Arduino从入门到云端 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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●本书为CAVEDU之Arduino习作工坊课程汇整而成，浓缩了开放硬体所需的基础知识，包含电子电路、C语言程式入门与电子互动专题。
　　●教您如何一步步使用面包板来制作各类型的电子互动专题，并自己写程式来调整各种变化效果。
　　●结合MIT App Inventor 图形化手机开发介面，您也可以轻松用手机App来与机器人互动。
　　●常见的双轮机器人与桌上型机器手臂，在本书一口气全部介绍。
　　●本书适合对于开放硬体有兴趣的大小朋友、有意愿导入自造者相关课程的教学单位以及科学才艺教室。

　　本书之范例程式档、套件包内容与更多资讯，请上CAVEDU系列丛书官方网站：www.cavedu.com/books。

本书特色

　　1. 由实作课程归纳成的最精华内容
　　本书内容为CAVEDU教育团队于诸多自造者空间所开设之「Arduino习作工坊」课程中汇整而得。针对使者最常用到的周边依序介绍，分成入门、灯光、动力（马达）、声音、通讯、机器人以及云端应用等七个章节。读者可根据个人需求选读适合的章节。

　　2. 介绍Arduino可用的云服务
　　Arduino.cc 所推出的Arduino Cloud云服务，可在网页上检视Arduino所上传的感测器状态。另一方面，本书也介绍另一个常用的云服务－Temboo，可用来连接许多实用的网路服务，例如将感测器资料上传到Google试算表或是发布Facebook个人动态等等，都能使用Arduino结合Temboo就能做到，轻松又方便。

深入解析现代电子设计与嵌入式系统构建：从理论基石到前沿应用 第一部分：数字电路与微控制器基础（约400字） 本书聚焦于电子学领域的底层原理与核心技术，为读者构建起坚实的理论与实践基础。我们不探讨特定的微控制器平台，而是深入剖析数字逻辑门电路、布尔代数化简的原理及其在实际硬件设计中的优化方法。内容详述了CMOS和TTL等主流逻辑家族的特性、功耗与速度权衡，使读者能根据项目需求选择最合适的器件。 在微处理器架构层面，本书摒弃对某一商业产品的依赖，转而剖析通用冯·诺依曼与哈佛架构的异同，重点讲解CPU的工作周期、指令集设计的基本原则（如RISC与CISC的哲学差异），以及存储器层次结构（缓存、主存）的工作机制。读者将学习如何从汇编语言层面理解程序的执行流程，而非停留在高级语言的抽象层面。 关于信号处理，我们详细阐述了模数转换（ADC）和数模转换（DAC）的理论极限，包括量化误差、采样定理（Nyquist-Shannon）在数字系统中的严格应用，以及噪声抑制技术如数字滤波器的设计方法（FIR与I2S滤波器结构与系数计算）。此外，对时序逻辑电路（触发器、寄存器、有限状态机FSM）的设计规范和同步电路中的亚稳态问题及其规避策略，提供了详尽的案例分析。 第二部分：高级系统集成与工业控制（约550字） 本部分致力于提升读者的系统集成能力，重点覆盖传感器接口、通信协议的底层实现及其在复杂环境下的鲁棒性设计。我们专注于工业标准的通信总线，如RS-485（Modbus RTU协议的帧结构、校验机制）、CAN总线（报文过滤、仲裁机制）以及SPI和I2C协议在多主从架构下的冲突解决。理论部分深入探讨了差分信号传输对共模噪声的抑制原理，以及如何根据传输距离和速率设计适当的终端电阻网络。 在数据采集与人机交互方面，本书阐述了多路复用技术在通道扩展中的应用，以及如何使用高速采样技术处理高频信号。对于显示技术，我们对比了点阵驱动LCD、TFT屏与电子墨水屏的驱动时序差异，并详细解析了图形渲染管线的基础，例如位图加载、字体渲染的基本算法。 控制理论是本部分的另一核心。我们不局限于简单的比例控制，而是深入探讨了PID控制器的系统辨识、参数整定（如Ziegler-Nichols法）的局限性，并引入了前馈控制、鲁棒性控制等高级概念。通过对控制系统传递函数的分析，读者将掌握如何对实际物理系统的滞后、惯性等非理想特性进行建模和补偿，确保控制回路的稳定性和快速响应能力。此外，电机驱动部分将侧重于无刷直流电机（BLDC）的方波和正弦波驱动原理，讲解如何通过霍尔传感器或无传感器技术实现高效的换相控制。 第三部分：软件工程与嵌入式操作系统（约400字） 本章节关注嵌入式软件的开发范式和工具链管理，旨在培养工程师级的软件素养。我们对比了裸机编程、实时操作系统（RTOS）以及嵌入式Linux环境下的开发模式。在RTOS部分，重点解析了任务调度算法（固定优先级、轮转、抢占式）、临界区的保护机制（互斥锁、信号量、消息队列）以及死锁的预防与检测。代码示例侧重于资源竞争场景下的正确同步实践。 对于嵌入式Linux，内容涵盖了内核的裁剪与交叉编译过程，文件系统的构建（SquashFS, UBIFS），以及设备驱动模型的结构（字符设备、块设备）。读者将学习如何利用设备树（Device Tree）描述硬件资源，并理解内核空间与用户空间之间的安全隔离机制。 版本控制方面，我们采用Git进行深入实践，不仅教授基础的提交、分支、合并操作，更侧重于Git Flow等协作流程，以及如何管理大型嵌入式项目的历史记录和标签管理。编译系统方面，Makefile和CMake的结构化构建方法被详细讲解，确保项目配置的清晰可维护性，能够轻松集成交叉编译工具链。 第四部分：前沿技术与系统安全基础（约200字） 最后，本书将视野扩展至现代电子系统面临的挑战与发展方向。在系统安全方面，我们探讨了固件级的安全启动流程（Secure Boot的概念），以及如何利用硬件加密加速器（如真随机数生成器TRNG）来保护密钥。对于数据传输安全，我们将分析TLS/SSL握手过程在资源受限设备上的实现挑战与优化策略，以及数据完整性校验（如HMAC）的必要性。 在系统优化上，我们将探讨功耗敏感型设计的实践，包括睡眠模式管理、动态频率调节（DVFS）的原理与应用，以延长电池供电设备的续航能力。此外，对新型内存技术（如MRAM或ReRAM）的基本工作原理和未来潜力进行了概述，使读者对未来硬件发展趋势保持前瞻性认知。

作者简介

徐丰智

　　淡江大学电机工程系毕业，淡江大学机器人研究所硕士。

　　现为：CAVEDU教育团队 编号no.2杂工、讲师

　　专业领域：
　　物联网系统设计、Raspberry Pi、Linux系统软硬体整合、Arduino软硬体整合、App手机程式开发设计、Scratch程式设计、乐高机器人设计。

周子钰

　　清华大学生医工程与环境科学系毕业，台湾大学医学工程所硕士班。

　　现为：
　　来一课未来教室 共同创办人
　　CAVEDU教育团队 讲师

　　专业领域：
　　儿童程式设计入门、arduino软硬体整合、app inventor程式开发、scratch程式设计、S4A互动设计、乐高机器人、ozobot软硬体应用、kodu 3D游戏设计
 

1-2认识 Arduino

Arduino是一个源自于义大利，基于开放原始码精神的单晶片微控制器开发平台。有别于过去培育理工人才或是给电子研发人员使用的开发板或晶片组，Arduino专为创作者而生，使用者不须具备程式设计或是电子学等基础，就可以轻松上手。

关于Arduino的起源故事有好几个版本，对考古八卦有兴趣朋友欢迎自行上网查阅，在此我们就不加以赘述了。不过目前拥有的Arduino商标权的厂商有两家，Arduino.org拥有美国以外的Arduino商标权，Arduino在美国的商标权则是由Arduino.cc所拥有，Arduino.cc在美国境外的地区则使用Genuino为商标，所以如果看到包装为Genuino的开发板，它也是原厂的喔。
 
图1-1，Arduino UNO与Genuino UNO

两间Arduino厂商都提供免费下载的Arduino程式编辑器（IDE，Integrated Development Environment，整合开发环境），较早期推出的Arduino 开发板（如UNO）都可以透过这两家提供的程式编辑器撰写与编译程式码，若是像TIAN、101等这两年才推出的开发板就不能通用了。本书在没有特别註明的情况下，都以Arduino.cc所提供的程式编辑器为主。

「我们认为Arduino的精神在于：只要有心，任何人都能用Arduino做出不错的专题；甚至在几个小时内就可以做出自己的机器人或是物联网装置。」

Arduino在创用CC（CREATIVE COMMONS）许可的原则之下，任何人都可以自Arduino网站下载电路图等相关资料，自行制作Arduino的复制版，并且还能自行增减功能来贩卖。您不需要为了使用Arduino的原有技术基础而付费，在不侵犯商标权的情况下，也不须取得Arduino团队的许可。然而，为了确保Arduino的开放精神，这个产品也要使用相同或类似的创用CC许可。您所看到XXDUINO这样类似名称的产品，这些都是以Arduino为基础，并加上各家的独门祕笈而推出的产品。例如来自中国的Seeeduino、DFRduino、台湾的Motoduino。Motoduino从字面上来看就可以猜出与马达相关，这块板子是结合马达控制驱动晶片L293D，可以驱动两颗直流马达（电流最大到 1.2A）并利用利用PWM特性控制马达转速，已预留直流马达接线孔位和蓝牙模组接脚，如果您想要做遥控车，这是一个非常方便的选择。

评分☆☆☆☆☆

我在市面上看到过不少关于Arduino的书籍，但总感觉它们要么过于基础，仅仅停留在LED闪烁、按钮控制的阶段，要么就是过于偏重某一方面，缺乏一个整体性的指导。我一直渴望找到一本能够系统地、全面地介绍Arduino，并且能够引导我深入学习到更高级应用的书。特别是现在物联网概念越来越普及，我非常希望能够学习到如何将Arduino与云端技术相结合，创造出更具智能化和互联性的产品。 《Arduino从入门到云端》这个书名，立刻就吸引了我的注意，感觉它正是我一直在寻找的那种“全能型”教材。我期待这本书能够详细地介绍Arduino的硬件基础，包括各种常用模块的接口和使用方法。同时，我也希望能深入学习Arduino的编程，不仅仅是掌握基础语法，更能学习到如何编写高效、可维护的代码。最让我期待的是“到云端”的部分，我希望它能够清晰地讲解如何将Arduino连接到网络，如何与各种物联网云平台（比如Thingspeak, Blynk, AWS IoT等）进行数据交互，以及如何利用云端服务来实现远程监控、数据分析和智能决策。如果这本书能够提供丰富的项目实践案例，让我能够亲手搭建一个完整的物联网系统，那将是对我学习旅程极大的助力。

评分☆☆☆☆☆

我一直对物联网（IoT）这个领域非常着迷，总觉得未来生活中，各种设备都能互联互通，实现更便捷、更智能的生活。Arduino作为目前最流行、最易上手的开源硬件平台之一，自然是踏入物联网世界的绝佳起点。我最近在考虑是不是要开始一个自己的小项目，比如做一个智能家居的小玩意儿，或者是一个可以远程监测环境数据的设备。但是，说实话，我对电子工程和编程方面的基础还不是特别扎实，所以寻找一本能够全面指导、并且能够让我自己动手做出东西来的教材，就变得尤为重要。 《Arduino从入门到云端》这个书名，让我觉得它很有可能就是我一直在寻找的那本“宝典”。我非常期待这本书能够涵盖Arduino从硬件基础知识，到软件编程技巧，再到最终实现与云端连接的整个流程。我希望它不仅仅是理论的堆砌，更重要的是有大量的实际操作案例和完整的项目代码，让我可以跟着一步一步做，并且在做的过程中理解背后的原理。特别是关于“云端”的部分，我非常想知道它会介绍哪些常用的云平台，如何将Arduino的数据上传到云端，以及如何在云端进行数据分析和可视化，甚至是如何通过云端发送指令回Arduino，实现远程控制。如果这本书能教会我如何将一个简单的Arduino设备变成一个真正的物联网节点，那就太棒了。

评分☆☆☆☆☆

一直以来，我都对Arduino这个开源硬件平台充满好奇。它简洁的接口、强大的功能以及丰富的社区资源，都让我跃跃欲试。但说实话，作为一个电子和编程的初学者，我总是觉得有些无从下手，不知道该从哪里开始学习，才能真正掌握它。很多时候，我看到别人做的各种炫酷的Arduino项目，都充满了羡慕，但也觉得离自己遥不可及。 《Arduino从入门到云端》这个书名，立刻就打动了我，感觉它正好切中了我的痛点。我希望这本书能够像一位耐心的老师，从最基础的概念讲起，比如Arduino的开发板有哪些型号，各自有什么特点，如何安装和配置开发环境，以及如何编写第一个“Hello World”程序。更重要的是，我希望能通过这本书，学习到如何使用各种传感器来感知环境，如何使用执行器来控制设备，并且能够将这些零散的知识点串联起来，形成一个完整的项目。而“到云端”这个部分，更是我非常期待的学习内容。我希望它能教我如何让Arduino连接到互联网，如何将采集到的数据上传到云端，以及如何在云端进行数据分析和可视化。如果这本书能够让我学会如何搭建一个简单的物联网应用，实现远程控制或者数据监测，那我绝对会毫不犹豫地给它满分。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字叫做《Arduino从入门到云端》，光听这个名字就让人觉得很有份量，感觉好像能从最基础的单片机知识，一直学到连接互联网、搭建云端应用的全部过程。我对Arduino这个平台一直很有兴趣，之前也接触过一些零散的资料，但总觉得缺乏一个系统性的指导，很多时候是摸着石头过河，不知道下一步该怎么走。所以，当看到这本书的出现，我简直太期待了！ 我一直觉得，要真正学好一个东西，就得有个由浅入深、循序渐进的过程。特别是像Arduino这种需要结合理论和实践的技术，如果一开始就讲得太深奥，很容易让人望而却步。而如果只停留在最基础的LED闪烁，又会觉得意犹未尽，想要更进一步。这本书的书名“从入门到云端”，就非常精准地抓住了我这样的学习者的需求。我希望这本书能够从Arduino的基本硬件组成、开发环境的搭建开始，一步一步地带领我认识各种传感器、执行器，了解它们的工作原理和如何用代码控制。更重要的是，我非常好奇它会如何讲解如何将Arduino连接到网络，以及如何在云端平台上进行数据采集、分析和可视化。毕竟，“云端”这两个字，代表着更智能、更互联的可能性，是我一直向往的学习方向。

评分☆☆☆☆☆

最近几年，随着科技的发展，各种智能设备层出不穷，让我对DIY电子项目产生了浓厚的兴趣。Arduino平台因其开源、易学、社区资源丰富的特点，一直是我关注的焦点。我一直希望能通过学习Arduino，不仅仅是实现一些简单的灯光控制或者传感器数据读取，而是能够更进一步，将我的创意变成现实，甚至能接触到更前沿的物联网技术。 《Arduino从入门到云端》这个书名，正是我所期盼的。我希望这本书能够给我带来完整的学习体验。首先，“从入门”这部分，我期待它能清晰地讲解Arduino的基本概念、硬件构成、开发环境的搭建，以及C/C++语言在Arduino开发中的应用。让我能够快速上手，克服初学者可能会遇到的各种障碍。更重要的是，“到云端”这部分，我非常好奇它会如何指导我将Arduino设备连接到互联网，并与云端服务进行交互。是会介绍一些主流的物联网云平台，还是会讲解如何自己搭建一个简单的云端服务器？我希望它能够提供具体的操作步骤和代码示例，让我能够理解如何实现数据的上传、存储、分析，甚至是远程控制。如果这本书能够让我掌握从零开始，一步步构建一个完整的物联网应用，那我一定会非常满意。