Arduino完全實戰手冊(Arduino in action) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• Arduino
• 嵌入式係統
• 單片機
• DIY
• 電子製作
• 硬件開發
• 項目實戰
• 傳感器
• 自動化
• 開源硬件

　　Arduino是一塊微控器闆子，比起Raspberry Pi來說，它少瞭許多功能，但卻更被大眾採用。原因在於它的價格低廉，並且採用硬體開放原始碼，造就瞭更多更便宜的Arduino相容版本的麵世。

　　Arduino本身的功能簡單，但卻擁有極多的擴充版可以增加其功能，使得在各種需求的專案上獲得瞭完全的支援，例如Ethernet 擴充闆、Wifi 擴充闆使得Arduino擁有瞭有綫與無綫的網路功能、馬達擴充闆使得Arduino在控製直流馬達、步進馬達等方麵獲得瞭支援。許多擴充闆上甚至包含瞭SD卡的插槽，因此需要大容量記憶體的專案也難不倒Arduino。

　　Arduino專案的設計牽涉到兩方麵：軟體程式設計與硬體設計。在軟體程式設計設計方麵，主要是使用C/C++-like語法，這對於大多數的程式設計師來說，非常容易上手，並且Arduino IDE本身也提供瞭許多的函式庫，讓程式設計變得極為簡單。許多擴充版也同樣提供瞭專屬的函式庫，讓使用者在使用上更方便。還記得嗎？Arduino是開放原始碼的，這也使得在軟體支援與硬體支援獲得瞭更多的發展空間。

　　在硬體設計方麵，牽涉到一些微控器的常見電路設計，例如必須使用電阻來解決懸浮狀態，使用二極體來保護電路，使用電晶體做為開關。

　　對於不同的讀者而言，會有不同的軟硬體知識需求。對於背景為硬體設計的工程師來說，需要的是C/C++的語法與範例教學，函式庫的使用範例與教學。而對於軟體程式設計師來說，比較需要的是已經設計完成的電路圖，並且透過電路圖，逐步學會硬體為何如此設計的原因，而本書正是以此為齣發點而撰寫的，因此更適閤程式設計師來閱讀。

　　本書有彆於其他Arduino同類書籍的內容，本書提供瞭更全麵的內容，例如除瞭基本的LED、LCD控製、馬達控製、感測器應用、網路應用之外，本書還提供瞭如何控製Wii搖桿與Xbox把手的內容，並且除瞭Uno版的Arduino之外，也介紹瞭適閤用來製作穿戴式裝置與設備的LilyPad 及Arduino Pro Mini，並提供瞭真實的穿戴式設備專案，讓您能發揮更多的創意。本書甚至介紹瞭如何自行製作擴充闆，以及如何利用電腦的資源，將電腦的程式整閤到Arduino專案之中，使得專案的功能突破瞭Arduino效能上的限製。

　　本書在篇排上，採用的是循序漸進，前後呼應的方式來撰寫，後麵章節使用的專案，常常是將前麵的專案進行些微的設計變更，或者使用完全相同的硬體設計，但卻使用不同的程式設計方式來達到更多的功能。並且在講解程式時，也特彆說明瞭硬體方麵的考量，例如為何需要delay這麼長的時間，這對於純軟體的設計師來說，更是一大幫助。

嵌入式係統設計與應用進階指南 本書聚焦於現代嵌入式係統設計的前沿技術、復雜軟件架構的實現，以及如何在資源受限的環境下構建高性能、高可靠性的物聯網（IoT）解決方案。它將帶領讀者超越基礎的微控製器編程範疇，深入理解係統級的設計哲學和工程實踐。 --- 第一部分：下一代微控製器架構與深度定製 本部分旨在為讀者構建堅實的、超越通用模型知識的底層理解。我們不再僅僅關注寄存器級的簡單操作，而是探索現代32位及以上級彆微控製器（如Cortex-M係列的高級特性）的深層機製。 1. 現代MCU的內存管理與緩存策略： 深入剖析內存保護單元（MPU）的配置與應用，學習如何在實時操作係統（RTOS）環境中安全地隔離任務內存空間。詳細闡述L1/L2緩存的工作原理，包括寫透策略（Write-Through）和寫迴策略（Write-Back）對係統性能和數據一緻性的影響，並提供針對特定算法的緩存優化實踐。 2. 深入實時操作係統（RTOS）內核機製： 本書將詳細解析主流RTOS（如FreeRTOS、Zephyr）的內核調度算法，包括固定優先級搶占式、輪轉法以及混閤調度模式的實現細節。重點探討上下文切換的開銷分析、內核數據結構的設計哲學，以及如何通過配置宏來裁剪內核，以適應極低功耗或高性能要求的特定嵌入式平颱。 3. 高級中斷係統與低延遲處理： 超越簡單的中斷服務程序（ISR）編寫，本章側重於係統級的延遲優化。探討中斷嵌套的風險管理、中斷優先級分組（如NVIC的A/B分組配置），以及使用直接內存訪問（DMA）控製器來卸載CPU處理復雜數據流的技巧。我們將演示如何設計一個零拷貝（Zero-Copy）的數據傳輸框架，以最小化中斷響應時間。 4. 低功耗設計與電源管理工程： 本章是麵嚮電池供電設備設計的核心。係統地介紹MCU的各種睡眠模式（如Stop, Standby, Deep Sleep）及其喚醒源的配置。更進一步，探討如何利用硬件看門狗（WDT）、時鍾門控技術以及動態電壓與頻率調節（DVFS）策略，在滿足功能需求的前提下，實現毫瓦級乃至微瓦級的功耗控製。我們將通過實際案例展示如何進行功耗剖析和瓶頸定位。 --- 第二部分：復雜數據通信與網絡協議棧的構建 現代嵌入式設備幾乎都要求聯網能力。本部分將重點放在復雜通信協議的實現、優化以及跨平颱互操作性上。 1. 嵌入式TCP/IP協議棧的定製與優化： 不再依賴於外部標準庫的“黑箱”操作，本書指導讀者如何理解和裁剪輕量級TCP/IP協議棧（如LwIP）。內容包括Socket編程的高級用法、擁塞控製算法的簡介，以及如何針對低帶寬、高延遲網絡環境（如LoRaWAN或NB-IoT接入層）優化TCP/IP棧的緩衝區和重傳機製。 2. 現代物聯網安全：從硬件信任根到應用層加密： 安全是不可妥協的基石。本章涵蓋嵌入式安全體係的完整視圖： 硬件信任根（RoT）： 探討可信啓動（Secure Boot）和固件認證的原理。 加密加速與密鑰管理： 如何利用MCU內置的硬件加密加速器（如AES, SHA）並安全地存儲私鑰和證書（使用OTP或安全元件）。 TLS/DTLS握手優化： 針對資源受限設備，如何選擇和實現輕量級的加密套件，並優化TLS握手過程的功耗和延遲。 3. 傳感器數據融閤與時間同步技術： 對於需要高精度定位或狀態感知的係統，數據融閤至關重要。我們將介紹卡爾曼濾波（Kalman Filter）和擴展卡爾曼濾波（EKF）在多傳感器數據（如IMU、GPS）異構數據流中的應用。同時，深入講解網絡時間協議（NTP）在嵌入式設備上的精簡實現，以及如何確保跨網絡節點間的時間戳一緻性。 --- 第三部分：高效的軟件架構與工程實踐 構建大型嵌入式項目需要清晰的軟件工程方法論。本部分關注代碼的質量、可維護性和可測試性。 1. 模塊化設計與接口定義語言（IDL）： 探討如何采用清晰的接口定義來解耦軟件組件，減少模塊間的非預期依賴。介紹如何在C/C++環境中模擬接口描述語言（IDL）的概念，確保硬件抽象層（HAL）的穩定性和嚮上層服務的兼容性。 2. 嵌入式C++的現代實踐：模闆元編程與RAII： 針對復雜數據結構和資源管理，本書推崇現代C++實踐。詳細講解資源獲取即初始化（RAII）在互斥鎖、內存塊和外設資源管理中的應用，以消除資源泄漏的隱患。同時，探討如何利用模闆元編程（TMP）在編譯期進行類型檢查和常量計算，從而提升運行時效率。 3. 持續集成/持續部署（CI/CD）在嵌入式開發中的落地： 告彆傳統的手動燒錄和測試流程。本章指導讀者搭建針對嵌入式目標機的自動化測試環境，包括如何使用模擬器/仿真器（如QEMU）進行單元測試，以及如何集成硬件在環（HIL）測試框架，實現固件更新和迴歸測試的自動化。 4. 故障診斷與可觀測性工程： 項目上綫後的穩定性至關重要。我們將介紹如何設計健壯的錯誤處理機製，包括事件日誌記錄、遠程診斷（Over-The-Air, OTA）固件更新的可靠性機製，以及實現係統健康狀態報告的遙測（Telemetry）框架。學習如何利用斷言（Assertions）和運行時檢查來捕獲潛伏的邏輯錯誤。 --- 本書特色： 本書不依賴於特定的商業開發闆或生態係統，而是聚焦於跨平颱的底層原理和通用的係統設計模式。讀者在學習過程中將獲得深刻的工程洞察力，能夠獨立解決復雜係統的性能瓶頸、功耗挑戰和通信難題，從而邁入專業嵌入式係統架構師的行列。內容高度麵嚮實踐，每一個理論章節都配有深入的代碼示例和性能對比分析。

作者簡介

Martin Evans

　　是一位職業開發者、電子産品狂熱者及Arduino遙控潛水器的作者。

Joshua Noble

　　是一位在smart spaces工作的創意技術指導兼創作傢。

Jordan Hochenbaum

　　常使用Arduino來錶現音樂及具創意的互動。

　　Arduino設計之初是給藝術設計學院的學生使用的，本書作者更是這方麵的專傢，因此能夠從讀者的需求來撰寫書籍的內容，不牽涉過多的硬體原理，也不講解太多的軟體設計。但書中的內容已經足夠讓您瞭解專案的設計原理，並且鼓勵讀者多多利用傢中廢棄不用的零件來設計專案。也提齣瞭幾條延伸的道路，讓您發揮您的創意，更符閤Arduino的設計原意。

Part I　起步走
Chapter 1　Hello Arduino
Chapter 2　數位輸入和輸齣
Chapter 3　簡單的輸入和輸齣專案

Part II　開始使用Arduino
Chapter 4　專案擴充Arduino
Chapter 5　讓Arduino 動起來
Chapter 6　物體偵測
Chapter 7　LCD 顯示
Chapter 8　通訊
Chapter 9　電玩遊戲
Chapter 10　Arduino 和iOS
Chapter 11　製作穿戴式設備
Chapter 12　加入擴充闆
Chapter 13　與軟體整閤

Appendix A　安裝Arduino IDE
Appendix B　程式入門
Appendix C　函式庫
Appendix D　元件清單
Appendix E　常用連結

评分☆☆☆☆☆

拿到《Arduino完全實戰手冊》這本書，我的第一感覺就是「厚實」！這是一種很實在的感覺，代錶裡麵應該有足夠豐富的內容可以讓我鑽研。我一直覺得，Arduino 的魅力就在於它的開放性和彈性，它可以被應用在各種韆奇百怪的領域，從教育、娛樂到科學研究，甚至是工業應用。所以，一本好的 Arduino 書籍，應該要能體現這種廣泛的應用性。我特別希望這本書能展現 Arduino 在解決實際問題上的潛力，而不是僅僅停留在一些趣味性的實驗。例如，如何利用 Arduino 製作一個節能設備，或是如何監測環境數據並進行分析，這些都讓我感到非常好奇。颱灣在這方麵的創新和應用也越來越多，我期待這本書能為我們提供更多實際的靈感和技術指導。而且，對於程式設計的部分，我希望它能深入淺齣，即使是沒有太多程式背景的讀者，也能夠輕鬆理解。清晰的邏輯架構和實用的程式碼範例，絕對是提升學習效率的關鍵。

评分☆☆☆☆☆

不得不說，當我看到《Arduino完全實戰手冊》這個標題時，我的眼睛都亮瞭！「完全」和「實戰」這兩個詞，正是我一直在尋找的。很多 Arduino 的教學，都比較偏嚮入門級別，對於已經有一些基礎的學習者來說，會覺得內容不夠深入。我希望這本書能夠填補這個空白，它不僅能讓新手快速上手，更能讓有經驗的使用者在其中找到新的挑戰和學習點。我特別關注書中對於「除錯」和「優化」的講解，這兩點在實際專案開發中至關重要，但卻常常被很多入門書籍忽略。如果這本書能提供一些解決常見問題的思路和方法，以及如何讓程式碼更有效率、更穩定的建議，那絕對會讓我愛不釋手。颱灣的科技發展一直走在前沿，我們需要更多這樣能將理論與實踐緊密結閤的書籍，來培養更多具備實際動手能力的科技人纔。我非常期待這本書能夠帶我進入一個更深層次的 Arduino 世界！

评分☆☆☆☆☆

哇，看到這本《Arduino完全實戰手冊》的封麵，就覺得非常親切！一直以來，Arduino 都是我們創客圈裡非常熱門的硬體平颱，無論是想動手做個小玩意兒，還是挑戰更複雜的電子專案，它都能提供一個很好的起點。這本書的標題「完全實戰」讓我眼睛一亮，感覺它不是那種紙上談兵、隻講理論的書，而是真的會帶你從零開始，一步一步做齣東西來。身為一個 Arduino 愛好者，我最怕的就是那種看來看去都隻是在介紹元件功能、卻不知道怎麼實際應用的書，這本《Arduino完全實戰手冊》聽起來就解決瞭這個痛點。我特別好奇它在「實戰」的部分會怎麼呈現，是不是有許多實際的範例，而且這些範例是不是真的很有創意、能啟發人？像是最近我對 IoT 應用很感興趣，不知道書裡有沒有相關的實例可以參考？或者像是製作一個智能傢居的小裝置，這類的專案在書裡會不會有比較深入的介紹？我期待書中能有步驟清晰的說明，讓即使是初學者也能輕鬆上手，而對於有經驗的使用者，也能從中學習到新的技巧或靈感。總之，這本書的「實戰」二字，真的打中瞭我的心！

评分☆☆☆☆☆

老實說，我之前接觸過幾本 Arduino 的書籍，但總覺得它們的內容有點零散，好像缺瞭點什麼。很多書都會強調 Arduino 的強大之處，但真正把這些潛力轉化成具體專案的教學卻相對較少。這次看到《Arduino完全實戰手冊》，我抱持著很大的期望。畢竟，學程式語言和硬體知識，最終還是要透過實際動手來深化理解，對吧？我特別在意書中對於「為什麼」的解釋，而不隻是「怎麼做」。例如，為什麼要這樣接線？為什麼要這樣寫程式？深入的原理說明，對於建立紮實的基礎非常有幫助。我希望這本書能提供一些循序漸進的專案，從簡單的 LED 閃爍，一路到能與感測器互動、甚至能透過網路傳輸數據的複雜係統。颱灣的創客社群一直很活躍，我也希望這本書的內容能夠與時俱進，涵蓋一些時下流行的應用，像是智慧農業、互動裝置藝術，或是甚至是機器人領域的一些基礎應用。如果書中能附上豐富的圖解和程式碼範例，那就更棒瞭！我期待這本書能成為我進行各項 DIY 專案的可靠夥伴。

评分☆☆☆☆☆

這本《Arduino完全實戰手冊》的封麵設計就給人一種專業又可靠的感覺，讓我對內容充滿期待。我一直相信，學習 Arduino 的過程，最重要的是要「玩」起來。而要能夠盡情地「玩」，就需要一本能夠引導我們深入探索的工具書。我希望這本書能做到這一點，它不僅僅是一份操作指南，更是一本能激發創意的啟發書。我對書中是否能提供一些「進階」的專案很感興趣，例如如何將 Arduino 與其他更專業的硬體模組結閤，或是如何進行更複雜的感測器數據處理。颱灣的年輕一代對新科技的接受度很高，但往往缺乏足夠的引導。我希望這本書能成為他們邁嚮創客之路的墊腳石，讓他們看到 Arduino 在實際應用中的無限可能。像是關於通訊協議的介紹，例如 MQTT 或 LoRa，如果書中有涉及，那就非常棒瞭！這樣的內容，纔能真正幫助我們將 Arduino 的應用範圍擴展到更廣泛的領域，不隻是小小的實驗室專案，而是能與現實世界產生更多連結。