监测系统集成

10.5.1 花卉监测系统外设控制与云端交互

10.5.2 花卉监测系统前端界面设计

本章小结

习题与思考题

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