Prototyping Lab「边做边学」，Arduino的运用实例 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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• Arduino
• 原型设计
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• DIY
• 电子制作
• 嵌入式系统
• 硬件开发
• 实践教程
• 项目制作
• 学习笔记

　　本书内容分为下列三大部分：

　　1作品介绍—以Arduino制作的手工艺、设计、艺术各领域的成品，并述说每一个作品背后的创意故事。

　　2教学—以进行Arduino与Funnel的设定为主，并为较少有电子组装经验的读者提供基础知识，实际使用这两项设定。

　　3制作法—「想让Arduino连上网路？」「想制作无线传输装置？」如果您正摩拳擦掌准备制作羡煞众人目光的作品，那么绝对不能错过这个核心内容，当中不仅介绍该使用哪些材料、如何绘制电子线路，同时附上Arduino单机、Processing、ActionScript 3三个版本程式范例。(书中范例档的下载，都可以参考网页：prototypinglab.com)

本书特色

　　令人期待已久的Arduino实践指南！
　　38个立刻能派上用场的「线路图+范例程式」，以及介绍创作的灵感来源。
　　专为手工艺、设计、艺术、机械工程等领域的读者而写的一本工具书。

　　本书以介绍「原型」打造方式与概念的工厂（研究室∕实验室），有别于传统上创造新事物或新体验的方法(都是脑袋先有概念，之后再让概念具体成形)。

　　所谓「打造原型」的做法，其实就是直接进入实验的阶段，强调如何进行电子组装、程式设计、互动性设计的实用技巧，带领读者打造属于自己的创意作品。无论你是想增进Arduino功力的高手、想自制硬体设备的挑战者、还是单纯体验动手乐趣多的初学者，希望各位都能从中得到一边享乐，一边体验创造新事物的乐趣。

作者简介

小林 茂

　　Gainer与Funnel设计开发者，同时也是IAMAS讲师。

　　长期为Makezine JP撰稿并策划相关活动，致力于电子组件、程式设计，及组件互动性设计，为活跃于日本的互动性设计人士。

　　着有《Prototyping lab「边做边学」，Arduino的应用实例》

译者简介

许郁文

　　辅仁大学影像传播学系毕业。因对日文有兴趣，目前正于东吴日语教育研究所进修中。曾担任日商多媒体编辑、杂志日文採编记者，现职为专职译者。欢迎大家透过脸书认识我facebook：baristahsu。

好的，以下是根据您的要求，针对一本名为《Prototyping Lab：边做边学，Arduino的运用实例》的图书，撰写的不包含该书内容的详细图书简介。 --- 图书名称：电子设计与快速原型制作：从概念到实体 副标题：基于树莓派与STM32的嵌入式系统实践指南 作者：[此处填写作者姓名] 内容简介 在当今快速迭代的技术环境中，将创新理念迅速转化为可运行的原型是研发成功的关键。本书《电子设计与快速原型制作：从概念到实体》并非专注于某一个特定的微控制器平台，而是提供了一套横跨多个主流嵌入式系统架构的系统化、工程化的设计方法论和实践案例。本书旨在为工程师、创客和技术爱好者提供一套坚实的工具箱，使他们能够自信地应对从低功耗传感器集成到复杂实时控制系统的各种挑战。 全书分为四个核心模块，层层递进，确保读者不仅理解“如何做”，更掌握“为什么这样做”。 --- 第一部分：现代嵌入式系统设计基础与工具链（约350字） 本部分奠定了现代嵌入式系统设计的理论基石，重点关注跨平台通用技能的培养。 1. 设计思维与需求分析： 探讨了优秀产品原型设计的前期准备工作，包括功能拆解、功耗预算的初步估算，以及如何进行快速的架构选型。我们将讨论如何根据项目特性（如数据吞吐量、实时性要求、外设需求）来公正地评估不同微控制器系列（如Cortex-M系列、RISC-V架构）的适用性，避免陷入特定生态系统的局限。 2. 软件工程在嵌入式中的应用： 强调模块化、可移植性和代码质量。内容涵盖状态机设计模式在嵌入式固件中的应用，以及如何构建健壮的事件驱动架构。同时，介绍利用版本控制系统（Git）进行团队协作和代码追溯的最佳实践。 3. 仿真与虚拟调试环境的建立： 讲解如何利用 QEMU 或更专业的SPICE级仿真工具来模拟硬件行为，从而在没有实体板卡的情况下验证核心算法和驱动逻辑。这对于资源受限或高风险的早期原型设计阶段尤为关键。 4. 低级硬件接口的理解： 深入解析SPI、I2C、UART等常用串行通信协议的底层时序要求和错误处理机制，并介绍如何利用逻辑分析仪进行有效的信号调试，确保硬件层面的稳定通信。 --- 第二部分：树莓派（Raspberry Pi）在物联网与边缘计算中的应用深化（约400字） 本部分将树莓派（侧重于树莓派4B及更高版本，以及Compute Module的使用）定位为功能强大的边缘计算节点，而非仅仅是单板计算机。 1. 操作系统定制与系统优化： 不仅仅是安装Raspberry Pi OS，更聚焦于如何精简操作系统以减少启动时间和内存占用。内容包括使用Buildroot或Yocto构建定制化的嵌入式Linux发行版，以及内核模块的编译与加载。 2. Python在高性能I/O中的优化策略： 虽然Python是树莓派开发的首选语言，但其解释器特性在高速数据采集时可能成为瓶颈。本章教授如何利用C/C++编写高性能库，并通过Python的`ctypes`或Cython接口实现高效的硬件交互，实现计算与I/O的平衡。 3. 容器化与远程部署： 介绍如何使用Docker或Podman将复杂的应用栈（包括数据库、消息队列和应用服务）打包成可移植的容器，实现快速的生产环境部署和空中更新（OTA）。重点案例将展示如何安全地将树莓派节点连接到云服务（如MQTT Broker）。 4. 视觉处理与AI加速： 利用树莓派强大的CPU和可选的专用AI加速器（如Google Coral Edge TPU），实现本地图像识别和目标跟踪。讲解如何集成OpenCV进行实时视频流处理，并优化推理模型的加载与执行效率。 --- 第三部分：高性能实时控制与STM32生态系统实践（约450字） 本部分将视角转向对确定性和低延迟要求极高的实时嵌入式领域，聚焦于Cortex-M系列微控制器（特别是STM32系列的高端型号）。 1. 实时操作系统（RTOS）的深入选型与配置： 详细对比FreeRTOS、Zephyr等主流RTOS的内核机制，包括任务调度策略（抢占式与协作式）、信号量与互斥锁的正确使用，以及如何避免死锁和竞态条件。我们将探讨在资源受限微控制器上优化RTOS上下文切换开销的方法。 2. 高级定时器与脉冲宽度调制（PWM）控制： 深入讲解如何利用微控制器的通用定时器（TIM）的高级功能，实现多通道、互补的PWM输出，这在电机驱动和电源管理中至关重要。内容涉及如何精确同步不同定时器实例以实现复杂波形生成。 3. 嵌入式传感器数据融合与滤波算法： 针对惯性测量单元（IMU）数据的采集，介绍卡尔曼滤波（Kalman Filter）和互补滤波（Complementary Filter）的原理与C语言实现。重点在于如何将这些算法移植到资源有限的MCU上，并进行定点数运算优化。 4. 内存管理与错误检测机制： 探讨片上SRAM和外部Flash的有效分区策略。讲解看门狗定时器（WDT）的配置，以及如何实现低级别错误日志记录机制，确保系统在发生不可恢复的崩溃后能提供有价值的诊断信息。 --- 第四部分：原型制作的工程化进阶（约300字） 本部分关注如何将功能验证的原型提升到接近最终产品的质量水平。 1. PCB设计初探与DFM原则： 介绍双层板和四层板的基本布线原则，特别关注电源完整性（去耦电容的放置）和信号完整性（阻抗匹配的初步概念）。强调设计可制造性（DFM），确保原型板可以顺利地交由制造商生产。 2. 调试与测试自动化： 介绍如何使用JTAG/SWD接口进行硬件调试，并转向更高级的自动化测试。涵盖使用Python脚本（如PySerial或PyUSB）来控制原型板，自动执行一系列测试用例，记录结果，从而取代耗时的手动测试流程。 3. 固件空中更新（OTA）的安全性与可靠性： 针对树莓派和支持双备份分区的MCU，详细讲解如何设计一个安全、原子性的OTA机制，确保在固件升级过程中，系统不会因断电而“变砖”。包括Bootloader的实现原理和代码签名验证。 4. 低功耗设计实践： 探讨在不同平台下实现深度睡眠（Deep Sleep）和唤醒机制的差异，以及如何通过软件和硬件协同工作来最小化待机电流，这对于电池供电设备至关重要。 --- 目标读者 本书适合具备C/C++或Python基础知识，希望深入理解嵌入式系统硬件与软件交互的电子工程师、软件开发者，以及对构建高性能、跨平台原型制作流程感兴趣的创客和技术项目负责人。通过本书的学习，读者将掌握构建下一代智能设备所需的系统级设计能力。

作品介绍

第Ⅰ部：简介
第1章 开始打造「原型」
第2章 建构开发环境
第3章 电子线路的基础知识与最初的一步
第4章 Arduino 实验教学

第II部：运用实例
第5章 输入
第6章 输出
第7章 资料处理
第8章 进阶实例

附录
附录A 问题处理
附录B 参考资讯

序

　　要将应用科技的一切教给大家并不容易，需要的是耐心、口条与幽默感。而且得细细观察对方究竟学到了什么。

　　小林 茂拥有上述所有的能力。我最尊敬小林老师的一点在于他不仅仅是一名优秀的技术人员，更是一名优秀的老师与作家。许多作家在解说某个观念的时候，都要求读者仅透过一个字眼就了解复杂的原理，但是小林老师透过不同的词汇叙述内容。他让复杂的工具变得好用，也开发了化繁为简的framework。他总是注意到别人没注意到的事，总是利用浅显易懂的口吻订正误解。透过共事，我从老师身上学到沟通的方法。我对这本书期待已久，我想这本书在电子组装、程式设计、互动性设计的技巧上，能助读者们一臂之力。

纽约大学教授，Arduino开发组核心成员
Tom Igoe

评分☆☆☆☆☆

這本《Prototyping Lab「邊做邊學」，Arduino的運用實例》絕對是我近期讀過最實用、最有啟發性的一本書！我一直對自造者運動（Maker Movement）感到好奇，但總覺得自己缺乏技術基礎。這本書就像一座橋樑，輕而易舉地將我帶入了這個充滿創意的領域。我尤其欣賞作者在解釋複雜概念時，所採用的「生活化」方式。例如，在講解電路時，他可能會用「水流」來比喻電流，用「水龍頭」來比喻開關，這樣的比喻方式，讓即使是完全不懂電路的人，也能快速抓住重點。而且，書中的每一個專案，都附有非常清晰的接線圖和程式碼，並且會解釋為什麼要這樣做，而不是直接給答案。這種「授人以魚不如授人以漁」的教學方式，讓我學到的不只是如何完成一個專案，更是學到了如何思考和解決問題的方法。我已經迫不及待想開始我的第一個 Arduino 專案了！

评分☆☆☆☆☆

這本書的排版和設計真是用心！我收到書的時候，第一眼就被它明亮、活潑的風格吸引住了。不像有些技術類的書籍，總是給人一種嚴肅、枯燥的感覺，這本《Prototyping Lab「邊做邊學」》的內頁設計很有設計感，圖文並茂，色彩也很豐富，讀起來一點都不會感到疲勞。我特別喜歡它在介紹每一個Arduino應用實例時，都會先講述這個專案的「為什麼」和「能做什麼」，而不是直接跳到技術細節。這樣我能先了解這個專案的實際用途和樂趣，再深入研究它的實現方法。而且，書中很多範例都非常貼近生活，像是製作一個自動澆水系統，或是用Arduino來控制家裡的燈光，這些都讓我覺得「原來Arduino不只是書本上的東西，而是可以應用在我的日常生活中」。它讓我看到了一個充滿無限可能的Arduino世界，也激發了我嘗試更多創意點子的慾望。

评分☆☆☆☆☆

坦白說，我以前對Arduino的印象就是「工程師在玩的東西」，覺得自己應該是學不來的。但這本《Prototyping Lab「邊做邊學」，Arduino的運用實例》完全顛覆了我的想法。書中非常強調「動手做」的重要性，每一個章節都會帶領讀者完成一個實際的作品，從最基礎的硬體連接到程式碼的撰寫，都分解得非常細膩。我最欣賞的是，它並沒有假設讀者已經具備了深厚的電子學背景。作者很巧妙地用淺顯易懂的比喻，來解釋一些比較抽象的電子原理，像是電阻、電容的角色。而且，書中的每一個專案，都附有詳細的材料清單，方便我事先準備，也減少了摸索的時間。最讓我印象深刻的是，書中還提供了一些「進階挑戰」的選項，讓我在完成基本專案後，可以進一步探索和擴展，這讓學習過程充滿了持續的動力和新鮮感。

评分☆☆☆☆☆

這本書的價值，絕對不只在於它教了多少個Arduino的運用實例。它更重要的是，培養了我一種「解決問題」和「動手實踐」的思維模式。在看書的過程中，我不僅是跟著操作，更會開始思考：如果我把這個功能改一下，會不會有什麼不同的效果？或是，我能不能把這個作品應用在別的地方？書中提供的程式碼，也寫得相當簡潔扼要，讓我更容易理解每一行程式碼的作用，而不是單純地複製貼上。我特別喜歡書末總結的部分，會回顧整個學習的歷程，並鼓勵讀者繼續探索。它讓我感覺，這本書不是一次性的學習體驗，而是為我開啟了一扇通往更廣闊的創客（Maker）世界的大門。我甚至開始在網路上尋找更多 Arduino 的社群和資源，準備好迎接下一個挑戰了！

评分☆☆☆☆☆

這本《Prototyping Lab「邊做邊學」，Arduino的運用實例》真的讓我眼睛為之一亮！我平常對電子學總是有種既想嘗試又怕太難的距離感，但這本書完全打破了我的刻板印象。從翻開第一頁開始，作者就以一種非常親切、就像朋友在跟你分享他的樂趣一樣的語氣，一步步引導我進入Arduino的世界。最棒的是，它不是那種一開頭就丟給你一堆複雜電路圖的書，而是從最基本、最有趣的專案開始，像是用LED做出閃爍效果，或是製作一個簡單的感應器。每個步驟都有清晰的圖示和詳細的解說，即使是像我這樣初次接觸電子DIY的門外漢，也能跟得上。而且，書中提供的範例程式碼也都相當完整，可以直接複製貼上，稍微修改一下就能看到成果，這種「立即回饋」的感覺真的太有成就感了！它讓我體會到，原來那些酷炫的電子裝置，自己也能動手做出來。這本書不只是一本教學手冊，更像是一把開啟創意的鑰匙，讓我對未來想做的各種小玩意兒充滿了期待。