Ameba程式設計(基礎篇) (電子書)

Ameba程式設計(基礎篇) (電子書) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

曹永忠
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具體描述

  本書主要教導新手與初階使用者熟悉使用Ameba RTL8195AM開發闆,使用最基礎的數位輸齣、數位輸入、類比輸齣、類比輸入、網際網路連接、網際網路基礎應用…等等。
 
  Ameba RTL8195AM開發闆最強大的不隻是它簡單易學的開發工具,最強大的是它網路功能與簡單易學的模組函式庫,幾乎Maker想到應用於物聯網開發的東西,隻要透過眾多的周邊模組,都可以輕易的將想要完成的東西用堆積木的方式快速建立,而且Ameba RTL8195AM開發闆市售價格比原廠Arduino Yun或Arduino + Wifi Shield更具優勢,最強大的是這些周邊模組對應的函式庫,瑞昱科技有專職的研發人員不斷的支持,讓Maker不需要具有深厚的電子、電機與電路能力,就可以輕易駕禦這些模組。
深入探索:數位時代下的軟體架構與係統建置 一本關於現代軟體開發哲學、設計模式與高效能係統實踐的深度指南 在這波由數據與演算法驅動的數位浪潮中,軟體已不再是單純的工具,而是驅動商業、科學乃至日常生活的核心引擎。從複雜的金融交易係統到即時響應的物聯網(IoT)平颱,對高品質、可擴展且易於維護的軟體架構的需求日益迫切。《深入探索:數位時代下的軟體架構與係統建置》旨在為資深開發者、架構師以及技術領導者提供一套全麵的理論框架與實務操作指南,剖析當前業界領先的架構範式,並探討如何在快速變化的技術環境中,建構齣能夠抵禦時間考驗的穩健係統。 本書的目標讀者群不僅限於專精於特定程式語言的工程師,更麵嚮那些需要從宏觀角度理解軟體生態係統、做齣關鍵技術決策的決策者。我們將拋開對單一技術棧的依賴,轉而關注那些跨越技術鴻溝、歷久彌新的核心設計原則。 --- 第一部:奠定基礎——現代係統設計的基石 在深入探討複雜的微服務與分散式架構之前,我們必須重新審視軟體設計的基礎。本部分著重於構建一個堅實的理論基礎,確保讀者能夠清晰理解效能、可靠性與一緻性之間的權衡藝術。 第一章:從單體到分散式:演進的必然性與挑戰 本章詳細分析瞭軟體架構從傳統單體應用嚮分散式係統轉變的歷史動因。我們探討瞭單體架構的規模瓶頸(Scaling Bottlenecks),並引入瞭康威定律(Conway's Law)如何預示組織結構對係統設計的深刻影響。核心討論圍繞著分散式係統引入的四大挑戰:延遲(Latency)、一緻性(Consistency)、可用性(Availability)與容錯性(Fault Tolerance)。我們將透過經典案例,說明為何追求「絕對」的兩者皆不可得,從而引導讀者接受CAP定理(Consistency, Availability, Partition Tolerance)的現實約束。 第二章:效能剖析與瓶頸定位 效能優化並非盲目地增加硬體資源。本章深入探討瞭現代係統的效能剖析方法論。我們將詳細解析 I/O 操作(磁碟、網路、記憶體)的成本模型,探討作業係統層級的排程與記憶體管理如何影響應用層的響應時間。內容涵蓋: 延遲度量標準(Latency Metrics): 不僅限於平均值(Average),更著重於第95、99百分位數(Percentiles)的意義與應用。 負載與壓力測試的科學性: 如何設計真實反映生產環境負載的測試場景,並避免測試中的「人為」瓶頸。 資料結構與演算法在係統層級的影響: 在高併發場景下,選擇閤適的並行資料結構(Concurrent Data Structures)的重要性。 第三章:可靠性工程與容錯機製 係統失效是不可避免的。本章的核心在於如何設計齣能夠優雅地處理錯誤,並在故障中自我修復的係統。我們將深入探討以下關鍵技術: 隔離與降級(Isolation and Degradation): 服務熔斷(Circuit Breakers)、超載保護(Overload Protection)與非關鍵服務的漸進式降級策略。 異地備援與災難復原(DR): 主動/被動模式、跨區域部署的資料同步挑戰,以及RTO/RPO的實際設定。 健康檢查與自我療癒(Self-Healing): 結閤自動化工具,實現故障的自動隔離與服務的自動重啟或遷移。 --- 第二部:架構典範的深度解構 隨著基礎知識的鞏固,我們將進入當代主流架構模式的實戰分析,重點關注其設計哲學、優劣勢分析以及實施的最佳實踐。 第四章:微服務架構:解耦、部署與治理 微服務已成為大型應用程式的標準範式,但其複雜性亦隨之提升。本章全麵解析微服務生態係統的運作機製: 服務邊界劃分(Service Boundaries): 如何利用DDD(領域驅動設計)的「限界上下文」(Bounded Contexts)來閤理劃分服務,避免「分散式單體」(Distributed Monolith)。 服務間通訊(Inter-Service Communication): 同步(REST/gRPC)與異步(訊息佇列/事件串流)的選擇標準,以及如何管理Schema演進。 服務治理(Service Governance): 服務發現(Service Discovery)、負載均衡的進階配置,以及API Gateway在係統中的角色定位。 第五章:事件驅動架構(EDA)與資料一緻性的新視野 事件驅動架構是實現高響應性與解耦的強大工具。本章著重於如何將事件作為係統設計的核心原語(First-Class Citizen)。 訊息係統的選型與考量: 深入比較Kafka、RabbitMQ等訊息係統在持久性、吞吐量與傳輸語義(At-Least-Once, Exactly-Once)上的差異。 Saga模式與分散式事務: 處理跨服務的業務流程,如何在沒有傳統兩階段提交(2PC)的情況下,確保資料的最終一緻性(Eventual Consistency)。 事件溯源(Event Sourcing): 將狀態變更視為不可變事件序列的儲存方式,及其對審計、除錯和係統重構的深遠影響。 第六章:無伺服器(Serverless)與功能即服務(FaaS)的權衡 無伺服器計算極大地簡化瞭運維,但也帶來瞭新的架構考量。本章分析瞭FaaS的特性,包括冷啟動(Cold Start)的優化、狀態管理(Statelessness)的挑戰,以及如何將其與傳統容器化服務(如Kubernetes)混閤部署,實現成本與效能的最佳平衡。 --- 第三部:資料層的精細化管理 資料是現代係統的命脈。本部分將探討如何根據不同業務場景選擇最閤適的資料儲存技術,以及如何在大數據量下維持資料的可用性與查詢效能。 第七章:Polyglot持久性:資料庫的異構世界 「為每個任務選擇閤適的工具」是分散式係統的信條之一。我們將分析主流的NoSQL資料庫範疇: 鍵值儲存(Key-Value Stores): 適用場景與快取策略(如Redis Cluster的應用)。 文件資料庫(Document Databases): 如何設計靈活的Schema以適應快速變化的業務需求。 圖資料庫(Graph Databases): 處理複雜關係網路的優勢,適用於推薦係統、社交網路等場景。 時間序列資料庫(TSDB): 專門針對監控、日誌和IoT數據的優化。 第八章:資料庫的擴展技術:分區與複製 當單個資料庫節點無法承載負載時,擴展變得至關重要。本章詳細介紹水平擴展(Sharding)的實施細節,包括: 分區策略(Sharding Keys): 如何選擇分區鍵以避免熱點(Hotspots)和資料傾斜(Data Skew)。 一緻性雜湊(Consistent Hashing): 在動態節點增減時,如何最小化數據遷移。 異步複寫(Asynchronous Replication)與讀取擴展: 實施主從(Master-Slave)或多主(Multi-Master)架構時的數據同步挑戰與解決方案。 --- 第四部:運維、安全與未來趨勢 一個設計優良的係統,必須能夠被有效監控、安全運行,並且具備持續演進的能力。 第九章:可觀察性(Observability)的實踐 從「監控」(Monitoring)到「可觀察性」的轉變,要求係統不僅要報告健康狀況,還要能解釋「為什麼」發生瞭某個行為。本章探討可觀察性的三大支柱: 日誌聚閤(Logging): 結構化日誌的設計與集中化管理。 指標(Metrics): 黃金訊號(The Four Golden Signals)的應用與Prometheus等工具的實戰。 分散式追蹤(Distributed Tracing): 如何使用Jaeger或Zipkin等工具,追蹤單一請求在複雜微服務網路中的完整路徑,從而精確定位延遲點。 第十章:安全架構與零信任模型 在分散式環境中,信任邊界消失瞭。本章介紹現代安全實踐,特別是零信任(Zero Trust)原則在微服務中的體現: 身份驗證與授權: OAuth 2.0、OpenID Connect的應用,以及使用JWT(JSON Web Tokens)在服務間傳遞安全上下文。 傳輸層安全: mTLS(Mutual TLS)在服務網格(Service Mesh)中的自動化部署,確保服務間通信的加密與身份驗證。 秘密管理(Secrets Management): 使用Vault或其他專用工具安全地管理資料庫密碼、API Key等敏感資訊。 總結:麵嚮未來架構的思維模式 本書的結尾,將總結核心的設計哲學:擁抱複雜性,透過抽象來管理它;設計時考慮部署,部署時考慮運維。我們鼓勵讀者將這些原理視為一套工具箱,而非僵化的規則,隨時準備應對下一個技術世代的挑戰。這不僅是一本技術手冊,更是一份引導您在不斷變化的軟體世界中保持領先地位的思維指南。

著者信息

作者簡介
 
曹永忠 (Yung-Chung Tsao)
 
  國立中央大學資訊管理學係博士,目前在國立暨南國際大學電機工程學係與國立高雄科技大學商務資訊應用係兼任助理教授與自由作傢,專注於軟體工程、軟體開發與設計、物件導嚮程式設計、物聯網係統開發、Arduino開發、嵌入式係統開發。長期投入資訊係統設計與開發、企業應用係統開發、軟體工程、物聯網係統開發、軟硬體技術整閤等領域,並持續發錶作品及相關專業著作。
 
  Email:prgbruce@gmail.com
  Line ID:dr.brucetsao WeChat:dr_brucetsao
  作者網站:www.cs.pu.edu.tw/~yctsao/myprofile.php
  臉書社群(Arduino.Taiwan)www.facebook.com/groups/Arduino.Taiwan/
  Github網站:github.com/brucetsao/
  原始碼網址:github.com/brucetsao/ESP_Bulb 
 
許智誠(Chih-Cheng Hsu)
 
  美國加州大學洛杉磯分校(UCLA)資訊工程係博士,曾任職於美國IBM等軟體公司多年,現任教於中央大學資訊管理學係專任副教授,主要研究為軟體工程、設計流程與自動化、數位教學、雲端裝置、多層式網頁係統、係統整閤、金融資料探勘、Python建置(金融)資料探勘係統。
 
  Email: khsu@mgt.ncu.edu.tw
  作者網頁:www.mgt.ncu.edu.tw/~khsu/
 
蔡英德 (Yin-Te Tsai)
 
  國立清華大學資訊科學博士,目前是靜宜大學資訊傳播工程學係教授,靜宜大學資訊學院院長及靜宜大學人工智慧創新應用研發中心主任。曾擔任颱灣資訊傳播學會理事長,颱灣國際計算器程式競賽暨檢定學會理事,颱灣演算法與計算理論學會理事、監事。主要研究為演算法設計與分析、生物資訊、軟體開發、智慧計算與應用。
 
  Email:yttsai@pu.edu.tw
  作者網頁:www.csce.pu.edu.tw/people/bio.php?PID=6#personal_writing
 
吳佳駿 (Chia-Chun Wu)
 
  國立中興大學資訊科學與工程學係博士,現任教於國立金門大學工業工程與管理學係專任助理教授,目前兼任國立金門大學計算機與網路中心資訊網路組組長,主要研究為軟體工程與應用、行動裝置程式設計、物件導嚮程式設計、網路程式設計、動態網頁資料庫、資訊安全與管理。
  
  Email: ccwu0918@nqu.edu.tw

圖書目錄

自序
 
物聯網係列
基礎IO篇
控製LED燈泡
發光二極體
控製發光二極體發光
控製雙色LED燈泡
雙色發光二極體
控製雙色發光二極體發光
章節小結
網路篇
取得自身網路卡編號
取得自身網路卡編號實驗材料
取得環境可連接之無線基地颱
取得環境可連接之無線基地颱實驗材料
連接無線基地颱
連接無線基地颱實驗材料
連接網際網路
連接網際網路實驗材料
透過安全連線連接網際網路
透過安全連線連接網際網路實驗材料
章節小結
網路進階篇
建立簡單的網頁伺服器
建立簡單的網頁伺服器實驗材料
透過燈號指示網頁伺服器連線中
透過燈號指示網頁伺服器連線中實驗材料
切換開發版為無線基地颱
切換開發版為無線基地颱實驗材料
以無線基地颱模式建立網頁伺服器
以無線基地颱模式建立網頁伺服器實驗材料
透過網際網路取得即時時間
連接無線基地颱實驗材料
透過網際網路取得即時日期與時間
連接無線基地颱實驗材料
章節小結
進階IO篇
使用按鈕控製發光二極體明滅
使用按鈕控製發光二極體明滅實驗材料
使用光敏電阻控製發光二極體發光強度
使用光敏電阻控製發光二極體發光強度實驗材料
使用麥剋風模組控製發光二極體發光強度
使用麥剋風模組控製發光二極體發光強度實驗材料
章節小結
本書總結
作者介紹
附錄
Ameba RTL8195AM腳位圖
Ameba RTL8195AM更新韌體按鈕圖
Ameba RTL8195AM 更換DAP Firmware
Ameba RTL8195AM 安裝驅動程式
Ameba RTL8195AM使用多組UART
Ameba RTL8195AM使用多組I2C
參考文獻

圖書序言

  • ISBN:9786263320680
  • EISBN:9786263322608
  • 規格:普通級 / 初版
  • 齣版地:颱灣
  • 檔案格式:EPUB固定版型
  • 建議閱讀裝置:平闆
  • TTS語音朗讀功能:無
  • 檔案大小:23.0MB

圖書試讀

 
  Ameba RTL8195AM係列的書是我齣版至今四年多,齣書量也破九十本大關,專為瑞昱科技的Ameba RTL8195AM開發闆謝的第一本教學書籍,當初齣版電子書是希望能夠在教育界開一門Maker自造者相關的課程,沒想到一寫就已過四年,繁簡體加起來的齣版數也已也破九十本的量,這些書都是我學習當一個Maker纍積下來的成果。
 
  這本書可以說是我的書另一個裏程碑,之前都是以專案為主,以我設計的產品或逆嚮工程展開的產品重新實作,但是筆者發現,很多學子的程度對一個產品專案開發,仍是心有餘、力不足,所以筆者鑑於如此,迴頭再寫基礎感測器係列與程式設計係列,希望透過這些基礎能力的書籍,來培養學子基礎程式開發的能力,等基礎紮穩之後,麵對更難的產品開發或物聯網係統開發,有能遊刃有餘。
 
  目前許多學子在學習程式設計之時,恐怕最不能瞭解的問題是,我為何要寫九九乘法錶、為何要寫遞迴程式,為何要寫成函式型式…等等疑問,隻因為在學校的學子,學習程式是為瞭可以瞭解『撰寫程式』的邏輯,並訓練且建立如何運用程式邏輯的能力,解譯現實中麵對的問題。然而現實中的問題往往太過於複雜,授課的老師無法有多餘的時間與資源去解釋現實中複雜問題,期望能將現實中複雜問題淬鍊成邏輯上的思路,加以訓練學生其解題思路,但是眾多學子宥於現實問題的睏惑,無法單純用純粹的解題思路來進行學習與訓練,反而以現實中的複雜來反駁老師教學太過學理,沒有實務上的應用為由,拒絕深入學習,這樣的情形,反而自己造成瞭學習上的障礙。
本係列的書籍,針對目前學習上的盲點,希望讀者從感測器元件認識、、使用、應用到產品開發,一步一步漸進學習,並透過程式技巧的模仿學習,來降低係統龐大產生大量程式與複雜程式所需要瞭解的時間與成本,透過固定需求對應的程式攥寫技巧模仿學習,可以更快學習單晶片開發與C語言程式設計,進而有能力開發齣原有產品,進而改進、加強、創新其原有產品固有思維與架構。如此一來,因為學子們進行『重新開發產品』過程之中,可以很有把握的瞭解自己正在進行什麼,對於學習過程之中,透過實務需求導引著開發過程,可以讓學子們讓實務產齣與邏輯化思考產生關連,如此可以一掃過去陰霾,更踏實的進行學習。
 
  這四年多以來的經驗分享,逐漸在這群學子身上看到發芽,開始成長,覺得Maker的教育方式,極有可能在未來成為教育的主流,相信我每日、每月、每年不斷的努力之下,未來Maker的教育、推廣、普及、成熟將指日可待。
 
  最後,請大傢可以加入Maker的Open Knowledge的行列。
 
曹永忠 於貓咪樂園

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