Prototyping Lab：「边做边学」，Arduino的运用实例 第2版 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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这本书是介绍「打造原型」的概念、实例与实践手法的「Lab」（研究室／实验室）。

　　「打造原型」是从试着利用硬体与软体让脑海里的创意片段得以具体成型的步骤开始。取代纸笔的是将各种感测器、致动器、简短的程式码组合起来，利用硬体素描，再把玩看看，无法正常运作就拆掉、重新再做一次。重覆这个过程可以让原本只是片段的创意发展成整合性的概念。当概念成形，就开始打造与实际产品或作品一样，能看得见、摸得到、感觉得到的概念原型。透过这个流程让藏在已知里的未知具体成形，就是所谓的打造原型。
   
　　本书介绍的打造原型工具包含开源的工具套件、Arduino、Processing。这些工具在全世界的教育机构或企业都有应用之外，也有很多教学软体、应用软体与硬体的资料库，同时也有很多应用实例的资源。将免费的软体与几千日圆就能买到的硬体组合起来，就能打造专属自己（这群人）的原型工作室。若有机会，请大家务必透过打造原型的步骤，体验一下未知的体验所带来的乐趣。

本书特色

　　◎令人期待已久的Arduino实践指南最新第2版！

　　◎35个立刻能派上用场的「线路图+范例程式」，以及介绍了电子线路与Arduino的基础

　　◎第2版追加了透过Bluetooth LE进行无线传输以及与网路服务互动的章节，也新增了以Arduino与Raspberry Pi打造自律型二轮机器人的范例；最后还介绍许多以Arduino为雏型、打造各种原型的产品范例。

深入探索数字创意与实践的未来：一本关于创新实践与系统构建的指南 本书旨在为那些热衷于将抽象概念转化为具体实物、渴望掌握从零开始构建复杂系统的读者提供一份全面且深入的实践指南。我们聚焦于跨学科的整合能力，通过一系列精心设计的案例和理论框架，引导读者穿越从创意构思、原型设计到最终产品实现的全过程。 本书的核心理念是“构建即学习”。我们相信，最有效的知识获取方式是通过亲自动手、面对实际问题并解决它们的过程。因此，全书内容紧密围绕着一系列具有挑战性但高度实用的项目展开，这些项目不仅涵盖了基础原理的讲解，更侧重于高级应用的拓展和系统集成。 第一部分：基础构建模块与思维模式重塑 在数字技术飞速发展的今天，仅仅了解工具的使用是不够的，更重要的是理解工具背后的设计哲学和限制。本部分将从根本上重塑读者的实践思维。 1. 最小可行系统（MVS）的构建哲学： 我们将深入探讨如何快速识别项目的核心需求，并构建一个能够验证关键假设的最小化系统。这不仅仅是“简化”，而是一种高效的资源分配策略。内容将包括需求解构、功能优先级排序以及快速迭代的框架搭建。我们将详细分析传统瀑布模型在创新实践中的局限性，并提出一种敏捷且面向反馈的构建流程。 2. 信号的采集与转换： 现实世界是模拟的，而数字系统是离散的。本章将详细剖析传感器数据采集的精度问题、噪声抑制技术以及信号预处理的最佳实践。我们不仅仅介绍如何连接传感器，更会深入探讨不同类型传感器的物理特性、环境影响下的漂移校准，以及如何设计鲁棒的输入接口，确保数据输入的可靠性。涉及的领域包括高精度时间测量、非线性传感器的线性化处理等。 3. 驱动与执行机构的精确控制： 从微小的动作到大规模的运动控制，本部分将详细阐述如何高效、平稳地驱动各类执行机构（如步进电机、直流无刷电机、伺服系统）。重点内容包括：PWM 调制的深度优化、闭环反馈控制系统的设计（PID 算法的实际应用与参数调优的经验法则）、以及如何处理高功率驱动电路中的电磁兼容性（EMC）问题。 4. 模块化与接口标准化： 优秀的设计在于其可重用性。本章将指导读者如何将复杂的系统拆解为独立、可测试的模块。内容涵盖接口定义的最佳实践（电气、逻辑和通信层面），以及如何利用行业标准的通信协议（如 RS-485/Modbus, CAN bus）进行模块间的可靠通信，从而构建可扩展的架构。 第二部分：复杂系统的架构设计与集成 当基础模块搭建完毕，下一步便是将它们整合成一个能够执行复杂任务的整体。本部分关注系统层面的设计挑战和解决方案。 1. 分布式计算与协同工作流： 现代应用往往需要多节点协同工作。我们将探讨如何设计具有清晰职责划分的分布式架构。内容包括任务分解策略、状态同步机制（例如，基于轻量级消息队列的通信模式）以及故障恢复策略的设计。我们将通过一个跨设备的协同任务案例，展示如何保证数据一致性和系统的高可用性。 2. 实时性与资源管理： 在许多嵌入式和交互式系统中，时间是至关重要的资源。本章将深入讲解实时操作系统的基本概念，包括任务调度算法（如固定优先级抢占式调度）、中断处理的优化，以及内存和功耗的精细化管理。我们将分析如何平衡性能需求与资源限制，实现高效能的系统运行。 3. 人机交互（HMI）的高级实现： 用户体验是衡量系统成功的关键指标之一。本部分将超越简单的按键和指示灯，探讨更丰富、更直观的交互方式。内容将涵盖图形用户界面（GUI）在资源受限环境下的优化设计、触觉反馈系统的集成，以及如何通过非侵入式的交互方式提升用户操作的流畅性和系统的专业感。 4. 固件的生命周期管理与安全加固： 软件的健壮性直接决定了系统的长期可靠性。我们将介绍版本控制的最佳实践在嵌入式开发中的应用，包括如何实施安全的空中固件更新（OTA）机制，以避免“变砖”风险。同时，我们将探讨基础的安全实践，如数据加密、输入验证和物理访问保护，以应对常见的低成本系统安全威胁。 第三部分：从原型到产品化的进阶实践 从一个能工作的原型到一个可以投入实际使用的产品，中间存在着巨大的鸿沟。本部分聚焦于如何弥合这一差距。 1. 可制造性设计（DFM）与成本优化： 原型阶段往往忽略了批量生产的限制。我们将讲解如何在设计初期就纳入可制造性的考量，包括PCB布局的最佳实践（散热、走线完整性）、元件选型对供应链和成本的影响，以及如何进行合理的封装选择。我们将分析如何通过细致的设计决策，在不牺牲性能的前提下，实现显著的成本削减。 2. 环境适应性与可靠性测试： 投入使用的设备必须能够承受真实世界的使用条件。本章将介绍工业级的环境测试标准和方法，如温度循环测试、振动测试和长期寿命预测。我们将指导读者设计简易但有效的加速老化测试方案，以便在投入市场前识别潜在的薄弱环节。 3. 数据驱动的持续优化： 产品发布不是终点，而是新的起点。本部分强调如何设计系统以便于远程诊断和性能监控。我们将探讨遥测（Telemetry）数据的收集策略、异常日志的结构化设计，以及如何利用收集到的现场数据来指导下一代产品的迭代方向，形成一个良性的开发闭环。 4. 知识产权与文档化策略： 对于任何严肃的实践项目，清晰的文档和知识产权保护是必不可少的。本书将提供结构化的文档模板，涵盖设计规范、测试报告和用户手册的撰写指南。同时，我们也将讨论在实践过程中如何审慎地处理开源软件许可和自有知识产权的界限。 通过这本全面深入的指南，读者将能够掌握一套行之有效的方法论和技术栈，不再受限于单一工具或平台，而是能够独立、自信地将复杂的创新想法转化为稳定、可靠且面向未来的实体产品。这是一场关于系统思维、工程严谨性与创造力释放的深度旅程。

作者简介

小林茂｜Shigeru Kobayashi

　　庆应义塾大学大学院媒体设计研究科媒体设计学博士。情报科学艺术大学院大学（IAMAS）产业文化研究中心教授。1993年起曾任职于电子乐器制造商，2004年起任教于IAMAS。主要活动为「Gainer」「Funnel」「Arduino Fio」等原型制作工具套件之开发。着有《Prototyping Lab》《+GAINER》等。2008年获IPA（情报处理推进机构）认证为超级创意家（Super Creator）。致力于寻求活用开源硬体和数位制造、与拥有多样化技巧、视角及经验的人们共同创新的方法论；以及于该过程中诞生之智慧财产权的合适处置规则。从2010年起担任每两年于岐阜县大垣市开办的「Ogaki Mini Maker Faire」总监。

译者简介

许郁文
  
　　辅仁大学影像传播学系、东吴日语教育研究所毕业。曾担任日商多媒体编辑、杂志日文採编记者，现职为专职译者。facebook：baristahsu。

前言
作品介绍
1章  开始打造「原型」
2章  建构开发环境
3章  电子线路的基础知识与最初的一步
4章  Arduino实验教学
5章  输入
6章  输出
7章  资料处理
8章  网路连线
9章  实践
附录

Orphe
株式会社no new folk studio ｜ no new folk studio Inc.
2016 年发表
 
Orphe 是一项能侦测步行、跳跃、舞蹈这类脚部运动，随着运动的速度、加速度曲线的变化，让LED 发亮的智慧型脚部穿戴装置。除了可利用iOS 或Android 的智慧型手机App自订光线的强度、颜色与发光模式，还可利用Orphe 内建的感测器将资料即时传送到PC或智慧型手机，也能与各种音乐App 搭配使用。2015 年5 月于群众募资平台「Indiegogo」成功募资后，2016 年6 月开始向群众募资平台的投资者出货，同年9 月也开始向一般大众销售。此外，金泽21 世纪美术馆设计艺廊也于同年5 月至9 月举办Orphe 的特别展览。
　　
ARM Cortex-M3、9 轴感测器、RGB LED、Bluetooth Low Energy（BLE）模组、电池、橡胶3 轴的加速度感测器、3 轴的陀螺仪感测器、3 轴的电子罗盘感测器，根据总计9 轴的感测器的资料侦测走路、跳跃、跳舞这些脚部运动。可随着运动速度与高度的变化控制左右脚超过100 个以上的RGB LED，呈现丰富的光效变化。BLE 模组能与智慧型手机App 连线，使用者除了可自订发光方式，也能即时将资料传到智慧型手机或PC。
　　
长期参与音乐活动的菊川裕也先生一直有「在身边充斥着各种科技的现代，要在生活里进行任何表演活动，都无法忽视科技。想做出最适合这个时代的表演工具」。基于相同概念，首都大学东京研究所时代相同研究室的金井隆晴先生、铃木龙彦先生一起制作了「PocoPoco」这个电子乐器。不过，这个PocoPoco 无法搭上产品化的风潮，因为不是为了大量生产而设计的作品。「乐器要经过许多人使用，经过不同的改造才算完成」，对于抱持着这种想法的菊川先生而言，大量生产是一个很大的关键字。所以他也在不断摸索之后能当成乐器使用，又能当成产品销售的作品以及自己想做的作品。几经思考之后，在2014 年3 月的山叶hackathon 活动「Play-a-thon」提出的创意就是Orphe 的原型。
　　
此时提出的创意是将踢踏舞与佛朗明哥舞当成乐器使用的靴子改造成动作、光效、音效全部同步的新乐器。于Play-a-thon 组成的团队之中，这个方案在提出的时候被採用，也制作了最初的原型。这就是在现有的靴子（Converse All star）缠上LED 条，然后在外面装上机构部分的作品。

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作為一個對物聯網和智慧家居有濃厚興趣的業餘愛好者，我一直在尋找一本能夠真正引導我進入實作領域的 Arduino 書籍。《Prototyping Lab：「邊做邊學」，Arduino的運用實例 第2版》光是書名就讓我感到信心大增。我之前嘗試過一些 Arduino 的教學，但很多都停留在非常基礎的層面，要做出真正有用的「智慧」裝置，還是覺得力不從心。這本書的「運用實例」讓我看到了將 Arduino 融入日常生活、打造個人化智慧家居的可能性。像是製作一個能夠遠端監測家裡寵物狀況的裝置，或者是一個能夠根據天氣自動調整室內溫度的系統，這些都是我一直很想嘗試的方向。而「邊做邊學」的方式，對於像我這樣沒有深厚電子工程背景的讀者來說，更是至關重要。它意味著我可以在動手實踐中學習，在解決問題的過程中成長，而不是被一大堆理論淹沒。第二版的更新，也讓我確信我能夠學到最新、最實用的技術和方法。我非常期待這本書能夠成為我實現智慧家居夢想的關鍵推手！

评分☆☆☆☆☆

哇！這本《Prototyping Lab：「邊做邊學」，Arduino的運用實例 第2版》聽起來真的太對我的胃口了！我之前接觸過一些 Arduino 的入門教材，但總覺得好像少了點什麼，就是那種「實際動手做」的感覺。很多書會講一大堆理論，然後給幾個簡單的小範例，但實際應用起來還是會卡關。這本書光看書名就知道，它強調的就是「邊做邊學」，這對我來說太重要了！我就是那種，看到程式碼就頭痛，但看到實體零件接上電路、動起來就非常有成就感的人。而且「運用實例」這四個字，更是讓我眼睛一亮。我一直想把 Arduino 應用在一些比較貼近生活、甚至是解決一些小問題上，而不是只做一些「跑馬燈」、「蜂鳴器叫」這種基本練習。像是做個智慧澆花系統、自動餵食機，或是監測家中溫濕度等等，這些才是真正有趣又實用的東西。第二版也代表內容應該有更新，技術日新月異，能有最新的資訊和範例，這樣學習起來才不會落伍。我真的非常期待這本書，希望能讓我從「理論學習者」變身為「實踐者」，做出屬於自己的 Arduino 小專案！

评分☆☆☆☆☆

我是一名對科技充滿熱情，但又對傳統學習方式感到厭倦的學生，當我看到《Prototyping Lab：「邊做邊學」，Arduino的運用實例 第2版》這本書的介紹時，我內心的小宇宙瞬間被點燃了！老實說，我不太喜歡那種枯燥乏味的教科書，我更喜歡能夠動手操作、親身體驗的學習模式。這本書的「邊做邊學」理念，完美契合了我的學習偏好。想像一下，不用坐在書桌前死記硬背，而是跟著書中的步驟，一步一步地組裝零件、編寫程式碼，然後看著自己的作品「活」起來，那種成就感一定無與倫比！而且，「運用實例」這個標題，更是讓我對這本書充滿了期待。我常常會在網路上看到一些超酷的 Arduino 專案，但總不知道從何開始。這本書應該會提供很多貼近生活、甚至是一些很有創意的實例，讓我能夠將課堂上學到的知識，應用到實際的專案中，做出一些讓朋友們驚豔的作品。我已經迫不及待想要翻開這本書，開始我的 Arduino 創客之旅了！

评分☆☆☆☆☆

對於我這種已經有 Arduino 基礎，但想要進一步提升實作能力的人來說，《Prototyping Lab：「邊做邊學」，Arduino的運用實例 第2版》聽起來簡直是「神作」！我已經能夠理解基本的 Arduino 語法和一些常見的感測器應用，但常常會遇到這種情況：我知道怎麼用，但不知道能用來做什麼「有創意」、「有應用價值」的東西。很多市面上的書籍，在進階部分就開始變得非常理論化，而且提供的範例也常常是針對特定領域，不一定適合我想要開發的專案。這本書的「運用實例」聽起來就非常接地氣，應該涵蓋了很多不同領域的應用，可以讓我打開思路，看到 Arduino 更廣闊的可能性。而且「邊做邊學」的方式，對於已經有基礎的人來說，能夠幫助我們快速將理論知識轉化為實務，並且在實作過程中發現問題、解決問題，這才是真正學習的精髓。我期待這本書能夠帶我進入更深入的 Arduino 應用層面，並且能夠激發我設計出更複雜、更有挑戰性的專案！

评分☆☆☆☆☆

身為一個對電子和程式設計充滿好奇，但又害怕複雜理論的「初學者」，我對這本《Prototyping Lab：「邊做邊學」，Arduino的運用實例 第2版》的期待值爆表！老實說，之前我嘗試過幾次 Arduino 的學習，但常常因為遇到一些看不懂的電路圖，或是寫出 bug 百出的程式碼而感到挫折。很多書籍的說明都太過學術，對於像我這樣希望能夠快速上手、看到成果的讀者來說，簡直是天書。這本書強調「邊做邊學」，就像有一個老師在旁邊手把手教學一樣，感覺會把學習過程變得更加有趣和親切。而「運用實例」更是我的救星！我一直夢想著能夠做出一些讓生活更便利的小玩意，比如一個能夠遠端控制的燈光系統，或是偵測到異常聲音就發出警報的小裝置。這本書的實例，聽起來就像是我實現這些想法的敲門磚。而且，「第二版」的標誌，也讓我感到安心，代表內容應該是比較新的，不會是過時的技術。我真的非常渴望能夠透過這本書，將我腦海中的創意，變成實際可見、能正常運作的 Arduino 作品。