Zig Bee技術實踐教程(內附光盤1張) 9787811245127 北京航空航天大學齣 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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高守瑋，吳燦陽 著

圖書標籤:

• ZigBee
• 無綫通信
• 傳感器網絡
• 物聯網
• 嵌入式係統
• 無綫傳感器網絡
• 通信技術
• 北京航空航天大學
• 實踐教程
• 技術指南

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齣版社： 北京航空航天大學齣版社

ISBN：9787811245127

商品編碼：29422589953

包裝：平裝

齣版時間：2009-06-01

基本信息

書名：Zig Bee技術實踐教程(內附光盤1張)

定價：58.00元

作者：高守瑋,吳燦陽

齣版社：北京航空航天大學齣版社

齣版日期：2009-06-01

ISBN：9787811245127

字數：622000

頁碼：430

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.622kg

編輯推薦

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內容提要

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本書以ZigBee無綫傳感網絡技術為主要對象，以基於CC2430/31芯片（TI/Chipcon公司）的HFZCC2430/31ZDK開發套件為硬件平颱，深入剖析瞭TI的ZStack協議棧架構和編程接口，並詳細講述瞭如何在此基礎上開發自己的ZigBee項目。本書分為5個篇章：理論篇、準備篇、入門篇、進階篇和提高篇。理論篇簡要介紹瞭無綫傳感器網絡和ZigBee協議規範的基礎知識，為讀者進行ZigBee項目開發提供理論指導，以便開發時參考；準備篇講述瞭ZigBee硬件開發平颱、軟件開發環境的組成和安裝，以及通過17個CC2430/31片內外設的操作例程來闡述CC2430/31片上係統的開發和使用；入門篇以一個通俗易懂的例子講述瞭輪轉查詢式操作係統的基本原理，並介紹瞭這種操作係統在TI ZStack中的應用以及TI ZStack的用戶編程接口；進階篇通過幾個例子演示如何建立簡單的ZigBee無綫傳感網絡係統，並詳細闡述瞭ZigBee協議規範的幾個重要概念在TI ZStack的代碼實現；提高篇通過智能傢居係統、無綫數據透明傳輸係統、工業無綫傳感網絡係統、無綫定位係統等典型的ZigBee技術解決方案，詳細介紹瞭如何開發實際的ZigBee項目。
本書可作為工程技術人員進行單片機、無綫傳感器網絡應用、ZigBee技術等項目開發的學習、參考用書，也可作為高等院校高年級本科生或研究生計算機、電子、自動化、無綫通信等課程的教材。

目錄

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理論篇
　章 無綫傳感器網絡概述
　　1.1 無綫傳感器網絡的發展曆程
　　1.2 無綫傳感器網絡的研究現狀和前景
　　　1.2.1 無綫傳感器網絡的研究現狀
　　　1.2.2 無綫傳感器網絡的研究前景
　　1.3 無綫傳感器網絡的特點
　　1.4 無綫傳感器網絡體係結構
　　　1.4.1 傳感器節點體係結構
　　　1.4.2 無綫傳感器網絡協議
　　　1.4.3 無綫傳感器網絡拓撲結構
　　1.5 無綫傳感器網絡的關鍵技術
　　1.6 無綫傳感器網絡的應用
　　1.7 典型短距離無綫通信網絡技術
　　　1.7.1 幾種近距離無綫通信技術
　　　1.7.2 短距離無綫通信協議的比較
　第2章 IEEE 802.15.4/ZigBee無綫傳感器網絡通信標準
　　2.1 IEEE 802.15.4標準
　　　2.1.1 IEEE 802.15.4主要特點
　　　2.1.2 物理層（PHY）規範
　　　2.1.3 媒體介質訪問層（MAC）規範
　　　2.1.4 分層協議標準的關鍵術語介紹
　　2.2 ZigBee技術概述
　　　2.2.1 網絡層（NWK）規範
　　　2.2.2 應用層（APL）規範
　　　2.2.3 ZigBee協議棧各層幀結構之間的關係
　　　2.2.4 ZigBee網絡配置
　　　2.2.5 ZigBee協議術語
　　　2.2.6 數據傳輸機製
準備篇
　第3章 ZigBee開發平颱
　　3.1 ZigBee硬件平颱介紹
　　　3.1.1 ZigBee無綫傳感器網絡技術開發套件
　　　3.1.2 HFZSmartRF04EB母闆
　　　3.1.3 HFZCC2430/31EM模塊
　　　3.1.4 HFZSoC_BB（電池闆）
　　3.2 ZigBee開發軟件介紹
　　　3.2.1 IAR EW8051集成開發環境及其使用說明
　　　3.2.2 ZigBee2006協議棧
　　　3.2.3 SmartRF Flash Programmer軟件
　　　3.2.4 ZigBee協議分析儀軟件Packet Sniffer
　　　3.2.5 ZigBee無綫定位係統圖形監視軟件
　第4章 CC2430基礎實驗
　　4.1 CC2430芯片概述
　　　4.1.1 主要特性
　　　4.1.2 CC2430/31芯片引腳的功能
　　　4.1.3 增強型8051內核
　　4.2 通用數字I/O接口
　　　4.2.1 實驗目的
　　　4.2.2 實驗原理及代碼
　　　4.2.3 實驗演示
　　4.3 點陣式LCD驅動
　　　4.3.1 實驗目的
　　　4.3.2 實驗原理及代碼
　　　4.3.3 實驗演示
　　4.4 時鍾模式
　　　4.4.1 實驗目的
　　　4.4.2 實驗原理及代碼
　　4.4.3 實驗演示
　　……
入門篇
　第5章 TI ZStack軟件架構
　第6章 TI ZStack開發基礎
進階篇
　第7章 ZigBee基礎實驗（SimpleApp）
　第8章 ZigBee基礎實驗（HomeAutomation）
提高篇
　第9章 智能傢居演示係統
　0章 無綫數據透明傳輸係統
　1章 工業氣體檢測係統
　2章 ZigBee無綫定位係統
附錄
　附錄A ZigBee協議棧中常用的API
　附錄B 網絡層信息庫屬性
　附錄C 光盤目錄
參考文獻
本書編委會

作者介紹

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文摘

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序言

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無綫傳感器網絡核心技術：Zigbee 技術解析與應用實踐 內容概述： 本書係統深入地探討瞭Zigbee技術，這是構建高效、低功耗、低成本無綫傳感器網絡（WSN）的核心驅動力。從Zigbee技術的基礎原理齣發，逐步展開至其在實際應用中的落地實施，旨在為讀者提供一個全麵、詳實的學習路徑。全書內容涵蓋Zigbee網絡的協議棧架構、物理層與MAC層的關鍵特性、網絡層與應用層的通信機製，以及豐富的實踐案例。通過對Zigbee標準的深入剖析，幫助讀者理解其獨特的優勢，並掌握如何在各種場景下設計、部署和管理Zigbee網絡。 第一章：無綫傳感器網絡概覽與Zigbee的定位 在信息爆炸的時代，海量數據的采集、傳輸和分析已成為各行各業關注的焦點。無綫傳感器網絡（WSN）作為一種新型的信息感知和傳輸技術，正以前所未有的速度滲透到我們的生活中，從智能傢居到工業自動化，從環境監測到醫療健康，無處不在。本章將首先為讀者勾勒齣WSN的宏觀圖景，闡述其基本概念、關鍵技術挑戰以及廣闊的應用前景。我們將深入探討WSN的典型網絡拓撲、節點特性、能量約束等核心問題。 在對WSN有瞭整體認識之後，本章將聚焦於Zigbee技術。我們將深入分析Zigbee技術在WSN領域中的獨特優勢和戰略定位。Zigbee是一種低功耗、低成本、低速率的短距離無綫通信技術，非常適閤構建大規模、自組織、自愈閤的傳感器網絡。我們將解釋Zigbee為何能成為WSN領域的佼佼者，與其他無綫通信技術（如Wi-Fi、Bluetooth）相比，其在功耗、成本、網絡規模和可靠性等方麵的突齣特點。通過對Zigbee技術發展曆程的迴顧，讀者將對其技術演進和未來趨勢有更清晰的認識。 第二章：Zigbee協議棧深度解析 Zigbee協議棧是實現Zigbee通信功能的完整框架，它藉鑒瞭OSI七層模型，並進行瞭精簡和優化，以適應低功耗、低成本的物聯網設備需求。本章將對Zigbee協議棧的每一層進行詳細的剖析，揭示其內在的工作原理和關鍵功能。 物理層（PHY）： 物理層是Zigbee通信的基石，負責比特流的傳輸和接收。我們將詳細介紹Zigbee所采用的ISM頻段（如2.4GHz、868/915MHz），以及不同的調製方式（如OQPSK）和信道編碼技術。我們將深入探討Zigbee在物理層上如何實現高可靠性和低功耗的平衡，包括信號的傳播特性、乾擾抑製以及能量檢測等機製。 MAC層（Medium Access Control）： MAC層負責介質訪問控製，確保網絡中的設備能夠有序地共享無綫信道，避免衝突。本章將詳細講解Zigbee MAC層采用的 G al a - CSMA/CA（帶確認的帶載監聽/載波偵聽多路訪問/衝突避免）機製，以及其在不同網絡設備（協調器、路由器、終端設備）上的具體實現。我們將深入分析信標幀（Beacon Frame）、數據幀（Data Frame）和確認幀（Acknowledgement Frame）等關鍵幀類型，以及如何通過這些幀來管理網絡的同步、節點間的通信和數據傳輸的可靠性。 網絡層（NWK）： 網絡層負責路由選擇、網絡發現和節點管理。我們將深入探討Zigbee網絡層支持的多種網絡拓撲結構，如星型、樹型和網狀（Mesh）拓撲，並分析每種拓撲的優缺點及其適用場景。重點講解Zigbee的路由發現機製，如AODV（Ad hoc On-Demand Distance Vector）的變種，以及如何構建和維護路由錶。此外，我們將闡述節點加入、離開以及網絡尋址等關鍵的網絡管理功能。 應用層（APL）： 應用層是用戶與Zigbee設備進行交互的接口，定義瞭數據格式、服務類型以及各種應用對象的規範。本章將重點介紹Zigbee設備描述（Device Description）、服務發現（Service Discovery）以及應用配置文件（Application Profiles）的概念。我們將分析Zigbee Cluster Library（ZCL）的結構和核心功能，理解如何利用ZCL來定義和管理各種智能設備的功能，例如照明、溫濕度傳感器、開關等。 第三章：Zigbee網絡節點類型與角色 Zigbee網絡根據其在網絡中的功能和角色，將節點劃分為三種主要類型：協調器（Coordinator）、路由器（Router）和終端設備（End Device）。本章將詳細闡述這三種節點的特性、職責以及它們之間的協同工作方式。 協調器（Coordinator）： 協調器是Zigbee網絡的“心髒”，它負責網絡的初始化、設備的加入和網絡的維護。一個Zigbee網絡隻能有一個協調器，它擁有最多的資源和最高的優先級。我們將詳細介紹協調器的啓動過程、網絡ID分配、安全密鑰管理以及與其他節點通信的機製。 路由器（Router）： 路由器在Zigbee網絡中扮演著“橋梁”的角色，它不僅可以與協調器進行通信，還可以轉發其他節點的數據。路由器的存在極大地擴展瞭Zigbee網絡的覆蓋範圍和節點數量。我們將探討路由器在數據轉發、路由維護以及為終端設備提供通信接入方麵的關鍵作用。 終端設備（End Device）： 終端設備通常是傳感器或執行器，它們主要負責采集數據或執行動作。為瞭實現極緻的低功耗，終端設備通常處於休眠狀態，隻在需要時喚醒並與父節點（協調器或路由器）進行通信。我們將重點講解終端設備如何通過其父節點與網絡進行交互，以及如何通過省電模式來延長電池壽命。 第四章：Zigbee通信機製詳解 掌握Zigbee的通信機製是實現高效網絡通信的關鍵。本章將深入講解Zigbee網絡中的數據傳輸、尋址方式以及尋址和路由過程。 數據傳輸： 我們將詳細分析Zigbee數據傳輸的流程，包括數據包的封裝、傳輸和解封裝。重點講解不同幀類型（數據幀、確認幀、信標幀等）的格式和用途，以及MAC層如何通過這些幀來保證數據傳輸的可靠性。 尋址方式： Zigbee提供瞭多種尋址方式，以適應不同場景的需求。本章將詳細介紹64位IEEE地址、16位網絡地址以及廣播地址、組地址等概念，並解釋它們在網絡通信中的作用。 尋址和路由： 我們將深入剖析Zigbee網絡層是如何進行尋址和路由的。重點講解Zigbee的路由發現機製，包括當一個節點需要與另一個節點通信時，如何通過網絡來發現可達的路徑。我們將分析AODV（Ad hoc On-Demand Distance Vector）在Zigbee中的應用，以及路由請求（RREQ）和路由迴復（RREP）等報文的交互過程。 第五章：Zigbee網絡的安全機製 在物聯網時代，網絡安全至關重要。Zigbee技術內置瞭強大的安全機製，以保護網絡通信免受未經授權的訪問和數據泄露。本章將詳細介紹Zigbee的安全模型和關鍵安全特性。 安全模型： 我們將深入理解Zigbee的安全模型，包括安全密鑰的層次結構（主密鑰、網絡密鑰、鏈路密鑰等）以及它們在網絡中的作用。 密鑰管理： 重點講解Zigbee中的密鑰建立、分發和更新過程。我們將分析Zigbee是如何通過安全中心（Security Center）來實現密鑰的管理和分發的，以及如何防止密鑰被竊取。 數據加密與認證： 本章將介紹Zigbee采用的加密算法（如AES-128）和消息完整性校驗（MIC）機製，以確保數據在傳輸過程中的機密性和真實性。我們將分析Zigbee如何通過加密和認證來防止數據被篡竊、篡改或僞造。 訪問控製： 我們還將探討Zigbee中的訪問控製策略，以及如何限製不同節點或用戶對網絡資源的訪問權限。 第六章：Zigbee開發環境與工具 要進行Zigbee技術的開發，熟練掌握相關的開發環境和工具是必不可少的。本章將為讀者介紹目前主流的Zigbee開發平颱和工具鏈。 硬件平颱選擇： 我們將介紹常見的Zigbee芯片廠商，如Silicon Labs、Texas Instruments、NXP等，以及它們提供的開發套件（Development Kit）。我們將分析不同硬件平颱的性能、功耗、成本以及適用場景，幫助讀者根據實際需求選擇閤適的硬件。 軟件開發工具： 本章將重點介紹Zigbee協議棧的集成開發環境（IDE），如Silicon Labs的Simplicity Studio、Texas Instruments的Code Composer Studio等。我們將講解如何利用這些IDE進行代碼編寫、編譯、下載和調試。 協議分析工具： 我們將介紹Wireshark等網絡協議分析工具，以及如何利用它們來捕獲和分析Zigbee的通信數據包，從而幫助開發者診斷網絡問題和優化通信性能。 模擬器與仿真器： 介紹Zigbee網絡模擬器和仿真器的作用，以及如何利用它們來構建和測試大規模Zigbee網絡，而無需實際部署大量硬件。 第七章：Zigbee典型應用案例分析 理論結閤實踐，通過分析具體的應用案例，可以更直觀地理解Zigbee技術的優勢和落地方式。本章將深入剖析Zigbee在不同領域的典型應用。 智能傢居： 詳細介紹Zigbee在傢居自動化中的應用，如智能照明控製、智能門鎖、環境監測（溫濕度、空氣質量）、傢電控製等。我們將分析Zigbee如何實現這些設備的互聯互通，以及為用戶帶來便利和舒適的居住體驗。 工業自動化： 探討Zigbee在工業環境中的應用，如生産綫監控、設備狀態監測、資産追蹤、遠程數據采集等。我們將分析Zigbee在惡劣工業環境下的可靠性，以及如何提高生産效率和降低運營成本。 智慧農業： 介紹Zigbee在農業領域的應用，如土壤濕度監測、環境參數采集、灌溉控製、溫室大棚監控等。我們將分析Zigbee如何幫助農民實現精準農業，提高作物産量和資源利用率。 智慧城市： 探討Zigbee在智慧城市建設中的應用，如智能路燈控製、環境監測（空氣質量、噪音）、垃圾桶滿溢檢測、停車位監測等。我們將分析Zigbee如何為城市管理者提供更精細化的管理手段，提升城市運行效率和居民生活質量。 第八章：Zigbee與物聯網的融閤 Zigbee作為物聯網（IoT）領域的重要技術之一，與Wi-Fi、Bluetooth、LoRa等技術共同構建瞭蓬勃發展的物聯網生態係統。本章將探討Zigbee如何與其他物聯網技術融閤，實現更廣泛的應用。 Zigbee與Wi-Fi的結閤： 分析Zigbee與Wi-Fi在物聯網係統中的互補關係，例如，Zigbee節點采集數據，然後通過Wi-Fi連接的網關將數據上傳到雲端。 Zigbee與Bluetooth的對比與融閤： 闡述Zigbee和Bluetooth各自的優勢和適用場景，以及它們在某些應用中如何進行協同工作。 Zigbee與雲平颱的集成： 介紹如何將Zigbee網絡的數據與主流的物聯網雲平颱（如阿裏雲、AWS IoT、Azure IoT等）進行集成，實現數據的存儲、分析和可視化。 第九章：Zigbee技術的發展趨勢與挑戰 本章將展望Zigbee技術未來的發展方嚮，並探討其麵臨的挑戰。 Zigbee 3.0與未來標準： 深入分析Zigbee 3.0帶來的改進和新特性，以及對未來Zigbee標準的展望，包括對更高吞吐量、更低功耗和更強安全性的需求。 與Matter等新興標準的關聯： 探討Zigbee與Matter等新興物聯網標準之間的關係，以及它們如何共同推動智能傢居和物聯網産業的發展。 麵臨的挑戰： 分析Zigbee技術在部署規模、互操作性、功耗優化以及安全性等方麵仍然麵臨的挑戰，並提齣相應的解決方案和研究方嚮。 結論： 本書力求通過由淺入深的講解和豐富的實踐指導，使讀者能夠全麵掌握Zigbee技術的核心概念、協議細節和應用方法。無論您是想深入理解無綫傳感器網絡，還是希望在物聯網領域進行創新實踐，本書都將是您不可多得的寶貴資源。我們鼓勵讀者通過動手實踐，將所學知識應用於實際項目中，共同推動無綫通信技術的進步和物聯網應用的繁榮。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對嵌入式係統和物聯網技術抱有濃厚興趣的學生，我一直想找一本能夠係統介紹 Zigbee 技術的書籍。在翻閱瞭市麵上不少相關書籍後，這本書無疑是最令我滿意的。它並沒有停留在理論的層麵，而是將大量的篇幅用於講解如何將 Zigbee 技術應用到實際項目中。書中的章節安排非常閤理，從 Zigbee 的基本原理，到各種網絡拓撲模式的實現，再到具體應用場景的開發，層層遞進，讓我能夠循序漸進地掌握這項技術。我尤其喜歡書中關於 Zigbee 設備的配對和組網過程的詳細描述，這對於理解 Zigbee 網絡的建立和維護至關重要。而且，書中還介紹瞭許多實用的開發工具和調試方法，這對於初學者來說，極大地降低瞭學習門檻。光盤中的資源更是錦上添花，提供瞭豐富的代碼和參考資料，讓我能夠快速上手，進行實際的開發和測試。這本書不僅僅是一本技術教程，更是一本能夠激發學習者動手能力和創新思維的寶典。

評分☆☆☆☆☆

說實話，拿到這本書的時候，我本以為會是一本枯燥的技術手冊，充斥著各種晦澀難懂的專業術語，沒想到它卻以一種非常生動有趣的方式呈現瞭 Zigbee 技術。作者在講解每個概念時，都會結閤實際應用場景，比如如何用 Zigbee 構建一個智能安防係統，或者如何實現遠程的溫濕度監測。這些案例讓我覺得 Zigbee 不僅僅是一項技術，更是一種解決實際問題的工具。最讓我印象深刻的是，書中對 Zigbee 協議棧的講解，沒有生硬地羅列條款，而是通過流程圖和圖示，將復雜的協議層層剝開，讓我這個初學者也能窺探到其內在的精妙。我特彆喜歡書中關於“低功耗”和“自組網”特性的詳細闡述，這正是 Zigbee 區彆於其他無綫通信技術的核心優勢，作者也對此進行瞭深入的剖析，讓我深刻理解瞭它在物聯網領域為何如此受歡迎。而且，書中的某些章節還涉及到瞭相關硬件模塊的選型和調試技巧，對於想要自己動手做項目的朋友來說，這部分內容簡直是寶藏。這本書不僅僅是知識的傳授，更是讓我看到瞭 Zigbee 技術在各個領域的廣闊前景，激發瞭我進一步探索的動力。

評分☆☆☆☆☆

這本書絕對是為那些想要深入瞭解 Zigbee 技術，並且希望能夠進行實際開發的朋友量身打造的。我之前嘗試過一些在綫教程，但總覺得不夠係統，而且缺乏深入的理論支撐。而這本書，從基礎的概念講解，到具體的協議細節，再到實際的應用開發，幾乎涵蓋瞭 Zigbee 技術的所有重要方麵。讓我眼前一亮的是，作者在講解的過程中，並沒有迴避那些比較復雜的細節，而是用一種非常循序漸進的方式，將它們一一剖析清楚。我特彆欣賞書中關於數據幀結構和網絡尋址機製的講解，這些是理解 Zigbee 網絡通信的關鍵，作者通過圖文並茂的方式，讓我很快就掌握瞭這些知識點。而且，書中還提供瞭大量的代碼示例，這些代碼都是經過精心設計的，可以直接用於學習和參考。我按照書中的指導，成功地實現瞭一些簡單的 Zigbee 應用，比如傳感器數據的采集和傳輸，感覺非常有成就感。這本書的價值，不僅僅在於它傳授瞭多少知識，更在於它能夠幫助我們建立起對 Zigbee 技術完整的認知體係，為後續更深入的學習和開發打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我一直覺得，學習一項新技術，最重要的一點就是能夠動手去實踐。而這本書，恰恰給瞭我這樣一個絕佳的機會。它不僅僅是紙上談兵，而是真正地將 Zigbee 技術融入到實際的應用場景中，通過大量的實例，教會我們如何運用這項技術解決實際問題。書中對 Zigbee 協議棧的講解，雖然深入，但卻一點都不晦澀，作者通過形象的比喻和生動的圖示，將復雜的概念變得易於理解。我特彆喜歡書中關於“節點類型”和“通信模式”的講解，這讓我對 Zigbee 網絡中的設備角色和信息流轉有瞭更清晰的認識。而且，書中還介紹瞭許多實際項目開發中的注意事項和技巧，這些都是在理論書籍中很難找到的寶貴經驗。我按照書中的指導，成功地搭建瞭一個簡單的 Zigbee 無綫傳感器網絡，實現瞭數據的采集和遠程顯示，這讓我對 Zigbee 技術充滿瞭信心。這本書的價值，在於它能夠幫助我們打破理論與實踐之間的壁壘，讓我們真正掌握這項技術，並將其應用於實際的創新項目。

評分☆☆☆☆☆

這本書我真是太愛瞭！我之前對 Zigbee 方麵的瞭解僅限於理論知識，像什麼網絡拓撲、協議棧什麼的，感覺就像隔著一層霧，摸不著邊際。但自從我拿到這本書，我感覺就像突然被點亮瞭一樣，豁然開朗。書裏的例子真的太貼切瞭，尤其是那些實操性的章節，從硬件連接到軟件配置，一步一步地講解，講解得特彆細緻，生怕我們跟不上。我按照書裏的步驟，真的成功地搭建瞭一個小型的 Zigbee 網絡，控製幾盞燈的開關，感覺自己就像個創客！光盤裏的演示代碼也很有用，可以直接拿來運行，然後對照書上的解釋，就能很快理解代碼的邏輯。我以前覺得物聯網技術離我們很遠，但現在我發現，通過 Zigbee，我們可以很輕鬆地實現很多智能傢居的設想。這本書的排版也很舒服，字體大小適中，重點內容都有加粗或者用不同的顔色標注，閱讀起來一點都不纍。總而言之，如果你也對 Zigbee 技術感興趣，想要從理論走嚮實踐，這本書絕對是你的不二之選。它不僅教授技術，更重要的是點燃瞭我的創造熱情，讓我對未來的物聯網應用充滿瞭期待。