課程目標(Objectives)

　　提供物聯網(IoT)的總體概述，包括電路、傳感器、嵌入式系統、通信與網絡、數據處理及安全等內容;

　　通過使用物聯網開發套件的實驗練習，介紹物聯網的基本實踐概念，包括感知、執行與通信。

　　課程內容概要

　　1.物聯網簡介(Introduction to the Internet of Things, IoT)

　　什么是物聯網?為什么物聯網重要?

　　物聯網系統結構：傳感器與執行器、連接與網絡、數據分析與存儲

　　物聯網如何實現創新型產品與服務

　　物聯網安全概述

　　2.典型的物聯網應用(Cool IoT Applications)

　　智慧城市與智慧家居

　　智慧制造與智慧工廠

　　車聯網(Internet of Vehicles)

　　醫療健康領域：嬰兒監測、老年人監測、情緒調節、疾病治療、用藥依從性提升及相關挑戰

　　3.物聯網電子學基礎(Electronics for IoT)

　　電子電路與信號概述

　　電池與無電池物聯網設備

　　能源管理

　　模擬與數字信號;模數/數模轉換(ADC/DAC)

　　嵌入式系統基礎

　　4.物聯網中的傳感器與執行器(Sensors and Actuators for IoT)

　　傳感器與執行器的分類與規格

　　各類傳感器與執行器的功能

　　將常見傳感器與執行器接口連接至物聯網開發套件

　　5.物聯網網關(Gateway for IoT)

　　物聯網網關的功能

　　設備間通信(Inter-Device Communications)

　　微控制器：外設、總線及直接存儲訪問(DMA)

　　通用輸入/輸出(GPIO)與脈寬調制(PWM)

　　操作系統與多程序設計

　　6.物聯網的軟件與數據分析(Software and Data Analytics for IoT)

　　開發套件庫與示例(如 Arduino)

　　針對不同物聯網服務選擇開發編程語言

　　云計算(Cloud Computing)

　　利用人工智能與機器學習進行數據分析

　　7.物聯網的連接與網絡(Connectivity and Networking for IoT)

　　無線系統的歷史演變

　　各類無線物聯網系統

　　無線信道容量

　　低功耗廣域網(LPWAN)

　　MQTT協議

　　課程學習重點(Study Focus)

　　EIE2113課程的核心在于理論與實踐并重，不僅要求學生理解物聯網系統的概念框架，還要能夠將知識應用到真實的實驗操作中。以下是本課程的主要學習重點：

　　1.物聯網系統的整體架構

　　掌握從“感知層–網絡層–應用層”三個層次的系統結構，是理解IoT運作的關鍵。學生需要熟悉傳感器、網關、云平臺以及數據處理模塊之間的關系，以及如何在系統中實現數據采集與反饋控制。

　　2.嵌入式系統與微控制器應用

　　本課程大量涉及嵌入式系統開發，尤其是Arduino或類似開發板的使用。理解GPIO、PWM、DMA等底層操作概念，以及如何與傳感器/執行器通信，是實驗部分的重點。

　　3.通信協議與網絡技術

　　學習常見的無線通信技術(如Wi-Fi、Bluetooth、ZigBee、LoRa、NB-IoT等)及其適用場景，重點掌握MQTT協議在物聯網中實現設備間消息傳遞的機制。

　　4.數據處理與分析

　　學生應理解物聯網產生的數據如何在云端進行處理與分析，尤其是利用AI與機器學習實現數據的智能化應用。例如，預測性維護、健康監測數據分析、能耗優化等。

　　5.物聯網安全與隱私保護

　　課程將強調安全通信、數據加密與身份認證等議題，幫助學生認識IoT安全漏洞的風險與防護措施。

　　6.能源效率與可持續性設計

　　如何設計低功耗IoT系統、使用能源采集技術(Energy Harvesting)以及優化電源管理，是實現智能設備長期運行的重要考點。

　　課程難點分析(Difficulties & Tips)

　　1.跨學科知識要求高

　　EIE2113融合了電子工程、計算機科學與數據分析等多學科內容，初學者容易感到知識點雜亂。建議同學在學習前復習基礎電路原理與C/C++編程邏輯，為實驗環節做好準備。

　　2.實驗部分要求動手能力強

　　課程實驗不僅是對理論的驗證，更是評估學生理解深度的重要環節。學生需要掌握傳感器的連接、電路調試以及數據傳輸的完整流程，建議通過Arduino或ESP32等設備提前練習。

　　3.理解通信協議與網絡概念

　　許多同學在學習無線通信部分時會卡在信號傳輸、協議棧及帶寬計算等概念。可通過閱讀官方文檔與模擬實驗，理解各協議的適用場景與性能差異。

　　高分攻略(High Distinction Tips)

　　理論+實踐結合：課堂筆記務必與實驗報告相互印證，形成完整的知識鏈。

　　善用開發板與云平臺：如Arduino Cloud、Blynk或AWS IoT Core，提升項目實操深度。

　　關注報告細節：實驗報告需清晰呈現數據來源、分析方法與結論邏輯，尤其注意圖表與代碼注釋的規范性。

　　組隊協作與創新設計：課程通常包含小組項目，選擇有創新性的主題(如智慧家居節能系統)更容易獲得高分。

　　提前預習實驗材料：實驗手冊內容較多，提前熟悉硬件接口與軟件環境可避免臨場出錯。

　　結語

　　EIE2113課程不僅僅是學習物聯網的入門課，更是培養系統性思維與創新能力的關鍵一步。對于希望未來進入智能設備、嵌入式系統或數據分析領域的學生而言，扎實掌握本課程內容，將為后續研究與職業發展奠定堅實基礎。