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本書借鑒PBL式教學模式，以案例Demo為主線，將基礎知識、核心技能打造成小型案例，通過案例來學習LiteOS。LiteOS可以在Windows、Linux、macOS等平臺進行開發，內核基礎主要包含任務、中斷、IPC通信等。在深層次的知識中，可以進行LiteOS組件開發、系統移植。最后在綜合項目中穿插用到了基礎內核及LiteOS支持的物聯網協議開發、物聯網平臺使用，能夠讓讀者快速進行大型項目開發。 本書共13章，分別為快速入門篇（第1章和2章）、內核基礎篇（第3~6章）、內核進階篇（第7~9章）、綜合項目實戰篇（第10~13章）。快速入門篇主要講述LiteOS基本架構、基于VS Code的開發環境搭建。內核基礎篇從任務、中斷、IPC通信、時間管理等知識帶讀者詳細了解LiteOS的內核工作方法。進階篇講解Sensor和GUI兩個擴展組件，最后進行LiteOS系統的移植。綜合項目篇搭建了一個基于華為IoT平臺的智能家居項目，從項目角度鞏固基礎知識，掌握LiteOS系統支持的MQTT、CoAP等常用物聯網協議。 書中通過對LiteOS系統進行拆分，力圖實現知識的**解耦，既適合初學者進行快速入門，也適合有經驗的開發者當工具書。使用本書進行LiteOS學習時，無論有無開發經驗都可以按照自己的需求進行跳躍學習。在某些章節后有一些實用Tips，幫助開發者更好地進行項目的開發。

本書是一本基礎入門加實戰的書籍，既有基礎知識，又有豐富示例，同時還加入了Qemu、Makefile、Kconfig等嵌入式開發常用工具。本書即可作為入門的學習資料，也可作為項目過程中的工具書籍。書中每個知識點都配有案例，每個案例都提供完成的代碼。

自2017年AIoT這個詞被不斷地提及，物聯網已經跨越到一個新的時代，智能成為物聯網的核心需求。面對種類繁多、接口復雜的終端設備，物聯網操作系統成為AIoT的基礎核心。
目前市場流行的物聯網操作系統有很多種，例如2000年年初開始誕生的FreeRTOS、C/OS、RTThread，而這幾個更側重的是操作系統，并非聯網。2015年發布的LiteOS、2017年發布的AliOS則在操作系統的基礎上增加了端云互通功能，實現了真正的物聯。
華為在物聯網領域有得天獨厚的優勢，它的核心競爭力在底層硬件，因此可以快速形成一個閉環生態。由于鴻蒙操作系統的內核也是LiteOS，因此鴻蒙發布之后，LiteOS的生態市場更加寬廣。
學習一門新技術最好的方式就是通過官網的資料進行學習，盡管華為的技術實力雄厚，然而在文檔這一塊有些不足。筆者長期致力于物聯網項目研發及教學培訓，本書將以PBL項目式教學模式帶領讀者深入了解LiteOS，期待讀者可通過本書深入學習LiteOS，同時也為后期學習鴻蒙操作系統打下基礎。
本書主要內容
第1章介紹LiteOS基本架構及支持的平臺，搭建LiteOS開發環境，包括Windows、Ubuntu、macOS 3種系統下的LiteOS開發工具。
第2章簡單介紹Qemu模擬器，包括Windows、Ubuntu、macOS下的Qemu模擬開發環境搭建。
第3章介紹LiteOS基礎功能組件，包括任務、中斷、內存、錯誤和異常處理，同時還介紹Makefile開發工具。
第4章介紹LiteOS的IPC機制，包括信號量、互斥鎖、隊列、事件。
第5章介紹LiteOS其他基礎組件，包括時間模塊、原子操作、鏈表等，最后介紹Git版本控制工具。
第6章介紹LiteOS支持的兩種標準接口，包括POSIX接口和CMSIS接口。
第7章介紹LiteOS傳感器框架，結合Kconfig工具實現傳感框架移植。
第8章介紹LiteOS的GUI框架，包括LVGL基礎語法、模擬器的使用及移植方法。
第9章介紹LiteOS移植方法，通過案例詳細講解如何移植LiteOS及適配Kconfig菜單。
第10章介紹華為云平臺的使用，包括創建產品、定義插件、在線調試等。
第11章介紹CoAP協議，包括CoAP報文結構和LiteOS網絡接口，通過內置案例詳細解析CoAP如何實現上報數據和接收命令。
第12章介紹MQTT協議報文結構，以及如何在華為云平臺創建和調試MQTT產品。同時解析LiteOS內置MQTT案例，最后介紹如何移植原生態MQTT協議。
第13章介紹基于微信小程序的應用開發，以及華為云平臺的應用側HTTPS接口、調試手段。最后通過微信小程序的WebSocket和華為云的IAM賬戶實現物聯網應用App。
閱讀建議
本書是一本基礎入門加實戰的書籍，既有基礎知識，又有豐富示例，同時還加入了Qemu、Makefile、Kconfig等常用嵌入式開發工具。本書既可作為入門的學習資料，也可作為項目開發過程中的工具書。書中每個知識點都配有案例，每個案例都提供完整的代碼，讀者獲得源碼之后通過make menuconfig使能相應的案例，即可看到案例效果。與LiteOS相關的代碼可在STM32L431開發板運行，Makefile、Kconfig、LVGL等工具案例運行在PC端。
建議讀者在一開始先把快速入門篇通讀一遍，搭建好開發環境。本書最大程度地實現知識解耦，有一定基礎的讀者可根據實際情況跳躍式閱讀。如果沒有開發板，則可按照第2章搭建Qemu模擬環境。如果讀者需要使用其他開發板，則應先行閱讀第9章系統移植。
內核入門篇是LiteOS內核入門知識，這一部分內容在操作系統領域具有通用性，如果讀者接觸過其他操作系統，則這一部分可快速閱讀。此外，部分章節最后還引入了Makefile、Git等工具，掌握此類工具可幫助開發者快速進入物聯網開發環節。
內核進階篇屬于LiteOS內核進階內容，掌握GUI和傳感框架才能搭建起大型的物聯網項目。對于系統移植，讀者可先行閱讀此部分內容，以此搭建自己的開發環境。
綜合項目實戰篇屬于實戰案例部分，此部分內容基于CoAP和MQTT協議在華為云平臺搭建了智能家居項目。CoAP案例和MQTT案例是相互獨立的，同時讀者也可選擇其他云平臺實現案例。由于案例中使用了網絡模塊和GUI模塊，所以讀者必須使用真實開發板才可運行所有代碼。
資源下載提示
素材（源碼）等資源： 掃描目錄上方的二維碼下載。
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致謝
感謝家人對我工作的支持及業內好友給予的一些珍貴建議，使我可以順利地完成寫作工作。
由于時間倉促，書中難免存在不妥之處，請讀者見諒，并提出寶貴意見。
魏杰2023年8月1日

魏杰，一個在IT界摸爬滾打十多年的程序員，ChinaUNIX專家博主，曾在華清遠見、慧科教育、麥子學院等知名企業擔任資深講師。曾參與2022冬奧會智能造雪機項目、工信部智能芯片人才方案設計，并參與了多個智慧農場、智能醫療項目，為大連理工大學、常州大學、湖南師范大學等高校設計并實施人才培養方案，為多所高校教師進行華為HCIA-IoT師資培訓。精通多種軟硬件技術，專注物聯網領域項目開發及人才培養。

快速入門篇

第1章LiteOS快速入門（105min）

1．1LiteOS全貌

1．1．1LiteOS簡介

1．1．2應用生態

1．2代碼倉庫

1．3LiteOS開發工具鏈

1．3．1代碼編輯器

1．3．2交叉編譯工具

1．3．3下載調試工具

1．4Windows系統下的VS Code開發環境

1．4．1關于VS Code

1．4．2IoT Link插件

1．4．3安裝Python輔助工具

1．4．4實戰案例： Hello World

1．5基于Ubuntu VS Code的開發環境

1．5．1安裝VS Code

1．5．2ARM交叉編譯器

1．5．3STLink下載調試器

1．5．4JLink下載調試器

1．5．5串口驅動

1．5．6實戰案例: Hello World

1．6基于macOS VS Code的開發環境

1．6．1ARM交叉編譯器

1．6．2下載和調試工具

1．6．3安裝Kconfig

1．6．4修改工程配置文件

1．6．5實戰案例： 測試Hello World

1．7本章小結

第2章Qemu模擬開發（19min）

2．1Qemu概述

2．2安裝Qemu

2．2．1Windows系統下的Qemu安裝

2．2．2Ubuntu下的Qemu安裝

2．2．3macOS下的Qemu安裝

2．3實戰案例： ARM下的Hello World

2．4淺嘗VS Code利器

2．4．1簡單的配置

2．4．2快捷按鈕

2．5本章小結

內核入門篇

第3章內核基礎（199min）

3．1LiteOS內核架構

3．1．1基礎內核

3．1．2代碼結構

3．1．3內核啟動流程

3．2任務

3．2．1任務的概念

3．2．2創建和刪除任務

3．2．3任務調度

3．2．4實戰案例： 簡單任務控制

3．3中斷

3．3．1LiteOS的中斷機制

3．3．2創建中斷

3．3．3中斷控制

3．3．4實戰案例： 獨立中斷

3．3．5實戰案例： 共享中斷

3．4內存

3．4．1靜態內存

3．4．2動態內存

3．5錯誤碼和異常處理

3．5．1錯誤碼

3．5．2異常處理

3．6認識Makefile

3．6．1基礎語法

3．6．2高級語法

3．6．3實戰案例： 簡單計算器

3．7本章小結

第4章IPC機制（184min）

4．1信號量

4．1．1信號量概念

4．1．2信號量運行機制

4．1．3信號量API

4．1．4實戰案例： 消費者和生產者

4．2互斥鎖

4．2．1互斥鎖概念

4．2．2互斥鎖運行機制

4．2．3互斥鎖API

4．2．4實戰案例： 生產者和消費者

4．3隊列

4．3．1隊列運行機制

4．3．2隊列API

4．3．3實戰案例： 通信案例

4．4事件

4．4．1事件運行機制

4．4．2事件API

4．4．3實戰案例： 智能窗簾

4．5本章小結

第5章其他組件（69min）

5．1時間模塊

5．1．1時間轉換

5．1．2軟件定時器

5．2原子操作和位操作

5．2．1計算機中的原子

5．2．2位操作

5．3雙向循環鏈表

5．3．1工作原理

5．3．2實戰案例： 學生管理系統

5．4程序員利器Git

5．4．1Git工具

5．4．2代碼管理

5．5本章小結

第6章標準接口（13min）

6．1POSIX接口

6．1．1POSIX概述

6．1．2實戰案例： POSIX任務接口

6．2CMSIS接口

6．2．1CMSIS概述

6．2．2實戰案例： CMSIS任務接口

6．3本章小結

內核進階篇

第7章傳感器框架（86min）

7．1傳感器框架結構

7．1．1框架概述

7．1．2運行原理

7．1．3開發流程

7．2實戰案例： 基于DHT11的溫濕度采集

7．2．1板級驅動

7．2．2基于框架的傳感器管理

7．3圖形配置工具Kconfig

7．3．1Kconfig簡介

7．3．2基礎語法

7．3．3實戰案例： 使用Kconfig配置項目

7．4本章小結

第8章GUI框架（67min）

8．1LVGL簡介

8．2LVGL運行原理

8．2．1源碼結構

8．2．2配置文件

8．2．3顯示接口

8．2．4輸入接口

8．2．5LVGL滴答

8．2．6LVGL定時任務

8．2．7日志

8．2．8開發步驟

8．3實戰案例： 移植LVGL

8．4LVGL模擬器

8．4．1模擬器簡介

8．4．2基于VS Code SDL的模擬器

8．5本章小結

第9章LiteOS移植實戰（52min）

9．1移植概述

9．2準備工作

9．2．1開發環境

9．2．2裸機工程

9．3移植適配

9．3．1板級驅動適配

9．3．2鏈接適配

9．3．3添加目標板配置

9．3．4測試案例

9．4模塊化編程

9．4．1基本原理

9．4．2實戰案例： 自定義demo模塊

9．5實戰案例： 智能家居終端

9．5．1項目概述

9．5．2傳感數據

9．5．3用戶界面

9．5．4運行結果

9．6本章小結

綜合項目實戰篇

第10章IoT云平臺（38min）

10．1華為IoT云平臺

10．1．1華為IoT云概述

10．1．2設備接入服務

10．2華為IoTDA快速入門

10．2．1創建實例

10．2．2創建產品

10．2．3產品模型

10．2．4定義插件

10．2．5在線調試

10．2．6添加真實設備

10．3實戰案例： 基于CoAP的華為IoT云端

10．3．1產品

10．3．2編解碼插件

10．3．3在線調試

10．4本章小結

第11章CoAP設備端開發（145min）

11．1CoAP協議

11．1．1CoAP協議概述

11．1．2報文結構

11．1．3報文選項

11．1．4實戰案例： WireShark抓包

11．2LiteOS之網絡模塊

11．2．1AT框架

11．2．2SAL組件

11．3實戰案例： LiteOS之CoAP組件

11．3．1配置LwM2M Demo

11．3．2連接測試

11．4實戰案例： CoAP數據傳輸

11．4．1上報數據

11．4．2命令控制

11．5本章小結

第12章MQTT設備端開發（172min）

12．1MQTT協議

12．1．1MQTT概述

12．1．2MQTT報文結構

12．1．3MQTT通配符

12．2MQTT報文詳解

12．2．1CONNECT報文

12．2．2CONNACK報文

12．2．3PUBLISH報文

12．2．4其他報文

12．3實戰案例： 華為云MQTT產品

12．3．1MQTT產品

12．3．2MQTT調試

12．4實戰案例： LiteOS之MQTT組件

12．4．1配置MQTT Demo

12．4．2上報數據

12．4．3接收命令

12．5實戰案例： 移植MQTT協議棧

12．5．1Paho MQTT

12．5．2移植Paho MQTT

12．6本章小結

第13章體驗應用開發（57min）

13．1微信小程序概述

13．1．1獲取賬號信息

13．1．2開發工具

13．1．3實戰案例： Hello World

13．2微信小程序入門

13．2．1目錄結構

13．2．2小程序框架

13．2．3實戰案例： 智能家居App

13．3華為IoT云應用接口

13．3．1IAM服務

13．3．2查詢設備屬性

13．3．3同步命令下發

13．4實戰案例： 小程序與設備交互

13．4．1小程序HTTPS接口

13．4．2獲取Token

13．4．3查詢屬性

13．4．4命令下發

13．5本章小結

參考文獻