学C语言从玩NXT乐高机器人开始(使用NXC)(第三版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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•衔接正规程式「C语言的先修课程」。
　　•对NXT乐高机器人的支援性非常高。
　　•具有NXT-G软体所没有的除错功能。
　　•「边写边玩」引起动机与增加兴趣。
 

计算机编程启蒙与实践进阶：基于现代嵌入式系统的探索 本书面向对计算机科学、嵌入式系统开发以及机器人技术感兴趣的初学者和希望深化实践能力的工程师。 本书旨在提供一个扎实而富有实践性的学习路径，涵盖从底层硬件交互到高级算法实现的多个关键领域，而不局限于特定品牌或特定年代的技术栈。 第一部分：编程基础与计算机科学核心概念（约 450 字） 本部分将为读者打下坚实的编程思维基础，侧重于构建一个清晰、结构化的计算机科学认知框架。我们将从算法设计与分析入手，讲解如何将现实问题转化为可执行的计算步骤。 1. 编程语言的哲学与范式： 我们将深入探讨不同编程范式（如过程式、面向对象、函数式）的核心思想及其在现代软件工程中的应用。重点分析如何选择最适合解决特定问题的语言，并强调代码的可读性、可维护性和性能优化。这不是对某一门特定语言的语法罗列，而是着眼于编程思维的培养。 2. 数据结构与抽象： 详细剖析线性结构（数组、链表）、非线性结构（树、图、堆）的底层实现原理、内存布局及其在实际场景中的应用。通过构建和分析这些抽象数据类型，读者将理解数据如何在计算机内存中高效组织，以及不同组织方式对程序效率的影响。例如，我们将讨论哈希表在数据库索引中的优化策略，以及图算法在网络路由问题中的应用。 3. 操作系统基础概念： 介绍操作系统的核心职能，包括进程管理、内存管理（虚拟内存、分页与分段）、I/O 系统和并发控制。这部分内容将帮助读者理解程序如何在多任务环境中运行，以及如何处理并行与竞争条件，为后续的系统级编程做好准备。我们将使用抽象模型而非特定操作系统的命令来解释这些概念。 4. 编译与解释： 探讨源代码到机器码的转换过程，包括词法分析、语法分析和代码生成的基本流程。理解这一过程有助于程序员编写更高效、更易于调试的代码。 第二部分：现代嵌入式系统架构与微控制器编程（约 550 字） 本部分将引导读者进入嵌入式世界，理解现代微控制器（MCU）的架构，并学习如何使用低级语言进行系统级编程，实现对硬件资源的直接控制。 1. MCU 架构剖析： 详细介绍冯·诺依曼和哈佛架构的对比，中央处理单元（CPU）的工作原理，指令集架构（ISA）的基础知识，以及寄存器、存储器层次结构（SRAM, Flash, EEPROM）的特点和使用场景。我们将聚焦于现代主流的 32 位架构，分析其流水线和中断处理机制。 2. 硬件抽象与寄存器操作： 学习如何直接操作微控制器的外设寄存器来实现底层功能，如 GPIO（通用输入/输出）的配置、定时器/计数器的精确控制、ADC（模数转换器）的数据采集方法。这部分内容强调直接与硬件对话的能力，培养读者理解数据手册和硬件规格的能力。 3. 中断驱动编程与实时性： 深入探讨中断（Interrupts）的工作原理，包括中断向量表、优先级设置和上下文切换。我们将详细阐述如何设计高效、无延迟的中断服务程序（ISR），并讨论实时操作系统（RTOS）的基本概念，如任务调度、信号量和互斥锁，以确保系统响应的确定性和实时性。 4. 通信协议栈的实践： 全面介绍嵌入式系统中常用的串行通信协议。这包括异步通信（UART）、同步通信（SPI, I2C）的硬件实现和软件驱动编写。此外，还将涵盖更高级的网络通信协议（如 TCP/IP 基础或 CAN 总线），并演示如何使用标准库或驱动框架来实现可靠的数据交换。 第三部分：传感器集成、数据处理与系统集成（约 500 字） 本部分侧重于将编程技能应用于实际的物理世界交互，重点在于数据采集、信号处理和系统集成能力的提升。 1. 传感器原理与接口设计： 介绍各类常用传感器（如惯性测量单元 IMU、环境传感器、距离传感器）的工作原理。核心在于讲解如何将传感器输出的模拟或数字信号，通过前述的通信协议转换为系统可用的数字数据。我们将分析信号调理（Signal Conditioning）和噪声抑制的基本技术。 2. 数字信号处理（DSP）基础在嵌入式中的应用： 讲解数字滤波器（如 FIR, IIR）的设计与实现，用以平滑采集到的原始数据、去除高频噪声或提取特定频率信息。同时，介绍基本的控制理论概念，如 PID 控制器的原理和参数整定方法，并将其应用于闭环系统中。 3. 固件的健壮性与调试： 探讨编写可靠固件的关键实践，包括错误处理机制（看门狗、异常捕获）、内存泄漏检测和代码优化技巧。我们将详细介绍使用调试工具（如 JTAG/SWD 接口）进行硬件级调试的技巧，以及如何有效地进行边界条件测试和集成测试。 4. 高效能代码实现： 讨论位操作（Bitwise Operations）在性能敏感代码中的重要性，以及如何通过内联汇编或编译器特定优化（Pragmas）来榨取硬件的最高性能。强调在资源受限的环境下进行内存优化和功耗管理的重要性。 通过上述三个部分的系统学习，读者将能够独立设计、实现和调试复杂的、基于现代微控制器平台的软硬件交互系统，为未来深入研究物联网（IoT）、自动化控制或高性能计算打下坚实的基础。

Chapter 1 乐高机器人
Chapter 2 NXT 主机的程式开发环境
Chapter 3 NXC 程式的开发环境
Chapter 4 资料的运算
Chapter 5 流程控制
Chapter 6 阵列
Chapter 7 副程式与函式和巨集
Chapter 8 机器人动起来了（伺服马达）
Chapter 9 机器人碰碰车（触碰感测器）
Chapter 10 「 声音」感测器（NxtSoundSensor）
Chapter 11 机器人轨迹车（光源感测器）
Chapter 12 机器人走迷宫（超音波感测器）
Chapter 13 进阶功能的运用

 

序

　　乐高是一家世界知名的积木玩具公司，从各种简单的积木到复杂的动力机构，甚至自创乐高机器人，全都能让大人与小孩玩到乐此不疲。为何乐高能让大、小朋友甚至玩家「百玩不厌」呢？其最主要原因是它可以依照每一位玩家的「想像力及创造力」来建构其个人独特的作品，并且还可透过「乐高专属的软体（NXT-G）」来控制NXT 乐高机器人。

　　何谓NXT-G 软体呢?，其实它是LEGO 公司用来针对设计NXT 机器人程式的软体，而在NXT-G 中（G 代表Graphic（图形）），亦即它是一种「图形化」的拼图程式软体，其适合国中、小学生或第一次接触乐高机器人程式者。但是，对于高中、职及大专院校学生而言，恐怕不是最佳的选择，其原因如下：

　　1. 较难衔接正规程式设计课程。
　　2. 没有提供较完整的除错功能。
　　3. 定义数值运算的副程式变得程序复杂等等。

　　有鑑于此，笔者建议对于高中、职及大专院校学生，可以在学习正规C 语言程式设计之前，先学习「NXC 程式」来控制NXT 机器，其目的「边做边写」引起动机与增加兴趣。

　　何谓NXC 程式呢？其实NXC（Not eXactly C）是一种控制NXT 乐高机器人的程式语言，换言之，NXC 是针对NXT 量身定作的C 语言。其开发环境是透过BricxCC（Bricx Command Center）整合开发环境（IDE），它可让我们用NXC来撰写NXT 机器人程式。其主要的优点如下：

　　1. 衔接正规程式「C 语言的先修课程」。
　　2. 对NXT 乐高机器人的支援性非常高。
　　3. 具有NXT-G 软体所没有的除错功能。
　　4. 「边写边玩」引起动机与增加兴趣。

　　最后，在此特别感谢各位读者对本着作的支持与爱护，笔者才疏学浅，有疏漏之处，敬请各位资讯先进不吝指教。

评分☆☆☆☆☆

**評價四：** 對於有一定C語言基礎，但想尋找更具體、更實用的應用場景的讀者，《學C語言從玩NXT樂高機器人開始(使用NXC)(第三版)》也是一本不可多得的寶藏。我本身已經接觸過一些C語言的教學，但總覺得有些理論化的成分較多，實際動手做的機會不多。《學C語言從玩NXT樂高機器人開始(使用NXC)(第三版)》就提供了這樣一個絕佳的平台。 書中關於NXC語言的介紹非常到位，它如何與C語言的核心概念結合，以及它在樂高機器人開發中的應用，都有詳盡的闡述。我特別喜歡書中關於如何操控馬達的章節，不僅講解了速度和方向的控制，還深入探討了如何實現更精確的運動，例如定時啟動、精確轉彎等。這讓我能夠將我學到的C語言知識，直接應用到實際的硬體操作上，感受到程式碼的力量。 此外，書中對於感測器的運用講解得也非常細緻。從數據的讀取、處理，到如何根據感測器反饋來調整機器人的行為，都提供了非常多樣化的範例。我嘗試著去實現一些書中提到的進階項目，例如讓機器人自動繪圖、完成迷宮挑戰等。在這個過程中，我不僅鞏固了C語言的語法，更重要的是，我學會了如何將程式思維與物理世界的互動結合起來，這對於提升我的程式設計能力非常有幫助。這本書，讓我對C語言的應用有了更深刻的理解，也激發了我對機器人控制領域的興趣。

评分☆☆☆☆☆

**評價五：** 這本《學C語言從玩NXT樂高機器人開始(使用NXC)(第三版)》的設計理念非常棒，它完美地結合了教育性與娛樂性。作為一位對軟體開發有濃厚興趣，但又希望學習過程能夠充滿樂趣的人，這本書給了我極大的滿足。它不是那種一板一眼的教科書，而是像一個循循善誘的老師，引導你一步一步地探索C語言的奧秘。 書中對於C語言的基本語法講解得非常透徹，但更難得的是，它會將這些語法融入到機器人實際的建構與編程過程中。例如，在學習到陣列的觀念時，書中會引導你如何使用陣列來儲存多個感測器的讀數，或者控制機器人執行一系列預設的動作。這種結合實際操作的學習方式，讓程式碼不再是冰冷的符號，而是能夠產生實際效果的指令，大大增強了學習的動機和成就感。 我對書中關於程式除錯的章節印象特別深刻。作者並沒有迴避程式開發中必然會遇到的錯誤，而是提供了許多實用的除錯技巧和思路，幫助讀者能夠有效地找出並解決問題。這對於培養一個程式設計師的耐心和解決問題的能力至關重要。每一次成功地除錯，都讓我學到新的知識，也讓我對程式設計更有信心。這本書為我打開了C語言學習的大門，讓我深刻體驗到，原來學習程式也可以如此有趣且富有挑戰性。

评分☆☆☆☆☆

**評價三：** 我是一位長年參與樂高社團的家長，一直想找一本能夠結合我兒子對樂高的高度興趣，同時又能引導他學習程式設計的資源。《學C語言從玩NXT樂高機器人開始(使用NXC)(第三版)》完全符合我的需求，甚至超出了預期。我兒子拿到這本書後，幾乎是愛不釋手。 書本的編排非常友善，圖片和圖示都十分清晰，讓孩子能夠輕鬆理解。作者在講解C語言的基礎概念時，非常巧妙地將其與樂高機器人的結構和功能連結在一起。例如，學習到迴圈結構時，書中會引導孩子設計一個讓機器人重複進行某個動作的程式，例如原地轉圈。這種具象化的學習方式，讓抽象的程式概念變得容易理解，孩子能夠快速掌握。 更讓我欣賞的是，書中並沒有只停留在「程式如何運作」，而是鼓勵孩子去「發揮創意」。每一章節後面都會有一些進階的挑戰或建議，引導孩子思考如何修改現有的程式，讓機器人實現更多功能。我兒子常常會根據自己的想法，去修改書中的程式碼，創造出屬於他自己的獨特機器人動作。這種自主學習和探索的過程，對孩子的邏輯思維和解決問題的能力有極大的助益。這本書不僅是孩子學習程式設計的入門，更是培養他們動手實踐、創意發想的絕佳工具。

评分☆☆☆☆☆

**評價二：** 身為一個對科技產品充滿好奇，但又對寫程式有點卻步的過來人，我必須說，《學C語言從玩NXT樂高機器人開始(使用NXC)(第三版)》徹底改變了我對程式設計學習的看法。以前總覺得C語言是大學資工系才會碰到的東西，又難又抽象。但這本書，它用一種非常「玩」的方式，把C語言的精髓一點一點地展現出來。 它最棒的地方在於，學習的過程完全是「做中學」。你不是坐在書桌前死背語法，而是拿起樂高積木，組裝出一個簡單的機器人，然後透過書中的引導，一步一步地讓你的機器人「活」起來。例如，你想要讓機器人前進，書裡就會教你如何使用 `motor()` 函式，並告訴你不同的參數代表什麼意思。當你成功讓機器人動起來的那一刻，那種學習的動力是被點燃的。 而且，書裡面的講解非常清晰，即便你對硬體一竅不通，也能夠跟著做。作者會很細心地解釋每一個步驟，甚至會提供一些「這是為什麼」的背景知識，讓你知其然也知其所以然。我特別喜歡書中關於如何整合感測器的部分，像是超音波感測器、觸碰感測器等，如何將這些感測器收集到的數據，轉換成程式裡的判斷依據，進而控制機器人的行為。這個過程，讓我真實地感受到程式碼與現實世界的連結。這本書真的不只是一本程式學習書，它更像是一本引導你進入程式世界的敲門磚，而且是用最有趣、最直觀的方式。

评分☆☆☆☆☆

**评价一：** 哇！這本《學C語言從玩NXT樂高機器人開始(使用NXC)(第三版)》真的太讓我驚豔了！我一直對程式設計有點興趣，但傳統的教材總是枯燥乏味，讓我提不起勁。這次看到有結合樂高機器人，立刻就被吸引住了。收到書後，我迫不及待地翻開，發現它完全沒有讓我失望。作者的文筆非常生動有趣，就像在跟一位經驗豐富的朋友聊天一樣，把C語言那些原本聽起來很「硬」的概念，透過樂高機器人的實際操作，變得活靈活現。 書裡面的範例非常紮實，從最基礎的變數、迴圈、判斷式，到後來更進階的函式、感測器和馬達的控制，都有詳盡的說明和實際操作步驟。我印象最深刻的是，書中會引導你思考「為什麼」要這樣寫程式，而不是死記硬背。例如，在教到如何讓機器人避開障礙物時，作者會先讓你理解感測器的原理，然後引導你如何運用 `if` 語句來判斷距離，進而控制馬達做出反應。這個過程非常有成就感，每次看到自己寫的程式能讓機器人動起來，那種喜悅感是無可比擬的。 而且，書中還加入了許多小遊戲和挑戰，這讓學習過程充滿了樂趣。我常常會花很多時間在動手做，而不是單純地閱讀。我還記得有一次，我試著改寫書中的一個程式，讓機器人能夠跟著畫線走。雖然一開始遇到不少bug，但透過書中的除錯技巧，加上不斷嘗試，最終成功的時候，真的覺得自己學到很多。這本書不僅教會我C語言，更培養了我解決問題的能力和對程式設計的熱情。絕對是推薦給所有對程式設計和樂高有興趣的朋友！