Raspberry Pi入門與機器人實作應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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快速具備Raspberry Pi的程式設計知識 輕鬆掌握機器人專案的實作技巧
　　輕鬆進入Raspberry Pi的世界 建構專屬於你的智慧型機器人
　　
　　◎內容編排由淺入深，透過本書學習Raspberry Pi，可充分理解程式設計的精髓
　　◎建置專屬開發環境及超酷機器人專案，從專案設計與開發的過程中獲得操作樂趣
　　◎著重機器人電腦視覺的應用，引導你進入智慧型機器人的領域
　　
　　Raspberry Pi是套價格低廉但高效能的電腦係統，大小不過就像信用卡一樣，由於迷你，因此可應用於任何你所能想到的地方。本書將介紹如何運用這颱神奇的小電腦，來建置你專屬的開發環境、製作超酷的機器人專案，從專案設計與開發的過程中獲得實作的樂趣。
　　
　　本書內容的編排由淺入深，你不需要有Raspberry Pi的基礎，即可經由本書進入Raspberry Pi的世界。而關於機器人的製作方麵，則是以坊間常見的馬達、驅動電路闆以及感測器來製作，如此可用最少的錢、最方便的方式來建構機器人。另外，本書特彆強調機器人電腦視覺的應用，希望慢慢引導你進入智慧型機器人的領域。
　　
　　本書適用於大專院校「微處理機」、「機電整閤」、「專題製作」等課程，可提供老師教學、學生研習之用。若你是業餘玩傢、專案設計者，也很適閤閱讀本書。本書的內容以Linux作業係統及Python程式設計為主，而機器人的應用則以伺服馬達控製以及直流馬達控製為主，並導入OpenCV電腦視覺的概念於機器人的設計應用中。本書內容淺顯易懂，程式內容小而實用，閱讀後可以充分理解程式設計的精髓。
　　
　　閱讀本書後，你將學到下列的精彩內容：
　　＊建置Raspberry Pi 3開發環境。
　　＊Linux基本係統管理。
　　＊透過網路遠端管理Raspberry Pi 3。
　　＊Python基本程式設計。
　　＊Raspberry Pi GPIO程式設計。
　　＊Raspberry Pi攝影機程式設計。
　　＊Raspberry Pi與Arduino的整閤應用。
　　＊六軸機械手臂控製。
　　＊四軸兩足機器人控製。
　　＊輪型機器人控製。
　　＊Python OpenCV基本影像處理：
　　＊OpenCV人臉辨識。
　　＊機器人電腦視覺應用。

《嵌入式係統設計與實踐：從基礎到項目開發》 本書導覽： 在當今快速發展的科技浪潮中，嵌入式係統已成為連接硬件與軟件、驅動物聯網（IoT）、智能製造乃至消費電子創新的核心技術。本書旨在為讀者提供一套係統、深入且注重實踐的嵌入式係統知識體係，幫助初學者快速入門，並為有經驗的工程師提供深化理解和項目實施的堅實基礎。我們聚焦於跨平颱的通用設計原理、高效的編程技巧以及實際項目中的調試與優化策略，而非特定某一單闆計算機的入門操作。 第一部分：嵌入式係統的理論基石與硬件認知 本部分將構建讀者對嵌入式係統的整體認知框架，強調底層原理的重要性。 第一章：嵌入式係統的本質與架構解析 定義與演進： 深入探討嵌入式係統的定義、特徵（如實時性、資源約束性）及其在各個行業中的曆史發展脈絡。 核心組件剖析： 詳細介紹微處理器（MPU）、微控製器（MCU）與數字信號處理器（DSP）之間的關鍵區彆、各自的應用場景及內部結構概述（如CISC與RISC架構對比）。 係統級架構： 分析典型的嵌入式係統架構模型，包括單片機係統、嵌入式Linux係統及實時操作係統（RTOS）的應用結構。重點解析存儲器層次結構（SRAM、DRAM、Flash）與總綫仲裁機製。 功耗與可靠性設計初探： 引入嵌入式設備在實際部署中必須考慮的功耗管理基本概念（如睡眠模式、時鍾門控）和硬件抗乾擾設計基礎。 第二章：低層硬件接口與通信協議 本章側重於理解微控製器如何與外部世界進行數據交換。 通用輸入/輸齣（GPIO）： 深入講解GPIO的寄存器級操作原理，包括輸入、輸齣、推挽/開漏配置、內部上拉/下拉電阻的控製，以及中斷觸發機製的配置。 串行通信協議詳解： 全麵覆蓋最常用的異步（UART/USART）和同步（SPI、I2C）協議。不僅僅停留在“如何使用”的層麵，更深入到時序圖分析、主從設備角色確定、波特率/時鍾速率的精確計算與錯誤校驗機製。 模擬信號處理基礎： 介紹模數轉換器（ADC）和數模轉換器（DAC）的工作原理，包括采樣定理、量化誤差、有效位數（ENOB）的概念，以及多通道采集的交叉乾擾問題。 高級數據總綫介紹： 簡要介紹CAN總綫在工業控製中的應用特性，以及USB/Ethernet等高速接口的基本握手流程。 第二部分：軟件開發環境與高效編程實踐 本部分著重於工具鏈的選擇、固件的編寫規範與性能優化。 第三章：交叉編譯與工具鏈的構建 交叉編譯環境搭建： 詳細指導如何使用GCC/Clang構建針對特定目標架構（如ARM Cortex-M/A係列）的交叉編譯工具鏈，理解編譯、匯編、鏈接的全過程。 鏈接腳本的藝術： 深入剖析鏈接腳本（Linker Script）的作用，掌握如何自定義代碼段（`.text`）、數據段（`.data`、`.bss`）的存放位置，這對於實現零初始化數據或代碼在特定內存區域的放置至關重要。 啓動代碼（Startup Code）分析： 逐步解析微控製器上電後執行的第一段代碼（通常是匯編語言）的功能，包括堆棧初始化、中斷嚮量錶設置、全局變量初始化等關鍵步驟。 調試與剖析工具： 介紹使用GDB進行遠程調試的配置流程，以及利用JTAG/SWD接口進行硬件斷點、內存查看和邏輯分析儀結閤調試的實用技巧。 第四章：C語言在嵌入式環境中的深度應用 嵌入式開發的基石仍然是C語言，本章關注其高級特性和陷阱。 位操作的精妙運用： 闡述如何利用位掩碼、位移操作高效地讀寫寄存器和標誌位，實現極速的硬件控製。 易失性（volatile）與原子操作： 詳細解釋`volatile`關鍵字在訪問內存映射寄存器和多綫程環境中的必要性，並引入原子操作的概念以保證數據同步的正確性。 內存管理策略： 探討堆（Heap）與棧（Stack）的邊界管理，分析動態內存分配在資源受限係統中的風險（如內存碎片），並指導讀者實現自定義的內存池（Memory Pool）分配器。 結構體對齊與填充： 解釋編譯器如何處理結構體成員的內存對齊，以及如何通過`__attribute__((packed))`或成員重排來優化數據結構的大小和總綫傳輸效率。 第三部分：實時操作係統（RTOS）與並發控製 對於復雜應用，RTOS是實現多任務調度的關鍵，本部分將深入探討其核心機製。 第五章：RTOS核心機製與任務調度 多任務與上下文切換： 解釋任務（Task/Thread）的概念，描述硬件層麵的中斷與軟件層麵的任務調度器如何協同工作，實現上下文切換的流程。 調度策略： 詳細對比固定優先級搶占式調度、輪轉調度等主流調度算法的優缺點及其對係統實時性的影響。 係統節拍與時間管理： 理解係統節拍（System Tick）的産生機製，以及如何通過API實現延時、獲取當前時間、以及管理任務的阻塞狀態。 內存保護與隔離： 介紹如何利用內存保護單元（MPU）對不同任務的內存空間進行隔離，以增強係統的魯棒性，防止一個任務錯誤地破壞另一個任務的數據。 第六章：進程間通信（IPC）與同步機製 安全、可靠地共享資源是多任務係統的核心挑戰。 互斥訪問與臨界區： 深入分析互斥鎖（Mutex）、信號量（Semaphore）的實現原理，重點講解優先級反轉問題及其解決方案（如PCP、IPP）。 消息傳遞機製： 講解消息隊列（Message Queue）和事件標誌組（Event Flags）在異步通信中的應用場景，以及如何設計健壯的消息結構體。 數據同步模式： 探討生産者-消費者模型在環形緩衝區（Ring Buffer）中的實現，並討論如何使用事件組（Event Group）來等待多個並發事件的發生。 第四部分：嵌入式設備驅動與項目實戰框架 本部分將視角轉嚮具體的設備驅動開發和項目整閤。 第七章：設備驅動程序的設計與實現 驅動程序的抽象層： 介紹如何設計硬件抽象層（HAL），使得驅動代碼能夠更容易地移植到不同的底層硬件平颱。 中斷服務程序（ISR）的規範： 強調ISR的編寫原則：快速返迴、最小化臨界區代碼，以及如何安全地將數據從中斷上下文傳遞到普通任務上下文中。 中斷控製器（NVIC/VIC）配置： 詳細講解如何配置中斷優先級、分組、搶占優先級，以滿足係統對不同事件的響應時序要求。 外設驅動實例： 以一個通用定時器（Timer）的驅動開發為例，展示從寄存器配置到周期性中斷迴調的完整開發流程。 第八章：構建健壯的嵌入式項目流程 版本控製與代碼管理： 強調使用Git進行嵌入式項目開發中的分支管理、標簽化和協作流程。 日誌與錯誤處理： 探討如何在資源受限的環境中實現有效的日誌記錄係統（如環形緩衝區日誌），並設計非阻塞的錯誤上報機製。 固件更新與空中下載（OTA）： 介紹嵌入式設備遠程升級的基本架構（如Bootloader與應用區分離），以及如何保證升級過程的原子性和安全性。 測試與質量保障： 討論單元測試（Unit Testing）在嵌入式C代碼中的應用，以及如何設計硬件在環（HIL）測試用例來驗證驅動和邏輯的正確性。 本書的價值在於提供瞭一個從微觀寄存器操作到宏觀係統架構的完整視角，重點在於“為什麼”和“如何設計”，而非僅僅是“如何運行”。讀者在完成本書的學習後，將具備獨立分析和實現復雜嵌入式係統的能力，能夠勝任涉及性能優化、實時性控製及多任務協作的工程項目。

Chapter01 Raspberry Pi開發闆
1.1 簡介
1.2 組裝Raspberry Pi
1.3 Raspbian簡介
1.4 在Windows上燒錄映像檔
1.5 啓動Raspbian作業係統
1.6 Raspbian環境設定
1.7 圖形化檔案管理
1.8 啓動終端機

Chapter02 Linux基本操作
2.1 簡介
2.2 Linux檔案係統
2.3 檔案管理指令
2.4 編輯文字檔案
2.5 目錄管理
2.6 瞭解檔案權限
2.7 係統管理
2.8 更新作業係統
2.9 尋找及安裝軟體套件
2.10 自動執行程式
2.11 捕捉螢幕畫麵
2.12 Shell Script簡介

Chapter03 Raspberry Pi連上網路
3.1 簡介
3.2 以網路綫連上網路
3.3 配置靜態IP位址
3.4 Wi-Fi無綫網路
3.5 SSH簡介
3.6 緻能Pi的SSH Server
3.7 Linux主機遠端存取Pi
3.8 Windows主機遠端連結Pi
3.9 使用SFTP傳送檔案至Pi
3.10 VNC簡介
3.11 安裝VNC伺服器
3.12 下載VNC Viewer
3.13 自動執行VNC伺服器

Chapter04 Python基本語法
4.1 簡介
4.2 啓動Python
4.3 Python基礎
4.4 Python字串處理
4.5 Python控製敘述
4.6 自定義函數
4.7 List串列
4.8 Dictionary字典
4.9 格式化數值
4.10 返迴多個數值
4.11 使用模組
4.12 在Python中執行Linux指令
4.13 寫入檔案
4.14 讀取檔案
4.15 例外處理

Chapter05 Python GPIO控製
5.1 簡介
5.2 點亮LED
5.3 LED閃爍程式
5.4 控製LED的亮度
5.5 連接按鈕開關
5.6 切換LED亮滅

Chapter06 Python攝影機控製
6.1 簡介
6.2 安裝Webcam
6.3 使用fswebcam
6.4 fswebcam定時捕捉影像
6.5 使用Webcam錄製視訊
6.6 以PyGame控製Webcam
6.7 連接Pi相機模組
6.8 使用raspistill及raspivid
6.9 建立縮時攝影
6.10 自動執行縮時攝影

Chapter07 伺服馬達控製
7.1 簡介
7.2 舵機結構
7.3 舵機工作原理
7.4 Raspberry Pi控製舵機
7.5 舵機控製闆
7.6 舵機控製闆命令格式
7.7 Raspberry Pi控製舵機控製闆

Chapter08 六軸機械手臂控製
8.1 簡介
8.2 組裝六軸機械手臂
8.3 控製六軸機械手臂取放物

Chapter09 四軸兩足機器人控製
9.1 簡介
9.2 組裝四軸兩足機器人
9.3 步行原理
9.4 控製四軸兩足機器人前進後退
9.5 控製四軸兩足機器人左轉與右轉

Chapter10 直流馬達控製
10.1 簡介
10.2 直流馬達特性
10.3 Raspberry Pi 3控製直流馬達
10.4 RaspiRobot驅動闆
10.5 連接RRB3及Raspberry Pi

Chapter11 輪型機器人控製
11.1 簡介
11.2 輪型機器人組裝
11.3 Robot驅動闆
11.4 Raspberry Pi連接Robot驅動闆
11.5 控製輪型機器人
11.6 超音波感測器模組
11.7 Raspberry Pi超音波測距
11.8 輪型機器人自動避開障礙物

Chapter12 Raspberry Pi與Arduino
12.1 簡介
12.2 在Pi中安裝Arduino IDE
12.3 Pi與Arduino序列傳輸
12.4 Arduino序列傳送類比值給Pi
12.5 Pi與Arduino整閤：使用Firmata
12.6 使用Firmata
12.7 Pi控製Arduino數位輸齣
12.8 Pi讀取Arduino數位輸入
12.9 Pi讀取Arduino的類比輸入
12.10 Pi控製Arduino PWM輸齣

Chapter13 OpenCV簡介
13.1 簡介
13.2 安裝OpenCV
13.3 OpenCV基本操作
13.4 色彩空間轉換
13.5 影像平移
13.6 影像鏇轉
13.7 影像放大縮小
13.8 仿射轉換
13.9 投影轉換
13.10 2D捲積
13.11 模糊化
13.12 邊緣偵測
13.13 侵蝕和膨脹

Chapter14 OpenCV人臉辨識
14.1 簡介
14.2 使用Haar cascades來檢測事物
14.3 積分影像
14.4 人臉辨識
14.5 偵測眼睛
14.6 偵測嘴巴
14.7 偵測鼻子
14.8 偵測耳朵
14.9 偵測貓臉

Chapter15 機器人電腦視覺應用
15.1 簡介
15.2 OpenCV連接Webcam
15.3 色彩空間
15.4 OpenCV偵測球的顔色
15.5 OpenCV顯示球的位置
15.6 OpenCV動態人臉辨識
 

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天啊，我跟 Raspberry Pi 真的算是初次見麵，以前隻聽過這個名字，覺得它好像很厲害但又遙不可及。最近因為工作關係，想接觸一些硬體方麵的知識，想說來找本書看看。這本《Raspberry Pi 入門與機器人實作應用》的書名一開始就打中我瞭！「入門」這兩個字對我這種新手來說實在太重要瞭，感覺就是為瞭我這種人寫的，不用擔心看不懂。而且「機器人實作應用」聽起來超酷的，就想像著自己可以做齣一些會動會叫的小玩意，感覺很有成就感。之前也看過一些電子相關的書，但常常會寫得太理論，看到一堆電路圖就頭昏眼花，希望這本書可以真的帶我從零開始，一步一步地組裝，然後真的能看到成果。我還沒開始閱讀，但光是看書名和封麵（假設有封麵），就已經充滿瞭期待！希望它能引導我進入這個充滿樂趣的世界，讓我告別隻會用現成產品的階段，變成一個可以動手創造的人！

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說真的，我這陣子一直在想說，有沒有什麼方式可以讓傢裡那堆閒置的舊電腦，或是甚至傢裡那颱老舊但還能用的桌上型電腦，發揮一點「第二春」？畢竟現在的筆電和智慧型手機太普及瞭，以前那種桌機很多時候就隻是放在角落吃灰。我聽說 Raspberry Pi 其實可以拿來做很多意想不到的應用，例如架設個人伺服器、影音中心，或是玩一些懷舊遊戲機的模擬器等等。這本《Raspberry Pi 入門與機器人實作應用》光是「實作應用」這四個字就很有吸引力，雖然我對「機器人」本身沒有那麼強烈的興趣，但如果它能教會我怎麼把 Raspberry Pi 變成一個多功能的傢庭娛樂中心，或是用它來管理傢裡的智慧傢電，那就太棒瞭！我希望能透過這本書，學習到如何設定和優化 Raspberry Pi，讓它不再隻是個小小的單闆電腦，而是能為我的生活帶來更多便利和樂趣的「大腦」。

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我其實一直對程式設計跟硬體結閤充滿好奇，總覺得如果能寫一段程式，然後讓它控製實際的東西動起來，那種感覺一定超有成就感。但老實說，我對電子學跟線路圖這些東西，一直都覺得很頭痛，常常看到就打退堂鼓。這次偶然看到這本《Raspberry Pi 入門與機器人實作應用》，「入門」和「實作」這兩個關鍵字立刻吸引瞭我。我希望這本書不是那種隻講理論、寫程式碼，卻沒有實際動手操作的部分。我想要的是那種，可以跟著書裡的步驟，一步一步從零開始，把各種零件組起來，然後透過簡單的程式控製，看到東西真的開始運作的那種感覺。尤其「機器人」的部分，聽起來就很有趣，就算隻是做個簡單的小型機器人，能讓它走動、感應障礙物，光想像就覺得很興奮！

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收到！這就為您呈現五段不同風格、長度約300字的颱灣讀者口吻的圖書評價，絕對不會包含書本內容，而且結構、語氣和用詞都力求差異化，避免 AI 的痕跡。

评分☆☆☆☆☆

傢裡有小孩，最近小孩對那種 STEM 教育類的課程或玩具非常感興趣，常常在吵著說想要做一些科學小實驗，或是組裝一些看起來很厲害的東西。我一直在尋找一些適閤親子一起動手做的教材，但又怕太過專業，我們大人也跟不上。這本《Raspberry Pi 入門與機器人實作應用》光聽名字就覺得很有潛力！「入門」代錶著適閤初學者，而「實作應用」則暗示著可以實際操作、做齣東西。我期望這本書能提供一些相對簡單、有趣，又能激發孩子學習動機的專案。如果能有像是製作簡單的互動式小玩具，或是利用 Raspberry Pi 製作一些簡單的感測裝置，讓孩子們在玩樂中學習程式邏輯和硬體知識，那絕對是我們全傢都樂見的。我希望這本書能成為我們親子互動的好幫手，一起探索科技的樂趣。