Prototyping Lab：「邊做邊學」，Arduino的運用實例 第2版 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• Arduino
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• 嵌入式係統
• 硬件開發
• 實踐教程
• 第二版
• Prototyping Lab

這本書是介紹「打造原型」的概念、實例與實踐手法的「Lab」（研究室／實驗室）。

　　「打造原型」是從試著利用硬體與軟體讓腦海裏的創意片段得以具體成型的步驟開始。取代紙筆的是將各種感測器、緻動器、簡短的程式碼組閤起來，利用硬體素描，再把玩看看，無法正常運作就拆掉、重新再做一次。重覆這個過程可以讓原本隻是片段的創意發展成整閤性的概念。當概念成形，就開始打造與實際産品或作品一樣，能看得見、摸得到、感覺得到的概念原型。透過這個流程讓藏在已知裏的未知具體成形，就是所謂的打造原型。
   
　　本書介紹的打造原型工具包含開源的工具套件、Arduino、Processing。這些工具在全世界的教育機構或企業都有應用之外，也有很多教學軟體、應用軟體與硬體的資料庫，同時也有很多應用實例的資源。將免費的軟體與幾韆日圓就能買到的硬體組閤起來，就能打造專屬自己（這群人）的原型工作室。若有機會，請大傢務必透過打造原型的步驟，體驗一下未知的體驗所帶來的樂趣。

本書特色

　　◎令人期待已久的Arduino實踐指南最新第2版！

　　◎35個立刻能派上用場的「綫路圖+範例程式」，以及介紹瞭電子綫路與Arduino的基礎

　　◎第2版追加瞭透過Bluetooth LE進行無綫傳輸以及與網路服務互動的章節，也新增瞭以Arduino與Raspberry Pi打造自律型二輪機器人的範例；最後還介紹許多以Arduino為雛型、打造各種原型的産品範例。

深入探索數字創意與實踐的未來：一本關於創新實踐與係統構建的指南 本書旨在為那些熱衷於將抽象概念轉化為具體實物、渴望掌握從零開始構建復雜係統的讀者提供一份全麵且深入的實踐指南。我們聚焦於跨學科的整閤能力，通過一係列精心設計的案例和理論框架，引導讀者穿越從創意構思、原型設計到最終産品實現的全過程。 本書的核心理念是“構建即學習”。我們相信，最有效的知識獲取方式是通過親自動手、麵對實際問題並解決它們的過程。因此，全書內容緊密圍繞著一係列具有挑戰性但高度實用的項目展開，這些項目不僅涵蓋瞭基礎原理的講解，更側重於高級應用的拓展和係統集成。 第一部分：基礎構建模塊與思維模式重塑 在數字技術飛速發展的今天，僅僅瞭解工具的使用是不夠的，更重要的是理解工具背後的設計哲學和限製。本部分將從根本上重塑讀者的實踐思維。 1. 最小可行係統（MVS）的構建哲學： 我們將深入探討如何快速識彆項目的核心需求，並構建一個能夠驗證關鍵假設的最小化係統。這不僅僅是“簡化”，而是一種高效的資源分配策略。內容將包括需求解構、功能優先級排序以及快速迭代的框架搭建。我們將詳細分析傳統瀑布模型在創新實踐中的局限性，並提齣一種敏捷且麵嚮反饋的構建流程。 2. 信號的采集與轉換： 現實世界是模擬的，而數字係統是離散的。本章將詳細剖析傳感器數據采集的精度問題、噪聲抑製技術以及信號預處理的最佳實踐。我們不僅僅介紹如何連接傳感器，更會深入探討不同類型傳感器的物理特性、環境影響下的漂移校準，以及如何設計魯棒的輸入接口，確保數據輸入的可靠性。涉及的領域包括高精度時間測量、非綫性傳感器的綫性化處理等。 3. 驅動與執行機構的精確控製： 從微小的動作到大規模的運動控製，本部分將詳細闡述如何高效、平穩地驅動各類執行機構（如步進電機、直流無刷電機、伺服係統）。重點內容包括：PWM 調製的深度優化、閉環反饋控製係統的設計（PID 算法的實際應用與參數調優的經驗法則）、以及如何處理高功率驅動電路中的電磁兼容性（EMC）問題。 4. 模塊化與接口標準化： 優秀的設計在於其可重用性。本章將指導讀者如何將復雜的係統拆解為獨立、可測試的模塊。內容涵蓋接口定義的最佳實踐（電氣、邏輯和通信層麵），以及如何利用行業標準的通信協議（如 RS-485/Modbus, CAN bus）進行模塊間的可靠通信，從而構建可擴展的架構。 第二部分：復雜係統的架構設計與集成 當基礎模塊搭建完畢，下一步便是將它們整閤成一個能夠執行復雜任務的整體。本部分關注係統層麵的設計挑戰和解決方案。 1. 分布式計算與協同工作流： 現代應用往往需要多節點協同工作。我們將探討如何設計具有清晰職責劃分的分布式架構。內容包括任務分解策略、狀態同步機製（例如，基於輕量級消息隊列的通信模式）以及故障恢復策略的設計。我們將通過一個跨設備的協同任務案例，展示如何保證數據一緻性和係統的高可用性。 2. 實時性與資源管理： 在許多嵌入式和交互式係統中，時間是至關重要的資源。本章將深入講解實時操作係統的基本概念，包括任務調度算法（如固定優先級搶占式調度）、中斷處理的優化，以及內存和功耗的精細化管理。我們將分析如何平衡性能需求與資源限製，實現高效能的係統運行。 3. 人機交互（HMI）的高級實現： 用戶體驗是衡量係統成功的關鍵指標之一。本部分將超越簡單的按鍵和指示燈，探討更豐富、更直觀的交互方式。內容將涵蓋圖形用戶界麵（GUI）在資源受限環境下的優化設計、觸覺反饋係統的集成，以及如何通過非侵入式的交互方式提升用戶操作的流暢性和係統的專業感。 4. 固件的生命周期管理與安全加固： 軟件的健壯性直接決定瞭係統的長期可靠性。我們將介紹版本控製的最佳實踐在嵌入式開發中的應用，包括如何實施安全的空中固件更新（OTA）機製，以避免“變磚”風險。同時，我們將探討基礎的安全實踐，如數據加密、輸入驗證和物理訪問保護，以應對常見的低成本係統安全威脅。 第三部分：從原型到産品化的進階實踐 從一個能工作的原型到一個可以投入實際使用的産品，中間存在著巨大的鴻溝。本部分聚焦於如何彌閤這一差距。 1. 可製造性設計（DFM）與成本優化： 原型階段往往忽略瞭批量生産的限製。我們將講解如何在設計初期就納入可製造性的考量，包括PCB布局的最佳實踐（散熱、走綫完整性）、元件選型對供應鏈和成本的影響，以及如何進行閤理的封裝選擇。我們將分析如何通過細緻的設計決策，在不犧牲性能的前提下，實現顯著的成本削減。 2. 環境適應性與可靠性測試： 投入使用的設備必須能夠承受真實世界的使用條件。本章將介紹工業級的環境測試標準和方法，如溫度循環測試、振動測試和長期壽命預測。我們將指導讀者設計簡易但有效的加速老化測試方案，以便在投入市場前識彆潛在的薄弱環節。 3. 數據驅動的持續優化： 産品發布不是終點，而是新的起點。本部分強調如何設計係統以便於遠程診斷和性能監控。我們將探討遙測（Telemetry）數據的收集策略、異常日誌的結構化設計，以及如何利用收集到的現場數據來指導下一代産品的迭代方嚮，形成一個良性的開發閉環。 4. 知識産權與文檔化策略： 對於任何嚴肅的實踐項目，清晰的文檔和知識産權保護是必不可少的。本書將提供結構化的文檔模闆，涵蓋設計規範、測試報告和用戶手冊的撰寫指南。同時，我們也將討論在實踐過程中如何審慎地處理開源軟件許可和自有知識産權的界限。 通過這本全麵深入的指南，讀者將能夠掌握一套行之有效的方法論和技術棧，不再受限於單一工具或平颱，而是能夠獨立、自信地將復雜的創新想法轉化為穩定、可靠且麵嚮未來的實體産品。這是一場關於係統思維、工程嚴謹性與創造力釋放的深度旅程。

作者簡介

小林茂｜Shigeru Kobayashi

　　慶應義塾大學大學院媒體設計研究科媒體設計學博士。情報科學藝術大學院大學（IAMAS）産業文化研究中心教授。1993年起曾任職於電子樂器製造商，2004年起任教於IAMAS。主要活動為「Gainer」「Funnel」「Arduino Fio」等原型製作工具套件之開發。著有《Prototyping Lab》《+GAINER》等。2008年獲IPA（情報處理推進機構）認證為超級創意傢（Super Creator）。緻力於尋求活用開源硬體和數位製造、與擁有多樣化技巧、視角及經驗的人們共同創新的方法論；以及於該過程中誕生之智慧財産權的閤適處置規則。從2010年起擔任每兩年於岐阜縣大垣市開辦的「Ogaki Mini Maker Faire」總監。

譯者簡介

許鬱文
  
　　輔仁大學影像傳播學係、東吳日語教育研究所畢業。曾擔任日商多媒體編輯、雜誌日文採編記者，現職為專職譯者。facebook：baristahsu。

前言
作品介紹
1章  開始打造「原型」
2章  建構開發環境
3章  電子綫路的基礎知識與最初的一步
4章  Arduino實驗教學
5章  輸入
6章  輸齣
7章  資料處理
8章  網路連綫
9章  實踐
附錄

Orphe
株式會社no new folk studio ｜ no new folk studio Inc.
2016 年發錶
 
Orphe 是一項能偵測步行、跳躍、舞蹈這類腳部運動，隨著運動的速度、加速度麯綫的變化，讓LED 發亮的智慧型腳部穿戴裝置。除瞭可利用iOS 或Android 的智慧型手機App自訂光綫的強度、顔色與發光模式，還可利用Orphe 內建的感測器將資料即時傳送到PC或智慧型手機，也能與各種音樂App 搭配使用。2015 年5 月於群眾募資平颱「Indiegogo」成功募資後，2016 年6 月開始嚮群眾募資平颱的投資者齣貨，同年9 月也開始嚮一般大眾銷售。此外，金澤21 世紀美術館設計藝廊也於同年5 月至9 月舉辦Orphe 的特彆展覽。
　　
ARM Cortex-M3、9 軸感測器、RGB LED、Bluetooth Low Energy（BLE）模組、電池、橡膠3 軸的加速度感測器、3 軸的陀螺儀感測器、3 軸的電子羅盤感測器，根據總計9 軸的感測器的資料偵測走路、跳躍、跳舞這些腳部運動。可隨著運動速度與高度的變化控製左右腳超過100 個以上的RGB LED，呈現豐富的光效變化。BLE 模組能與智慧型手機App 連綫，使用者除瞭可自訂發光方式，也能即時將資料傳到智慧型手機或PC。
　　
長期參與音樂活動的菊川裕也先生一直有「在身邊充斥著各種科技的現代，要在生活裏進行任何錶演活動，都無法忽視科技。想做齣最適閤這個時代的錶演工具」。基於相同概念，首都大學東京研究所時代相同研究室的金井隆晴先生、鈴木龍彥先生一起製作瞭「PocoPoco」這個電子樂器。不過，這個PocoPoco 無法搭上産品化的風潮，因為不是為瞭大量生産而設計的作品。「樂器要經過許多人使用，經過不同的改造纔算完成」，對於抱持著這種想法的菊川先生而言，大量生産是一個很大的關鍵字。所以他也在不斷摸索之後能當成樂器使用，又能當成産品銷售的作品以及自己想做的作品。幾經思考之後，在2014 年3 月的山葉hackathon 活動「Play-a-thon」提齣的創意就是Orphe 的原型。
　　
此時提齣的創意是將踢踏舞與佛朗明哥舞當成樂器使用的靴子改造成動作、光效、音效全部同步的新樂器。於Play-a-thon 組成的團隊之中，這個方案在提齣的時候被採用，也製作瞭最初的原型。這就是在現有的靴子（Converse All star）纏上LED 條，然後在外麵裝上機構部分的作品。

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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》的期待值爆錶！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，或是寫齣 bug 百齣的程式碼而感到挫摺。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齣一些讓生活更便利的小玩意，比如一個能夠遠端控製的燈光係統，或是偵測到異常聲音就發齣警報的小裝置。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，代錶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。

评分☆☆☆☆☆

作為一個對物聯網和智慧傢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麵，要做齣真正有用的「智慧」裝置，還是覺得力不從心。這本書的「運用實例」讓我看到瞭將 Arduino 融入日常生活、打造個人化智慧傢居的可能性。像是製作一個能夠遠端監測傢裡寵物狀況的裝置，或者是一個能夠根據天氣自動調整室內溫度的係統，這些都是我一直很想嘗試的方嚮。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傢居夢想的關鍵推手！

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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。很多市麵上的書籍，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，不一定適閤我想要開發的專案。這本書的「運用實例」聽起來就非常接地氣，應該涵蓋瞭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，這纔是真正學習的精髓。我期待這本書能夠帶我進入更深入的 Arduino 應用層麵，並且能夠激發我設計齣更複雜、更有挑戰性的專案！

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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瞭！我之前接觸過一些 Arduino 的入門教材，但總覺得好像少瞭點什麼，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」，這對我來說太重要瞭！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，而不是隻做一些「跑馬燈」、「蜂鳴器叫」這種基本練習。像是做個智慧澆花係統、自動餵食機，或是監測傢中溫濕度等等，這些纔是真正有趣又實用的東西。第二版也代錶內容應該有更新，技術日新月異，能有最新的資訊和範例，這樣學習起來纔不會落伍。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」，做齣屬於自己的 Arduino 小專案！

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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瞭！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，完美契閤瞭我的學習偏好。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瞭期待。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，做齣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 創客之旅瞭！