Arduino物联网最佳入门与应用：打造智慧家庭轻松学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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『Arduino物联网最佳入门与应用』是为一些对于现今当红的智慧家庭及物联网有兴趣，却又苦于没有足够知识、经验与技术能力去开发设计的学习者而编写。

　　经由浅显易懂的图文解说，只要按图施工，保证一定成功。本书并不是一本Arduino的基础入门书籍，如果读者有需要更加详细了解Arduino硬体及软体的基础观念，以及常用周边模组的基础应用等。

　　以『智慧家庭』为主轴，从物联网的基本概念、感知层的辨识及感测技术、网路层的蓝牙、ZigBee、Wi-Fi等通讯技术，一直到应用层的云端运算、智慧插座、智慧照明等，逐步引领读者认识物联网的基本概念及其应用。全书近百个实用的应用范例及练习，绝对是一本最实用的『物联网』入门与应用书籍。在本书中每一章所需的软、硬体知识及相关技术都有详细图文解说与实做，读者可依自己的兴趣，适当安排阅读顺序，并且轻松组装完成具有个人特色的Arduino智慧家庭应用。

　　学习最容易：
　　Arduino公司提供免费的Arduino IDE开发软体，内建多样化函式简化了周边元件的底层控制程序。本书使用开放式架构Arduino UNO板及各种相关模组，读者可以随自己的兴趣及喜好，快速、轻松组装具有创意的『物联网』应用电路。

　　学习花费少：
　　本书所使用的硬体Arduino UNO板、周边元件及模组皆可在电子通路或网站上购得，而且价格便宜。软体可在Arduino官网下载最新版本，使用最少的花费就能玩出『物联网』的大能力。

　　学习资源多：
　　Arduino IDE提供多样化范例程式，不但在官网上可以找到多元的技术支援资料，而且网路上也提供相当丰富的共享资源。另外，硬体开发商也有多样化周边模组可以提供选择使用。

　　应用生活化：
　　全书内容涵盖大多数『智慧家庭』应用所需的入门知识与应用技能，生活化的单元教学设计，除了能够提高学习者的兴趣之外，也能激发出创意及想像力。全书内容包含RFID大楼门禁管理系统、NFC卡片传送网址电路、温溼度计、瓦斯警报器、PM2.5空气品质检测器、倾斜角测量电路、电子罗盘、环境光线亮度显示电路、人员进出计数电路、紫外线指数测量电路、土壤溼度检测电路、雨量检测电路、磁场强度检测电路、重量检测电路、蓝牙全彩调光灯、蓝牙寻物器、蓝牙防丢器、蓝牙温溼度监控电路、蓝牙插座开关、蓝牙电力监控插座开关、Wi-Fi全彩调光灯、Wi-Fi温溼度监控电路、Wi-Fi云端气象站、Wi-Fi插座开关、Wi-Fi电力监控插座开关等多种生活应用。只要稍加修改本书的范例，就可以轻松完成其它好玩又有趣的『物联网』应用电路。

项目实战导向的嵌入式系统开发指南：从零构建高性能应用 本书旨在为具备一定编程基础，渴望深入理解嵌入式系统硬件交互与软件架构的工程师和高级爱好者提供一本全面、实用的开发参考手册。它聚焦于现代嵌入式开发中的核心挑战——如何高效地集成硬件驱动、实现复杂的实时算法，并构建稳定、可维护的系统软件栈。全书以项目驱动为核心，通过一系列复杂且贴近工业应用的原型设计，揭示从底层寄存器操作到高级操作系统移植的全过程。 第一部分：深度解析微控制器底层架构与高效编程 本部分将彻底剖析主流32位微控制器（如基于Cortex-M内核的系列）的内部结构。内容覆盖处理器流水线、存储器保护单元（MPU）的配置与应用，以及关键的外设接口。我们将详细讲解时钟树的精确配置，确保系统运行在最佳频率和功耗比下。 章节重点： 1. 寄存器级编程精通： 摒弃高级抽象库的依赖，直接操作GPIO、定时器（Timer）和中断控制器（NVIC）。讲解如何通过位操作实现毫秒级甚至微秒级的精确时序控制，这是实现高性能信号处理和快速响应系统的基础。 2. 中断系统与实时性保障： 深入探讨中断延迟的成因，包括总线仲裁、上下文切换开销。重点介绍如何设计高效的向量表、实现嵌套中断优先级的合理划分，以及使用硬实时（Hard Real-Time）技术来规避竞争条件（Race Conditions）。 3. 低功耗模式的精细控制： 不仅仅是进入休眠，而是学习如何根据应用需求，动态调整CPU频率、关闭不活跃的外设时钟，并利用事件唤醒机制（Event-Driven Wakeup），实现待机电流在微安（µA）级别的优化策略。 第二部分：通信协议栈的深度实现与调试 现代嵌入式系统无处不依赖于可靠、高速的通信。本部分超越了简单的API调用，专注于理解和优化主流通信协议栈的底层实现。 章节重点： 1. 高级串行通信（UART/SPI/I2C）： 探讨DMA（直接内存存取）在高速数据传输中的应用，如何利用DMA减少CPU干预，实现高吞吐量的数据采集。针对SPI，我们将实现主机与多个从机的快速切换机制，并解决总线竞争问题。 2. 工业级现场总线（CAN/RS-485）： 详细介绍CAN协议的帧结构、仲裁机制和错误处理。通过实操项目，构建一个基于CANOpen或J1939标准的分布式节点，强调数据完整性校验和时间戳机制。 3. 网络嵌入式接口（Ethernet MAC/TCP/IP 栈裁剪）： 针对资源受限的环境，讲解如何手动配置以太网控制器（如LwIP或自定义轻量级协议栈），实现ARP、UDP的最小化实现。重点在于内存池的管理和TCP连接的拥塞控制参数调优。 第三部分：构建健壮的系统软件架构 构建可扩展和易于维护的嵌入式软件，必须依赖于清晰的架构设计。本部分将引导读者从“写脚本式代码”迈向“工程化开发”。 章节重点： 1. 嵌入式实时操作系统（RTOS）的选型与内核剖析： 对FreeRTOS、RT-Thread等主流RTOS进行深入对比，重点剖析任务调度器（如抢占式、协作式调度）的工作原理。学习如何使用信号量、消息队列和互斥锁来安全地共享资源。 2. 任务间通信与同步的陷阱： 详细分析死锁（Deadlock）和活锁（Livelock）的实际发生场景，并提供静态分析工具和运行时调试技巧来预防这些问题。引入基于事件驱动的消息中心设计模式。 3. 固件的可靠性与可升级性（OTA）： 介绍双备份分区（A/B Slot）的固件更新策略，确保更新失败时系统仍能回滚到上一个稳定版本。探讨如何安全地存储和验证OTA数据包的完整性（CRC校验和加密签名）。 第四部分：传感器数据融合与数字信号处理（DSP） 本部分将聚焦于如何从噪声环境中提取有价值的信息，这是许多高端嵌入式应用（如控制系统、健康监测）的核心要求。 章节重点： 1. IIR/FIR数字滤波器设计与实现： 介绍如何根据采样率和所需截止频率，使用MATLAB或Python工具链设计数字滤波器，并将其系数高效地移植到定点或浮点微控制器上进行实时运算。 2. 卡尔曼滤波器的理论与嵌入式应用： 从状态空间模型出发，推导离散卡尔曼滤波器的迭代步骤。通过一个融合加速度计和陀螺仪数据的姿态估计项目，展示如何降低系统噪声，提供平滑、准确的估计值。 3. 数据可视化与远程监控接口： 构建一个本地数据服务器，使用WebSocket或MQTT协议将处理后的数据推送到桌面或移动端进行实时可视化，实现远程诊断和性能监控。 全书的示例代码均采用标准C语言编写，注重代码的可移植性和效率，并附带详细的硬件抽象层（HAL）设计文档，旨在帮助读者掌握构建下一代高性能、高可靠性嵌入式系统的核心能力。

作者简介

杨明丰

　　近30年电子电机背景的丰厚资历，
　　拥有许多相关畅销着作。
　　致力编写出让初学者可以更快入门，
　　并逐步具备扎实能力的好书。

　　【学历】
　　‧彰化师范大学工教系电子组
　　‧大同工学院电机工程研究所硕士

　　【经历】
　　‧台北市立内湖高工电子科教师
　　‧台北市立内湖高工电子科主任
　　‧北市劳工局职训中心工业电子兼任讲师
　　‧台北市立内湖高工教师会会长

　　【证照】
　　‧仪表甲级技术士
　　‧仪表乙级技术士
　　‧工业电子丙级技术士监评
　　‧国际技能竞赛中华民国技能竞赛裁判

　　【着作】
　　‧Arduino自走车最佳入门与应用
　　‧Arduino最佳入门与应用
　　‧数位逻辑(含实习)总复习
　　‧8051入门轻松学第3版
　　‧电子学(含实习)满分总复习(上)(下)
　　‧CPLD数位逻辑设计实务
　　‧电子学实习I、II攻略本
　　‧基本电学I、II
　　‧8051入门轻松学第2版
　　‧基本电学I、II应考攻略手册
　　‧8051单晶片C语言设计实务第2版
　　‧8051单晶片设计实务—组合语言版
　　‧电子学I、II攻略本
　　‧数位逻辑实习
　　‧数位逻辑
　　‧电子学I、II
　　‧电子实习I、II
　　‧80x86组合语言
　　‧8051单晶片设计实务
　　‧计算机概论与微电脑实习考前指引
　　‧8051单晶片实作入门与应用
 

Chapter 01 物联网简介
Chapter 02 感知层之辨识技术
Chapter 03 感知层之感测技术
Chapter 04 蓝牙与 ZigBee 无线通讯技术
Chapter 05 Wi-Fi 无线通讯技术
Chapter 06 云端运算
Chapter 07 家庭智慧应用
附录A 实习材料表
附录B 名词索引
附录C 烧录 ATmega 开机启动程式

 

序

　　物联网（Internet of Things，简记IoT）一词最早是出现在1998 年由美国麻省理工学院Auto-ID 中心主任爱斯顿（Kevin Ashton）所提出的概念。因为网路基础建设完善与智慧型手机的普及，造就今日物联网的快速发展。所谓物联网是指在每个实体物品上装设感测器，使物品变得『有意识』而能够善解人意，并将所撷取的资料透过数据通讯的技术，将其连上网际网路（Internet）至云端（Cloud）来进行各种运算、识别、监视、控制等服务。物联网的应用范围十分广泛，由最接近个人应用的穿戴装置，到智慧家庭、智慧汽车、智慧交通、智慧工厂、智慧医疗、智慧城市、能源管理、生活商务等多个领域。其中『智慧家庭』领域的进入门槛较低，竞争也最为激烈，国内外科技大厂也积极投入研发照明、空调、门锁、影音设备及智慧喇叭等家庭联网技术，以提供各项家庭智慧应用。

　　本书为谁而写
　　『Arduino 物联网最佳入门与应用』是为一些对于现今当红的『智慧家庭』及『物联网』有兴趣，却又苦于没有足够知识、经验与技术能力去开发设计的学习者而编写。经由本书浅显易懂的图文解说，只要按图施工，保证一定成功。本书并不是一本Arduino 的基础入门书籍，如果读者有需要更加详细了解Arduino 硬体及软体的基础观念，以及常用周边模组的基础应用等。请参考本书作者的另一本着作『Arduino 最佳入门与应用』，相信可以给您最佳的解决方案。

　　本书如何编排
　　本书内容以『智慧家庭』为主轴，从物联网的基本概念、感知层的辨识及感测技术、网路层的蓝牙、ZigBee、Wi-Fi 等通讯技术，一直到应用层的云端运算、智慧插座、智慧照明等，逐步引领读者认识物联网的基本概念及其应用。全书有近百个实用的应用范例及练习，绝对是一本最实用的『物联网』入门与应用书籍。在本书中每章所需的软、硬体知识及相关技术都有详细图文解说与实做，读者可依自己的兴趣，适当安排阅读顺序，并且轻松组装完成具有个人特色的Arduino 智慧家庭应用。

　　本书学习资源
　　全书范例程式练习解答存在随书光碟中的INO 资料夹，使用Arduino IDE 开启草稿码，并且上传至Arduino 板中，就可以正确执行。全书所需的外挂函式库在随书光碟中的FUNC 资料夹，使用Arduino IDE 将其汇入程式库安装使用。全书所需的App 程式在随书光碟中的APP 资料夹，可直接使用手机安装使用。
 

评分☆☆☆☆☆

哇，看到這本《Arduino 物聯網最佳入門與應用：打造智慧家庭輕鬆學》的書名，我整個眼睛都亮起來了！身為一個對新科技充滿好奇，又有點擔心技術門檻太高的台灣讀者，這個書名根本就是為我量身打造的嘛！「最佳入門」這幾個字，真的讓人吃了定心丸，表示就算我對 Arduino 一竅不通，也能從零開始學起，不會感到挫折。而且「打造智慧家庭」這個應用方向，實在是太貼近生活了，我一直很嚮往能把家裡變得更聰明、更便利，像是自動開關燈、遠端控制家電、監測家中環境等等，但總覺得那些東西都好遙遠，需要很專業的知識。這本書直接點出了我的痛點，而且「輕鬆學」的承諾，更是讓我心動不已。我甚至可以想像，未來我可以在週末，不用跑去上什麼昂貴的實體課程，就能在家裡，跟著書裡的步驟，一步一步做出屬於自己的智慧家庭小裝置，那種成就感肯定爆棚！我腦中已經開始盤旋各種可能的應用了，或許可以先從簡單的感應器開始，像是光線感應，讓燈在天黑的時候自動亮起，或是溫度感應，控制冷氣的開啟。這本書如果能把這些基礎的概念，用非常淺顯易懂的方式講解清楚，並且提供實際可操作的範例，那我真的會非常非常感謝作者。我已經迫不及待想要翻開這本書，開始我的智慧家庭改造計畫了！

评分☆☆☆☆☆

這本《Arduino 物聯網最佳入門與應用：打造智慧家庭輕鬆學》的書名，對於我這種偶爾會追逐科技新趨勢，但又希望學習過程能紮實、有系統的讀者來說，非常有吸引力。「最佳入門」代表著它是一個不錯的起點，不會讓人一開始就望之卻步，而「應用」和「打造智慧家庭」則明確了學習的目標和方向，這對我這種喜歡學以致用的人來說很重要。我平常對電子學和程式設計都有一些基礎概念，但總覺得物聯網是一個更廣泛、更結合的概念，我希望這本書能幫助我打通任督二脈，將我已有的知識和新的物聯網概念串聯起來。我期待書中能有清晰的架構，從基礎的 Arduino 硬體介紹，到感測器的應用，再到無線通訊和雲端平台的串接，能夠逐步引導我完成一個完整的智慧家庭專案。例如，我可能會想學習如何利用 Arduino 搭配 Wi-Fi 模組，將家裡的燈光開關變成可以遠端控制的裝置，或者製作一個能夠自動記錄家中能源消耗的系統。我希望能透過這本書，理解物聯網的運作原理，並且能夠將這些知識應用到實際的生活中，讓我的家變得更加智慧、更加便利，甚至更節能。

评分☆☆☆☆☆

《Arduino 物聯網最佳入門與應用：打造智慧家庭輕鬆學》這本書的標題，聽起來就充滿了吸引力，尤其對於我們這種喜歡動手做、喜歡實驗的「玩家」來說。我平常就對電子零件、程式碼這些東西有點興趣，也知道 Arduino 是個很棒的平台，但對於如何將它「連結」到實際的「物聯網」應用，特別是「智慧家庭」這個主題，我一直沒有一個清晰的概念。書名中的「最佳入門」，讓我感覺這本書會是一個很好的起點，即使我可能還不是專家，也能找到適合自己的學習路徑。而「應用」的部分，更是直接點出了我最想知道的，也就是「能幹嘛」。我希望這本書不只教我怎麼接線、怎麼寫程式，更希望它能提供一些實際的專案，像是如何利用 Arduino 做出一個簡單的智慧門鈴，或者是一個能夠遠端監控家中溫濕度的裝置。我對「打造智慧家庭」的潛力感到非常興奮，想像著自己可以把家裡變成一個充滿科技感的空間，這絕對是一種很酷的體驗。我希望這本書能夠打破我對於物聯網的想像侷限，讓我看到更多可能性，並且激發我更多的創意。如果書中能有一些關於網路通訊、感測器數據分析的基礎概念，並且有實際操作的範例，那就更完美了。

评分☆☆☆☆☆

對於我這樣一個剛踏入社會，對新科技充滿憧憬，但又苦於沒有專業背景的年輕人來說，《Arduino 物聯網最佳入門與應用：打造智慧家庭輕鬆學》這本書的出現，簡直是個及時雨。我常常在網路上看到各種關於智慧家庭的介紹，覺得非常有趣，但總覺得那些東西離我好遙遠，需要花費大量的金錢和時間去學習。這本書的「入門」和「輕鬆學」的字眼，真的打動了我。我希望能透過這本書，學習到如何利用 Arduino 這個平台，自己動手做出一些小玩意，來體驗智慧家庭的便利。我對於「打造智慧家庭」的應用方向非常感興趣，我希望能學會如何利用感測器來監測家裡的狀況，例如，透過 Arduino 製作一個能偵測瓦斯洩漏的警報器，或者是一個能監測空氣品質的裝置。我希望能有具體的步驟和詳細的說明，讓我在實際操作過程中不會感到迷惘。我也期待書中能有一些關於如何將 Arduino 連接到網際網路的介紹，這樣我就可以實現遠端控制的功能，讓我的家變得更加智慧。如果書中能包含一些關於常見物聯網通訊協定的介紹，並且有實際的程式碼範例，那對我來說將會非常有幫助。

评分☆☆☆☆☆

這本《Arduino 物聯網最佳入門與應用：打造智慧家庭輕鬆學》，對我這個已經稍微接觸過一些程式設計，但對於物聯網和硬體結合還處於迷茫階段的讀者來說，簡直是雪中送炭。我一直覺得 Arduino 是一個很酷的東西，但總覺得它跟實際的應用，特別是那種能讓生活變得更方便的「物聯網」，之間好像隔著一層紗，不太確定該如何著手。書名中的「最佳入門」和「應用」這兩個詞，非常精準地捕捉了我目前的需求。我不需要那種非常學術、充滿數學公式的深度探討，我需要的是能夠實際動手做，並且能夠看到成果的指引。我對於「打造智慧家庭」這個部分特別感興趣，因為現在市面上有很多智慧家庭的產品，但價格都不太親民，而且有時候功能也不是那麼客製化。如果能透過 Arduino，自己DIY一些符合我需求的裝置，那不僅能省下不少錢，更能滿足我的個性化需求。我希望這本書能提供一些不同於市面上現有產品的創意想法，並且教導我如何將這些想法實現。例如，我一直想做一個能夠監測寵物活動的裝置，或者是一個能夠提醒我澆花的自動澆水系統。我期待這本書能夠引導我理解，如何將 Arduino 的感測器、執行器和無線通訊模組結合，進而實現這些有趣又實用的智慧家庭功能。