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Arduino技术内幕

作者: [美] Dale Wheat 著 , 翁恺译

出版社: 人民邮电出版社

出版时间: 2013-03

版次: 1

ISBN: 9787115311924

定价: 69.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 319页

字数: 490千字

正文语种: 简体中文

原版书名: Arduino internals

丛书: 图灵程序设计丛书

分类: 计算机与互联网

　　也许你曾想自制一个自动装置，用它为可爱的盆栽自动浇水，或者为居室自动调温调湿？也许你曾想自行设计开发小游戏，比如贪吃蛇、打地鼠？也许你更喜欢制作自动机器人或智能小车？也许，你只是想更多展示自己的奇思妙想，享受DIY过程中创造的乐趣。如果确实如此，你一定要了解Arduino，它是打造炫酷作品的“魔盒”。
　　Arduino是一款方便灵活、易于上手的开源软硬件平台，主要由简单易用的电路板以及一个软件开发环境组成，既可以用于开发可独立运行、可互动的电子作品，也可以用于开发与PC相连的外围装置，而这些装置还能够与PC软件（如Flash、Max/Msp、Director和Processing等）交互。它允许复制、重新设计和改装，是艺术家、设计师、爱好者和对于“互动”感兴趣者发挥聪明才智的好工具。
　　Dale Wheat曾两次担任DPRG主席，对于Arduino板的工作原理、优势因素及其组件的可能替代方案都了如指掌，通过本书全面深入探讨了Arduino开发。本书涵盖大量示例作品和练习，希望借由对“LED闪灯”、“LED照明”、“数字钟”以及“自动机器人”的设计与实现传达Arduino的设计、使用和改装技术，为Arduino技术爱好者和使用者奉上一道大餐。通读《Arduino技术内幕》，你不仅将深入了解Arduino并学会设计优秀的Arduino硬件，还将掌握正确的设计原则、编程技巧和编程风格。
　　《图灵程序设计丛书：Arduino技术内幕》内容：
　　用新的、更强大的功能元素替代Arduino板的组件；
　　构建全新的Arduino板；
　　构建自己的外设和盾板；
　　面向自己的Arduino设备优化代码和现有库；
　　代码优化及验证优化的测量技术；
　　实现Arduino与其他设备的“对话”。
　　Dale Wheat，，专门研究电子学和嵌入式系统并传授电子学、单片机和焊接技术方面的知识，多次在技术类杂志和业余爱好者喜闻乐见的杂志（包括Circuit Cellar、MAKE和Elektor）上发表文章。另外，他还在个人网站dalewheat.com上销售自己设计和DIY的电子元件。全职写作之前，他曾作为计算机程序员和系统分析师为IBM、MCI和GTE（已并入Verizon）等公司提供咨询服务。另外，他还著有Building Your Own Electronics Lab： A Guide to Setting Up Your Own Gadget Workshop一书。
第1章　硬件
1.1 　什么是Arduino
1.2 　Arduino Uno
1.2.1 　处理器
1.2.2 　串口
1.2.3 　电源
1.2.4 　扩展插座
1.2.5 　盾板
1.3 　Arduino Mega 2560
1.4 　之前的硬件
1.4.1 　Arduino Serial
1.4.2 　Arduino USB
1.4.3 　Arduino Extreme
1.4.4 　Arduino Nuova Generazione（新一代）
1.4.5 　Arduino Diecimila
1.4.6 　Arduino Duemilanove
1.4.7 　Arduino Mega
1.5 　谁在做Arduino
1.5.1 　正式许可的产品
1.5.2 　其他人
1.6 　自己做Arduino
1.6.1 　Arduino印刷电路板
1.6.2 　面包板Arduino
1.7 　小结
第2章　软件
2.1 　主机和目标机
2.2 　一步步来
2.2.1 　第一步：写代码
2.2.2 　第二步：编译代码
2.2.3 　第三步：给芯片编程
2.2.4 　第四步：测试和调试
2.2.5 　第五步：重复
2.3 　半自动化
2.4 　更进一步
2.5 　小结
第3章　Atmel AVR
3.1 　起源
3.2 　AVR芯片家族
3.3 　若有疑问：芯片器件手册
3.4 　芯片封装
3.4.1 　双列直插（DIP）
3.4.2 　表面安装器件（SMD）
3.4.3 　多出来的引脚
3.5 　管脚定义
3.6 　AVR内核
3.6.1 　时钟源
3.6.2 　地址空间
3.6.3 　指令集
3.7 　片内外围设备
3.7.1 　通用输入/输出（I/O）
3.7.2 　外部中断
3.7.3 　定时器/计数器
3.7.4 　USART
3.7.5 　两线串行接口（TWI），即I2C
3.7.6 　模拟输入
3.8 　小结
第4章　支持硬件
4.1 　电路图
4.1.1 　元件类型
4.1.2 　元件编号
4.1.3 　元件值
4.1.4 　元件值误差
4.1.5 　元件的其他参数
4.1.6 　连接
4.2 　给电路板供电
4.2.1 　柱式电源插座
4.2.2 　输入电源调节
4.2.3 　稳压器
4.2.4 　电源电路的演变
4.3 　串口
4.4 　处理器
4.4.1 　功耗
4.4.2 　I/O驱动能力
4.4.3 　-RESET信号
4.4.4 　时间基准
4.4.5 　去耦电容
4.4.6 　闪灯
4.5 　扩展空间
4.6 　结构外形
4.7 　通用串行总线（USB）：信号加电源
4.8 　小结
第5章　Arduino软件
5.1 　开源软件
5.2 　多平台支持
5.3 　Arduino的传承与发展
5.4 　软件安装
5.5 　实践
5.6 　用户界面
5.6.1 　File（文件）菜单
5.6.2 　Edit（编辑）菜单和Edit关联菜单
5.6.3 　Sketch（程序）菜单
5.6.4 　Tools（工具）菜单
5.6.5 　Help（帮助）菜单
5.7 　小结
第6章　优化
6.1 　可行性
6.2 　压缩闪灯程序
6.2.1 　闪烁是如何实现的
6.2.2 　衡量节省空间的优化措施
6.2.3 　代码分析
6.2.4 　没有pinMode()的生活
6.2.5 　缩写和简语
6.2.6 　二进制写法
6.2.7 　深入分析
6.2.8 　轻松翻转
6.2.9 　进一步精简
6.2.10 　更有效地"浪费时间"
6.2.11 　更低级别的代码
6.3 　用简单的串口通信来节省空间
6.3.1 "Hello， world！"做了什么
6.3.2 　写配置寄存器
6.3.3 　发送数据
6.3.4 　一串字符
6.3.5 　输出数字
6.4 　节省SRAM
6.4.1 　测量要用的SRAM
6.4.2 　最小裸机
6.4.3 　内存分区
6.4.4 　变量的位置
6.4.5 　使用恰当的数据类型
6.4.6 　再探字符串
6.5 　低功耗，还是高速度？
6.6 　电子测量
6.6.1 　用Arduino做测试仪器
6.6.2 　尽可能快
6.6.3 　让它慢下来
6.6.4 　进一步降低功耗
6.7 　小结
第7章　硬件加软件
7.1 　可用的外围设备
7.1.1 　串口
7.1.2 　通用数字输入输出
7.1.3 　定时器和计数器
7.1.4 　脉宽调制（PWM）输出
7.1.5 　模拟输入
7.1.6 　外部中断
7.1.7 　中断手册
7.2 　小结
第8章　示例作品
8.1 　不只是闪烁的LED：从简单开始
8.1.1 　足够慢
8.1.2 　基本完成优化的六通道调光器
8.1.3 　变暗了
8.2 　闪烁LED的其他用处
8.2.1 　红外遥控
8.2.2 　TV-B-Gone
8.3 　许多闪烁的LED
8.3.1 　一个直接驱动的例子
8.3.2 　用LED驱动器直接驱动
8.3.3 　多路复用技术
8.4 　数字钟
8.4.1 　精度
8.4.2 　用户界面
8.4.3 　其他功能
8.5 　小结
第9章　项目管理
9.1 　文档
9.1.1 　源代码注释
9.1.2 　空格
9.1.3 　按你的意思编程，按你的代码解释
9.1.4 　自动文档编制
9.1.5 　写给你的"读者"看
9.1.6 　硬件文档
9.1.7 　再进一步
9.2 　团队工作和协同开发
9.2.1 　博客
9.2.2 　论坛
9.2.3 　维基
9.2.4 　修订控制系统
9.2.5 　关于修订版号和版本号的说明
9.2.6 　放作品的网站
9.3 　选择许可方式
9.3.1 　专利和商标
9.3.2 　版权
9.3.3 　开源
9.3.4 　公共域
9.4 　小结
第10章　硬件设计
10.1 　了解硬件
10.1.1 　必须要有的东西
10.1.2 　想要有的东西
10.2 　红外接近传感器
10.2.1 　一个简易原型
10.2.2 　一些简单的改进
10.2.3 　印制电路板
10.2.4 　PCB布局技术
10.2.5 　第一次尝试
10.2.6 　更小的版本
10.2.7 　连接
10.3 　自己定制的Arduino
10.3.1 　兼容现有Arduino和盾板
10.3.2 　电源的可能选择
10.3.3 　处理器选择
10.3.4 　还有什么？
10.4 　设计用的软件
10.4.1 　CadSoft EAGLE
10.4.2 　EAGLE 贴士
10.5 　小结
第11章　软件设计
11.1 　Arduino高级话题
11.1.1 　写Arduino库
11.1.2 　备选内核
11.2 　不用Arduino
11.2.1 　再探Bare Metal
11.2.2 　其他开发环境
11.3 　小结
第12章　组网
12.1 　点对点组网
12.1.1 　通过串口交谈
12.1.2 　Arduino间的对话
12.2 　MIDI：乐器数字接口
12.3 　互联网
12.4 　小结
第13章　更多示例作品
13.1 　一个自动机器人
13.2 　电源
13.3 　动作控制
13.4 　传感器
13.4.1 　光敏传感器
13.4.2 　接触传感器
13.4.3 　非接触传感器
13.4.4 　声音传感器
13.4.5 　指示器、控制器和其他形式的通信
13.5 　控制系统
13.5.1 　开环系统
13.5.2 　闭环系统
13.6 　示例机器人作品
13.6.1 　一个练习机器人
13.6.2 　下一个机器人
13.6.3 　你的终极机器人
13.7 　小结
内容简介:
　　也许你曾想自制一个自动装置，用它为可爱的盆栽自动浇水，或者为居室自动调温调湿？也许你曾想自行设计开发小游戏，比如贪吃蛇、打地鼠？也许你更喜欢制作自动机器人或智能小车？也许，你只是想更多展示自己的奇思妙想，享受DIY过程中创造的乐趣。如果确实如此，你一定要了解Arduino，它是打造炫酷作品的“魔盒”。
　　Arduino是一款方便灵活、易于上手的开源软硬件平台，主要由简单易用的电路板以及一个软件开发环境组成，既可以用于开发可独立运行、可互动的电子作品，也可以用于开发与PC相连的外围装置，而这些装置还能够与PC软件（如Flash、Max/Msp、Director和Processing等）交互。它允许复制、重新设计和改装，是艺术家、设计师、爱好者和对于“互动”感兴趣者发挥聪明才智的好工具。
　　Dale Wheat曾两次担任DPRG主席，对于Arduino板的工作原理、优势因素及其组件的可能替代方案都了如指掌，通过本书全面深入探讨了Arduino开发。本书涵盖大量示例作品和练习，希望借由对“LED闪灯”、“LED照明”、“数字钟”以及“自动机器人”的设计与实现传达Arduino的设计、使用和改装技术，为Arduino技术爱好者和使用者奉上一道大餐。通读《Arduino技术内幕》，你不仅将深入了解Arduino并学会设计优秀的Arduino硬件，还将掌握正确的设计原则、编程技巧和编程风格。
　　《图灵程序设计丛书：Arduino技术内幕》内容：
　　用新的、更强大的功能元素替代Arduino板的组件；
　　构建全新的Arduino板；
　　构建自己的外设和盾板；
　　面向自己的Arduino设备优化代码和现有库；
　　代码优化及验证优化的测量技术；
　　实现Arduino与其他设备的“对话”。
作者简介:
　　Dale Wheat，，专门研究电子学和嵌入式系统并传授电子学、单片机和焊接技术方面的知识，多次在技术类杂志和业余爱好者喜闻乐见的杂志（包括Circuit Cellar、MAKE和Elektor）上发表文章。另外，他还在个人网站dalewheat.com上销售自己设计和DIY的电子元件。全职写作之前，他曾作为计算机程序员和系统分析师为IBM、MCI和GTE（已并入Verizon）等公司提供咨询服务。另外，他还著有Building Your Own Electronics Lab： A Guide to Setting Up Your Own Gadget Workshop一书。
目录:
第1章　硬件
1.1 　什么是Arduino
1.2 　Arduino Uno
1.2.1 　处理器
1.2.2 　串口
1.2.3 　电源
1.2.4 　扩展插座
1.2.5 　盾板
1.3 　Arduino Mega 2560
1.4 　之前的硬件
1.4.1 　Arduino Serial
1.4.2 　Arduino USB
1.4.3 　Arduino Extreme
1.4.4 　Arduino Nuova Generazione（新一代）
1.4.5 　Arduino Diecimila
1.4.6 　Arduino Duemilanove
1.4.7 　Arduino Mega
1.5 　谁在做Arduino
1.5.1 　正式许可的产品
1.5.2 　其他人
1.6 　自己做Arduino
1.6.1 　Arduino印刷电路板
1.6.2 　面包板Arduino
1.7 　小结
第2章　软件
2.1 　主机和目标机
2.2 　一步步来
2.2.1 　第一步：写代码
2.2.2 　第二步：编译代码
2.2.3 　第三步：给芯片编程
2.2.4 　第四步：测试和调试
2.2.5 　第五步：重复
2.3 　半自动化
2.4 　更进一步
2.5 　小结
第3章　Atmel AVR
3.1 　起源
3.2 　AVR芯片家族
3.3 　若有疑问：芯片器件手册
3.4 　芯片封装
3.4.1 　双列直插（DIP）
3.4.2 　表面安装器件（SMD）
3.4.3 　多出来的引脚
3.5 　管脚定义
3.6 　AVR内核
3.6.1 　时钟源
3.6.2 　地址空间
3.6.3 　指令集
3.7 　片内外围设备
3.7.1 　通用输入/输出（I/O）
3.7.2 　外部中断
3.7.3 　定时器/计数器
3.7.4 　USART
3.7.5 　两线串行接口（TWI），即I2C
3.7.6 　模拟输入
3.8 　小结
第4章　支持硬件
4.1 　电路图
4.1.1 　元件类型
4.1.2 　元件编号
4.1.3 　元件值
4.1.4 　元件值误差
4.1.5 　元件的其他参数
4.1.6 　连接
4.2 　给电路板供电
4.2.1 　柱式电源插座
4.2.2 　输入电源调节
4.2.3 　稳压器
4.2.4 　电源电路的演变
4.3 　串口
4.4 　处理器
4.4.1 　功耗
4.4.2 　I/O驱动能力
4.4.3 　-RESET信号
4.4.4 　时间基准
4.4.5 　去耦电容
4.4.6 　闪灯
4.5 　扩展空间
4.6 　结构外形
4.7 　通用串行总线（USB）：信号加电源
4.8 　小结
第5章　Arduino软件
5.1 　开源软件
5.2 　多平台支持
5.3 　Arduino的传承与发展
5.4 　软件安装
5.5 　实践
5.6 　用户界面
5.6.1 　File（文件）菜单
5.6.2 　Edit（编辑）菜单和Edit关联菜单
5.6.3 　Sketch（程序）菜单
5.6.4 　Tools（工具）菜单
5.6.5 　Help（帮助）菜单
5.7 　小结
第6章　优化
6.1 　可行性
6.2 　压缩闪灯程序
6.2.1 　闪烁是如何实现的
6.2.2 　衡量节省空间的优化措施
6.2.3 　代码分析
6.2.4 　没有pinMode()的生活
6.2.5 　缩写和简语
6.2.6 　二进制写法
6.2.7 　深入分析
6.2.8 　轻松翻转
6.2.9 　进一步精简
6.2.10 　更有效地"浪费时间"
6.2.11 　更低级别的代码
6.3 　用简单的串口通信来节省空间
6.3.1 "Hello， world！"做了什么
6.3.2 　写配置寄存器
6.3.3 　发送数据
6.3.4 　一串字符
6.3.5 　输出数字
6.4 　节省SRAM
6.4.1 　测量要用的SRAM
6.4.2 　最小裸机
6.4.3 　内存分区
6.4.4 　变量的位置
6.4.5 　使用恰当的数据类型
6.4.6 　再探字符串
6.5 　低功耗，还是高速度？
6.6 　电子测量
6.6.1 　用Arduino做测试仪器
6.6.2 　尽可能快
6.6.3 　让它慢下来
6.6.4 　进一步降低功耗
6.7 　小结
第7章　硬件加软件
7.1 　可用的外围设备
7.1.1 　串口
7.1.2 　通用数字输入输出
7.1.3 　定时器和计数器
7.1.4 　脉宽调制（PWM）输出
7.1.5 　模拟输入
7.1.6 　外部中断
7.1.7 　中断手册
7.2 　小结
第8章　示例作品
8.1 　不只是闪烁的LED：从简单开始
8.1.1 　足够慢
8.1.2 　基本完成优化的六通道调光器
8.1.3 　变暗了
8.2 　闪烁LED的其他用处
8.2.1 　红外遥控
8.2.2 　TV-B-Gone
8.3 　许多闪烁的LED
8.3.1 　一个直接驱动的例子
8.3.2 　用LED驱动器直接驱动
8.3.3 　多路复用技术
8.4 　数字钟
8.4.1 　精度
8.4.2 　用户界面
8.4.3 　其他功能
8.5 　小结
第9章　项目管理
9.1 　文档
9.1.1 　源代码注释
9.1.2 　空格
9.1.3 　按你的意思编程，按你的代码解释
9.1.4 　自动文档编制
9.1.5 　写给你的"读者"看
9.1.6 　硬件文档
9.1.7 　再进一步
9.2 　团队工作和协同开发
9.2.1 　博客
9.2.2 　论坛
9.2.3 　维基
9.2.4 　修订控制系统
9.2.5 　关于修订版号和版本号的说明
9.2.6 　放作品的网站
9.3 　选择许可方式
9.3.1 　专利和商标
9.3.2 　版权
9.3.3 　开源
9.3.4 　公共域
9.4 　小结
第10章　硬件设计
10.1 　了解硬件
10.1.1 　必须要有的东西
10.1.2 　想要有的东西
10.2 　红外接近传感器
10.2.1 　一个简易原型
10.2.2 　一些简单的改进
10.2.3 　印制电路板
10.2.4 　PCB布局技术
10.2.5 　第一次尝试
10.2.6 　更小的版本
10.2.7 　连接
10.3 　自己定制的Arduino
10.3.1 　兼容现有Arduino和盾板
10.3.2 　电源的可能选择
10.3.3 　处理器选择
10.3.4 　还有什么？
10.4 　设计用的软件
10.4.1 　CadSoft EAGLE
10.4.2 　EAGLE 贴士
10.5 　小结
第11章　软件设计
11.1 　Arduino高级话题
11.1.1 　写Arduino库
11.1.2 　备选内核
11.2 　不用Arduino
11.2.1 　再探Bare Metal
11.2.2 　其他开发环境
11.3 　小结
第12章　组网
12.1 　点对点组网
12.1.1 　通过串口交谈
12.1.2 　Arduino间的对话
12.2 　MIDI：乐器数字接口
12.3 　互联网
12.4 　小结
第13章　更多示例作品
13.1 　一个自动机器人
13.2 　电源
13.3 　动作控制
13.4 　传感器
13.4.1 　光敏传感器
13.4.2 　接触传感器
13.4.3 　非接触传感器
13.4.4 　声音传感器
13.4.5 　指示器、控制器和其他形式的通信
13.5 　控制系统
13.5.1 　开环系统
13.5.2 　闭环系统
13.6 　示例机器人作品
13.6.1 　一个练习机器人
13.6.2 　下一个机器人
13.6.3 　你的终极机器人
13.7 　小结

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