Arduino從入門到雲端 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• Arduino
• 嵌入式係統
• 物聯網
• 雲計算
• DIY
• 硬件開發
• 電子製作
• 單片機
• 項目實戰
• 編程

●本書為CAVEDU之Arduino習作工坊課程匯整而成，濃縮瞭開放硬體所需的基礎知識，包含電子電路、C語言程式入門與電子互動專題。
　　●教您如何一步步使用麵包闆來製作各類型的電子互動專題，並自己寫程式來調整各種變化效果。
　　●結閤MIT App Inventor 圖形化手機開發介麵，您也可以輕鬆用手機App來與機器人互動。
　　●常見的雙輪機器人與桌上型機器手臂，在本書一口氣全部介紹。
　　●本書適閤對於開放硬體有興趣的大小朋友、有意願導入自造者相關課程的教學單位以及科學纔藝教室。

　　本書之範例程式檔、套件包內容與更多資訊，請上CAVEDU係列叢書官方網站：www.cavedu.com/books。

本書特色

　　1. 由實作課程歸納成的最精華內容
　　本書內容為CAVEDU教育團隊於諸多自造者空間所開設之「Arduino習作工坊」課程中匯整而得。針對使者最常用到的周邊依序介紹，分成入門、燈光、動力（馬達）、聲音、通訊、機器人以及雲端應用等七個章節。讀者可根據個人需求選讀適閤的章節。

　　2. 介紹Arduino可用的雲服務
　　Arduino.cc 所推齣的Arduino Cloud雲服務，可在網頁上檢視Arduino所上傳的感測器狀態。另一方麵，本書也介紹另一個常用的雲服務－Temboo，可用來連接許多實用的網路服務，例如將感測器資料上傳到Google試算錶或是發布Facebook個人動態等等，都能使用Arduino結閤Temboo就能做到，輕鬆又方便。

深入解析現代電子設計與嵌入式係統構建：從理論基石到前沿應用 第一部分：數字電路與微控製器基礎（約400字） 本書聚焦於電子學領域的底層原理與核心技術，為讀者構建起堅實的理論與實踐基礎。我們不探討特定的微控製器平颱，而是深入剖析數字邏輯門電路、布爾代數化簡的原理及其在實際硬件設計中的優化方法。內容詳述瞭CMOS和TTL等主流邏輯傢族的特性、功耗與速度權衡，使讀者能根據項目需求選擇最閤適的器件。 在微處理器架構層麵，本書摒棄對某一商業産品的依賴，轉而剖析通用馮·諾依曼與哈佛架構的異同，重點講解CPU的工作周期、指令集設計的基本原則（如RISC與CISC的哲學差異），以及存儲器層次結構（緩存、主存）的工作機製。讀者將學習如何從匯編語言層麵理解程序的執行流程，而非停留在高級語言的抽象層麵。 關於信號處理，我們詳細闡述瞭模數轉換（ADC）和數模轉換（DAC）的理論極限，包括量化誤差、采樣定理（Nyquist-Shannon）在數字係統中的嚴格應用，以及噪聲抑製技術如數字濾波器的設計方法（FIR與I2S濾波器結構與係數計算）。此外，對時序邏輯電路（觸發器、寄存器、有限狀態機FSM）的設計規範和同步電路中的亞穩態問題及其規避策略，提供瞭詳盡的案例分析。 第二部分：高級係統集成與工業控製（約550字） 本部分緻力於提升讀者的係統集成能力，重點覆蓋傳感器接口、通信協議的底層實現及其在復雜環境下的魯棒性設計。我們專注於工業標準的通信總綫，如RS-485（Modbus RTU協議的幀結構、校驗機製）、CAN總綫（報文過濾、仲裁機製）以及SPI和I2C協議在多主從架構下的衝突解決。理論部分深入探討瞭差分信號傳輸對共模噪聲的抑製原理，以及如何根據傳輸距離和速率設計適當的終端電阻網絡。 在數據采集與人機交互方麵，本書闡述瞭多路復用技術在通道擴展中的應用，以及如何使用高速采樣技術處理高頻信號。對於顯示技術，我們對比瞭點陣驅動LCD、TFT屏與電子墨水屏的驅動時序差異，並詳細解析瞭圖形渲染管綫的基礎，例如位圖加載、字體渲染的基本算法。 控製理論是本部分的另一核心。我們不局限於簡單的比例控製，而是深入探討瞭PID控製器的係統辨識、參數整定（如Ziegler-Nichols法）的局限性，並引入瞭前饋控製、魯棒性控製等高級概念。通過對控製係統傳遞函數的分析，讀者將掌握如何對實際物理係統的滯後、慣性等非理想特性進行建模和補償，確保控製迴路的穩定性和快速響應能力。此外，電機驅動部分將側重於無刷直流電機（BLDC）的方波和正弦波驅動原理，講解如何通過霍爾傳感器或無傳感器技術實現高效的換相控製。 第三部分：軟件工程與嵌入式操作係統（約400字） 本章節關注嵌入式軟件的開發範式和工具鏈管理，旨在培養工程師級的軟件素養。我們對比瞭裸機編程、實時操作係統（RTOS）以及嵌入式Linux環境下的開發模式。在RTOS部分，重點解析瞭任務調度算法（固定優先級、輪轉、搶占式）、臨界區的保護機製（互斥鎖、信號量、消息隊列）以及死鎖的預防與檢測。代碼示例側重於資源競爭場景下的正確同步實踐。 對於嵌入式Linux，內容涵蓋瞭內核的裁剪與交叉編譯過程，文件係統的構建（SquashFS, UBIFS），以及設備驅動模型的結構（字符設備、塊設備）。讀者將學習如何利用設備樹（Device Tree）描述硬件資源，並理解內核空間與用戶空間之間的安全隔離機製。 版本控製方麵，我們采用Git進行深入實踐，不僅教授基礎的提交、分支、閤並操作，更側重於Git Flow等協作流程，以及如何管理大型嵌入式項目的曆史記錄和標簽管理。編譯係統方麵，Makefile和CMake的結構化構建方法被詳細講解，確保項目配置的清晰可維護性，能夠輕鬆集成交叉編譯工具鏈。 第四部分：前沿技術與係統安全基礎（約200字） 最後，本書將視野擴展至現代電子係統麵臨的挑戰與發展方嚮。在係統安全方麵，我們探討瞭固件級的安全啓動流程（Secure Boot的概念），以及如何利用硬件加密加速器（如真隨機數生成器TRNG）來保護密鑰。對於數據傳輸安全，我們將分析TLS/SSL握手過程在資源受限設備上的實現挑戰與優化策略，以及數據完整性校驗（如HMAC）的必要性。 在係統優化上，我們將探討功耗敏感型設計的實踐，包括睡眠模式管理、動態頻率調節（DVFS）的原理與應用，以延長電池供電設備的續航能力。此外，對新型內存技術（如MRAM或ReRAM）的基本工作原理和未來潛力進行瞭概述，使讀者對未來硬件發展趨勢保持前瞻性認知。

作者簡介

徐豐智

　　淡江大學電機工程係畢業，淡江大學機器人研究所碩士。

　　現為：CAVEDU教育團隊 編號no.2雜工、講師

　　專業領域：
　　物聯網係統設計、Raspberry Pi、Linux係統軟硬體整閤、Arduino軟硬體整閤、App手機程式開發設計、Scratch程式設計、樂高機器人設計。

周子鈺

　　清華大學生醫工程與環境科學係畢業，颱灣大學醫學工程所碩士班。

　　現為：
　　來一課未來教室 共同創辦人
　　CAVEDU教育團隊 講師

　　專業領域：
　　兒童程式設計入門、arduino軟硬體整閤、app inventor程式開發、scratch程式設計、S4A互動設計、樂高機器人、ozobot軟硬體應用、kodu 3D遊戲設計
 

1-2認識 Arduino

Arduino是一個源自於義大利，基於開放原始碼精神的單晶片微控製器開發平颱。有彆於過去培育理工人纔或是給電子研發人員使用的開發闆或晶片組，Arduino專為創作者而生，使用者不須具備程式設計或是電子學等基礎，就可以輕鬆上手。

關於Arduino的起源故事有好幾個版本，對考古八卦有興趣朋友歡迎自行上網查閱，在此我們就不加以贅述瞭。不過目前擁有的Arduino商標權的廠商有兩傢，Arduino.org擁有美國以外的Arduino商標權，Arduino在美國的商標權則是由Arduino.cc所擁有，Arduino.cc在美國境外的地區則使用Genuino為商標，所以如果看到包裝為Genuino的開發闆，它也是原廠的喔。
 
圖1-1，Arduino UNO與Genuino UNO

兩間Arduino廠商都提供免費下載的Arduino程式編輯器（IDE，Integrated Development Environment，整閤開發環境），較早期推齣的Arduino 開發闆（如UNO）都可以透過這兩傢提供的程式編輯器撰寫與編譯程式碼，若是像TIAN、101等這兩年纔推齣的開發闆就不能通用瞭。本書在沒有特彆註明的情況下，都以Arduino.cc所提供的程式編輯器為主。

「我們認為Arduino的精神在於：隻要有心，任何人都能用Arduino做齣不錯的專題；甚至在幾個小時內就可以做齣自己的機器人或是物聯網裝置。」

Arduino在創用CC（CREATIVE COMMONS）許可的原則之下，任何人都可以自Arduino網站下載電路圖等相關資料，自行製作Arduino的復製版，並且還能自行增減功能來販賣。您不需要為瞭使用Arduino的原有技術基礎而付費，在不侵犯商標權的情況下，也不須取得Arduino團隊的許可。然而，為瞭確保Arduino的開放精神，這個産品也要使用相同或類似的創用CC許可。您所看到XXDUINO這樣類似名稱的産品，這些都是以Arduino為基礎，並加上各傢的獨門祕笈而推齣的産品。例如來自中國的Seeeduino、DFRduino、颱灣的Motoduino。Motoduino從字麵上來看就可以猜齣與馬達相關，這塊闆子是結閤馬達控製驅動晶片L293D，可以驅動兩顆直流馬達（電流最大到 1.2A）並利用利用PWM特性控製馬達轉速，已預留直流馬達接綫孔位和藍牙模組接腳，如果您想要做遙控車，這是一個非常方便的選擇。

评分☆☆☆☆☆

我在市麵上看到過不少關於Arduino的書籍，但總感覺它們要麼過於基礎，僅僅停留在LED閃爍、按鈕控製的階段，要麼就是過於偏重某一方麵，缺乏一個整體性的指導。我一直渴望找到一本能夠係統地、全麵地介紹Arduino，並且能夠引導我深入學習到更高級應用的書。特彆是現在物聯網概念越來越普及，我非常希望能夠學習到如何將Arduino與雲端技術相結閤，創造齣更具智能化和互聯性的産品。 《Arduino從入門到雲端》這個書名，立刻就吸引瞭我的注意，感覺它正是我一直在尋找的那種“全能型”教材。我期待這本書能夠詳細地介紹Arduino的硬件基礎，包括各種常用模塊的接口和使用方法。同時，我也希望能深入學習Arduino的編程，不僅僅是掌握基礎語法，更能學習到如何編寫高效、可維護的代碼。最讓我期待的是“到雲端”的部分，我希望它能夠清晰地講解如何將Arduino連接到網絡，如何與各種物聯網雲平颱（比如Thingspeak, Blynk, AWS IoT等）進行數據交互，以及如何利用雲端服務來實現遠程監控、數據分析和智能決策。如果這本書能夠提供豐富的項目實踐案例，讓我能夠親手搭建一個完整的物聯網係統，那將是對我學習旅程極大的助力。

评分☆☆☆☆☆

這本書的名字叫做《Arduino從入門到雲端》，光聽這個名字就讓人覺得很有份量，感覺好像能從最基礎的單片機知識，一直學到連接互聯網、搭建雲端應用的全部過程。我對Arduino這個平颱一直很有興趣，之前也接觸過一些零散的資料，但總覺得缺乏一個係統性的指導，很多時候是摸著石頭過河，不知道下一步該怎麼走。所以，當看到這本書的齣現，我簡直太期待瞭！ 我一直覺得，要真正學好一個東西，就得有個由淺入深、循序漸進的過程。特彆是像Arduino這種需要結閤理論和實踐的技術，如果一開始就講得太深奧，很容易讓人望而卻步。而如果隻停留在最基礎的LED閃爍，又會覺得意猶未盡，想要更進一步。這本書的書名“從入門到雲端”，就非常精準地抓住瞭我這樣的學習者的需求。我希望這本書能夠從Arduino的基本硬件組成、開發環境的搭建開始，一步一步地帶領我認識各種傳感器、執行器，瞭解它們的工作原理和如何用代碼控製。更重要的是，我非常好奇它會如何講解如何將Arduino連接到網絡，以及如何在雲端平颱上進行數據采集、分析和可視化。畢竟，“雲端”這兩個字，代錶著更智能、更互聯的可能性，是我一直嚮往的學習方嚮。

评分☆☆☆☆☆

我一直對物聯網（IoT）這個領域非常著迷，總覺得未來生活中，各種設備都能互聯互通，實現更便捷、更智能的生活。Arduino作為目前最流行、最易上手的開源硬件平颱之一，自然是踏入物聯網世界的絕佳起點。我最近在考慮是不是要開始一個自己的小項目，比如做一個智能傢居的小玩意兒，或者是一個可以遠程監測環境數據的設備。但是，說實話，我對電子工程和編程方麵的基礎還不是特彆紮實，所以尋找一本能夠全麵指導、並且能夠讓我自己動手做齣東西來的教材，就變得尤為重要。 《Arduino從入門到雲端》這個書名，讓我覺得它很有可能就是我一直在尋找的那本“寶典”。我非常期待這本書能夠涵蓋Arduino從硬件基礎知識，到軟件編程技巧，再到最終實現與雲端連接的整個流程。我希望它不僅僅是理論的堆砌，更重要的是有大量的實際操作案例和完整的項目代碼，讓我可以跟著一步一步做，並且在做的過程中理解背後的原理。特彆是關於“雲端”的部分，我非常想知道它會介紹哪些常用的雲平颱，如何將Arduino的數據上傳到雲端，以及如何在雲端進行數據分析和可視化，甚至是如何通過雲端發送指令迴Arduino，實現遠程控製。如果這本書能教會我如何將一個簡單的Arduino設備變成一個真正的物聯網節點，那就太棒瞭。

评分☆☆☆☆☆

一直以來，我都對Arduino這個開源硬件平颱充滿好奇。它簡潔的接口、強大的功能以及豐富的社區資源，都讓我躍躍欲試。但說實話，作為一個電子和編程的初學者，我總是覺得有些無從下手，不知道該從哪裏開始學習，纔能真正掌握它。很多時候，我看到彆人做的各種炫酷的Arduino項目，都充滿瞭羨慕，但也覺得離自己遙不可及。 《Arduino從入門到雲端》這個書名，立刻就打動瞭我，感覺它正好切中瞭我的痛點。我希望這本書能夠像一位耐心的老師，從最基礎的概念講起，比如Arduino的開發闆有哪些型號，各自有什麼特點，如何安裝和配置開發環境，以及如何編寫第一個“Hello World”程序。更重要的是，我希望能通過這本書，學習到如何使用各種傳感器來感知環境，如何使用執行器來控製設備，並且能夠將這些零散的知識點串聯起來，形成一個完整的項目。而“到雲端”這個部分，更是我非常期待的學習內容。我希望它能教我如何讓Arduino連接到互聯網，如何將采集到的數據上傳到雲端，以及如何在雲端進行數據分析和可視化。如果這本書能夠讓我學會如何搭建一個簡單的物聯網應用，實現遠程控製或者數據監測，那我絕對會毫不猶豫地給它滿分。

评分☆☆☆☆☆

最近幾年，隨著科技的發展，各種智能設備層齣不窮，讓我對DIY電子項目産生瞭濃厚的興趣。Arduino平颱因其開源、易學、社區資源豐富的特點，一直是我關注的焦點。我一直希望能通過學習Arduino，不僅僅是實現一些簡單的燈光控製或者傳感器數據讀取，而是能夠更進一步，將我的創意變成現實，甚至能接觸到更前沿的物聯網技術。 《Arduino從入門到雲端》這個書名，正是我所期盼的。我希望這本書能夠給我帶來完整的學習體驗。首先，“從入門”這部分，我期待它能清晰地講解Arduino的基本概念、硬件構成、開發環境的搭建，以及C/C++語言在Arduino開發中的應用。讓我能夠快速上手，剋服初學者可能會遇到的各種障礙。更重要的是，“到雲端”這部分，我非常好奇它會如何指導我將Arduino設備連接到互聯網，並與雲端服務進行交互。是會介紹一些主流的物聯網雲平颱，還是會講解如何自己搭建一個簡單的雲端服務器？我希望它能夠提供具體的操作步驟和代碼示例，讓我能夠理解如何實現數據的上傳、存儲、分析，甚至是遠程控製。如果這本書能夠讓我掌握從零開始，一步步構建一個完整的物聯網應用，那我一定會非常滿意。