艾鍗學院 - 物聯網Web整合應用實作(使用Node.js)

armmbed IoT

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課程特色

我可以從這門課學到什麼?

1.能了解物聯網IoT 架構，包含物聯網感知層、物聯網網路層、物聯網應用層
2.了解物聯網中M2M通訊協定並如何實現-MQTT、CoAP
3.學會擷取感測器訊號與輸出入控制
4.能開發一個Web-Based IoT平台：掌握Web前端與後端的通訊能力(AJAX,WebSocket)
5.你能快速學會Node.js的開發方法
6.了解 ARM mbed Cloud 平台-mbed Client API與mbed device connector API
7.善用更多其他的雲端服務BaaS(Backend as a Service)，如Freeboard、ThingSpeek等

業界派訓，包班首選

卓越的企業不但追求技術更要求速度
艾鍗學院為了隨時掌握產業的變化並跟上技術需求，設有教學研發團隊，以提供新技術、高品質的培訓服務，有效地訓練出業界需要的人才！感謝緯創資通、奇美電子、浩鑫、台達電子、新普、英業達、精英電腦、微星、金士頓、圓剛、鈊象電子、益登科技、廣達電腦、德州儀器、系微、AMI等80多家企業選擇艾鍗培訓。

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new02

課程介紹︰快速打造物聯網Web整合應用

從實作中認識物聯網！

本課程將採用Node.js撰寫WebAPP，使用HTTP/RESTful API存取Resource。在實作WebAPP中，除了後端Node.js，你也將會看到後端如何與前端瀏覽器之間要如何溝通的方式，如AJAX或WebSocket。課程使用Raspberry Pi結合ARM mbed Cloud來實現一個物聯網解決方案。你會了解M2M(Machine-to-Machine)網路協定,包含CoAP、MQTT、LWM2M等協定，並藉由Raspberry Pi連接 Cloud 。 Raspberry Pi的部份教你連接一些感測器，包含GPIO、數位界面I2C的溫溼度感測器、類比感測器如光感應器等，並將這些感測器成為定義為不同的Resource Path並註冊在mbed cloud中。

物聯網中Web APP的重要性

物聯網真正的價值來自於資料及服務。雲端是由設備或是連網端點收集來的數據（Machine Data）儲存的地方，系統必須同時具備將時間序列的數據轉換為可以被行動應用存取的數據型態，藉此連接Web APP，提供企業進而掌握可獲利的服務或商業模式。

一次整合前後端的程式語言-Node.js

Node.js最大的特色就是可以在伺服器端執行JavaScript。也就是說，前端工程師可以單純地使用一種語言（JavaScript）完成前後端的Web Application開發。目前Node.js增長的很快，每年增長率達到100%，全球已超過數千家公司引入Node.js在自身產品中，如Google、IBM、Microsoft、Paypal、Alibaba等企業。

2018年開始本課程採O2O 課程 (Online to Offline)學習方式

把課程中物聯網應用端，包含Web JavaScript、JQuery 及後端Node.js 及M2M通訊協定等內容改成線上數位課程，由於此部份以涉及JavaScript基本語法，若能多聽幾回並跟著講師所提供的程式範例上機演練，通常學員就能架輕就熟。因此，我們將一些有用到開發板的部份，列為線下教室課程，若學員有操作上板子上的問題，講師或課程助教可當下排除。課程已由講師設計安排過, 先上"線上"或"線下"課程順序沒有差別。

相關詞：IoT、物聯網、WoT、Raspberry Pi、ARM mbed、CoAP、MQTT、LWM2M、WebAPP、RESTful API、Node.js、AJAX、WebSocket、JavaScript、JQuery、MongoDB、NoSQL

課程大綱

主題	內容
物聯網導論	物聯網導論課程介紹與學習地圖什麼是物聯網 IoT系統架構
M2M 協定	CoAP IoT架構標準 CoAP協定 CoAP Lab MQTT MQTT協定 MQTT Lab
Web 網頁前端程式開發	Web基礎概念 Web 技術前端技術架構簡介 HTML 簡介與Tag 概念 CSS 簡介與Style 屬性 JavaScript程式設計關於JavaScript 開發方式與除錯方法 JavaScript 操作HTML DOM & Browser Object Model JavaScript 變數 & 基本資料型態 JavaScript運算式與運算子 JavaScript物件型態 JavaScript陣列型態 JavaScript函式 call by value & call by reference Self-Invoking Functions Nested Function Function Closures JavaScript 數值處理與型別轉換 JavaScript Array Methods push , pop, split, map ,… JavaScript Timing Events JavaScript類別定義 (Object with property and method) JSON資料格式與處理 Image Map 使用JQuery JQuery 簡介 JavaScript vs JQuery JQuery selectors JQuery操作HTML DOM JQuery操作CSS JQuery Form表單處理 HTTP GET vs HTTP POST JQuery AJAX
Node.js Web 後端程式開發	關於Node.js 非同步式 I/O 與事件式程式設計安裝Node.js Node Package Manage-npm 製作package.json 我的第一個node.js "Hello world" Node.js HTTP 請求與回應 Node.js 處理HTTP Get & Post Express HTTP Server提供靜態檔案用Express處理HTTP Get & Post Node.js 其他模組 The WebSocket Protocol 各種Web 通訊方法 Long Polling技術 Lab:實驗: Websocket 前後端通訊 Lab:實驗: 建立多人聊天室 MongoDB MongoDB 簡介與使用 Node.js 操作MongoDB Lab實驗: 使用Node.js 進行新增/查詢/更新/刪除 MongoDB HTML Template Engine Why use Template Engine ? Handlebars.js Template Engine Handlebars.js 的運作流程說明 Client Side HTML範本引擎 (Template Engine) 實驗 Handlebars.js Node.js-based GPIO Node.js-based GPIO Helper for Raspberry Pi
ARM mbed 物聯網平台實戰	ARM mbed 物聯網平台實戰 ARM mbed Device Sever 簡介 mbed client 編譯 mbed client程式架構解說 mbed API( Node.js 語言) Demo: ARM mbed project + Raspberry Pi
物聯網感知層開發：Raspberry Pi 3 I/O 裝置控制	Raspberry Pi 使用 Raspberry Pi 3 簡介 Raspberry Pi 使用 (包含Linux系統檔案系統與常用指令說明) 數位介面感測器介面與Pi子卡介紹數位感測器讀取 GPIO 使用BCM2835 Peripheral Library LED, Button, PIR, Relay I2C 工作原理 I2C OLED (SSD1306Z) I2C G-Sensor (LIS3DH) SPI 工作原理 PWM (SG90伺服馬達控制) 類比界面 ADC (MCP3008) 使用SPI界面
IoT整合應用	Linebot遠端控制& Push通知機制(Youtube Demo) 工業物聯網通訊協定: Modbus over RS485

適合對象

1.想了解物聯網完整解決方案的研發工程師或專案經理或技術評估者
2.對於如何使用Raspberry Pi 3打造物聯網系統有興趣者
3.對 ARM mbed 平台開發有興趣者
4.對 Web 開發技術 (Node.js) 運用於物聯網有興趣者
5.對於感測器讀取、韌體程式撰寫傳統MCU或嵌入式系統開發有興趣者
6.想輕鬆取得iPAS經濟部工業局專業工程師考試物聯網應用工程師的人

師資介紹

Joseph

▪ 台灣大學電機工程系博士研究 ▪ 網通科技公司/資深工程師

▪ 嵌入式Linux系統 ▪ ARM Boot Loader ▪ 資料結構及演算法 ▪ M2M通訊協定

▪ MCU 韌體設計 ▪ Linux 驅動程式 ▪ Linux系統程式 ▪ 無線通訊

子板介紹

carbon fibre iPAS first

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課程搶先看

IoT Gateway

Raspberry Pi I/O控制與感測器讀取

Control your Raspberry Pi using Line Bot

PartIII- Node.js WebSocket 課程影片(截錄)

ARM mbed cloud 物聯網整合應用 (Demo)

無線感測網路(WSN)進行遠端家電控制

課程Q&A

► M2M 和 ARM mbed Cloud的關係?

當大家在談論智慧家庭的解決方案時，如遠端控制冷氣、家電等，首先要解決的第一個問題就是要如何從Internet 連入家中的設備，而不必對家中路由器進行任何設定，如Virtual Server、Port Forwarding等，M2M就是要能做到這點，而這就是NAT Traversal (穿透防火牆)。藉由ARM mbed cloud或其他平台技術讓你具有NAT Traversal的能力，而快速地建構出M2M(Machine-to-Machine)網路架構，只要確定終端設備(node)可以上網就好，你就可以由遠端對該節點進行控制與進行資源存取。

► 什麼是物聯網M2M協定？

機器對機器(Machine-to-Machine，M2M)通訊是物聯網的一個重要運作概念。隨著物聯網的應用日益興盛，M2M流量會持續增加，故針對M2M Traffic特徵及其應用，M2M通訊技術應運而生。由於物聯網架構下，感測節點本身多半採用MCU且以電池供電，故這些新的M2M協定必須考量在有限的硬體能力及功耗等條件下，使得M2M Traffic在進行網路傳輸時，有較高的Throughput、低延遲、低電力耗損，甚至提供不同的 QoS (Quality of Service)。

► CoAP協定是什麼?

CoAP(The Constrained Application Protocol) 目前已是IETF標準(RFC 7252)，提出一個類似https/TCP設計，但是屬於輕量版的https/UDP，使得其有利於感測節點進行網路傳輸。CoAP是主從(Client/Server)架構，感測節點多半為CoAP Server提供資源，由CoAP Client請求讀取/控制資源狀態。CoAP使用UDP (port: 5683)，對於資料是否要重傳或傳送順序(Reordering) 全交由上層應用層來決定，對於資源有限的MCU則不需要有完整TCP/IP協定實作。

► MQTT協定是什麼並且如何應用?

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是IBM開發的一個即時通訊協定，2010年IBM釋出免授權版本(v3.1)。MQTT是機器對機器（M2M）物聯網的連接協定。它被設計成一個非常輕量級的發布/訂閱消息傳輸。對於感測節點擁有很少的記憶體和或網路頻寬很小的情況下，MQTT非常適合。MQTT已經是ISO（ISO / IEC 20922：2016）和OASIS標準。另外，Facebook Messenger即是採用MQTT協定。

► 物聯網Web整合與大數據分析間的關係？

物聯網真正的價值來自於資料及服務，透過Web APP整合技術，您在數據的蒐集上將更準確、更輕鬆。之後才能透過數據分析與機器學習的技術，發掘數據背後的價值，進而掌握可獲利的服務或商業模式。若想了解更多大數據分析的技術，請參考Python大數據分析與機器學習應用。

課程中講師會進行關於MQTT的 Lab:

Node.js MQTT Client for Raspberry Pi 3
► 如何開發Web APP 遠端時監聽數據?

課程所教授的AJAX或WebSocket方法再搭配JQuery即可解決此問題，並且使用者的瀏覽器不必一直按F5更新畫面。