Arduino程序设计基础 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:北京航空航天大学出版社出版

作者:陈吕洲

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2014-1

价格:39

装帧:平装

isbn号码:9787512413399

丛书系列:

图书标签:

Arduino
Arduino程序设计基础
编程
计算机
硬件
本书非常不错。适合软件硬件爱好者学习。
入门基础
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Arduino
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具体描述

Arduino不仅仅是全球最流行的开源硬件，也是一个优秀的硬件开发平台，更是硬件开发的趋势。Arduino简单的开发方式使得开发者更关注创意与实现，更快的完成自己的项目开发，大大节约了学习的成本，缩短了开发的周期。

因为Arduino的种种优势，越来越多的专业硬件开发者已经或开始使用Arduino来开发他们的项目、产品；越来越多的软件开发者使用Arduino进入硬件、物联网等开发领域；大学里，自动化、软件，甚至艺术专业，也纷纷开展了Arduino相关课程。

笔者2008年开始接触Arduino，被Arduino的简单易用所吸引，后创建ArduinoCN中文社区，致力于Arduino教学与推广。现从事硬件开发工作，在工作中也经常使用Arduino做开发，积累了一定经验。

本书即是笔者将过去撰写的Arduino相关教程与自身开发经验整理而成，主要针对大学Arduino教学实验编写，亦可用于相关开发人员及爱好者入门学习。

本书体系结构清晰，内容丰富，涵盖Arduino基础知识及高级应用，中途穿插简单项目制作，用于巩固知识与扩展提高，同时提供了常用API参考，方便读者实践时查阅。

好的，这是一本关于嵌入式系统软件开发与实践的图书简介，内容聚焦于通用编程范式、硬件交互底层逻辑、高级软件架构设计以及现代工具链应用，力求为读者提供超越特定微控制器平台的深层理解。 --- 嵌入式系统软件开发与实践：从底层驱动到高效能应用内容概要：本书深入探讨了现代嵌入式系统软件的设计、实现与优化，旨在培养读者构建健壮、高效、可维护的固件的能力。我们不局限于单一的微控制器架构或特定的开发板，而是将重点放在跨平台的通用嵌入式软件工程原理上。全书围绕如何将软件工程的先进实践（如模块化、抽象层设计、版本控制、测试驱动开发）有效地应用于资源受限的环境中展开。第一部分：嵌入式软件基础与底层交互本部分着重于建立坚实的底层软件基础，这是所有复杂嵌入式应用得以运行的基石。第一章：微控制器架构概览与汇编基础深入分析主流微控制器（如Cortex-M系列、RISC-V核心）的存储器映射、流水线结构和寄存器组。本章将介绍底层汇编语言在初始化、上下文切换和性能瓶颈分析中的关键作用。重点讨论内存保护单元（MPU）的基本配置和工作原理，为后续的实时操作系统（RTOS）和内存管理打下基础。第二章：C语言在嵌入式环境中的精妙运用探讨C语言特有的陷阱与优化技巧。详细剖析`volatile`关键字的精确语义，处理位域（Bit-fields）的最佳实践，以及结构体对齐（Padding）对内存效率的影响。引入指针运算的安全性校验机制，并讲解如何使用`const`和`static`限定符来提高代码的可预测性和模块隔离性。第三章：驱动层设计与硬件抽象层（HAL）的构建本章是软件与硬件连接的核心。我们将设计一套健壮的硬件抽象层（HAL），它能有效隔离应用层代码与特定芯片寄存器操作。内容包括： 1. 通用GPIO接口设计：如何用统一的API控制不同厂商的引脚配置（输入、输出、上拉/下拉）。 2. 异步通信协议栈的实现：深入UART、SPI、I2C的总线仲裁机制和错误恢复策略。不再是简单的库调用，而是从时序图角度剖析数据的发送与接收流程。 3. 时钟与定时器管理：讲解脉冲宽度调制（PWM）的精度控制，以及如何利用硬件定时器实现高精度时间基准。第二部分：实时性、并发性与系统服务嵌入式系统往往要求高实时性和可靠性。本部分将重点介绍如何利用软件技术来管理并发和确保时间约束的满足。第四章：实时操作系统（RTOS）核心原理本书不直接教授特定RTOS的API，而是深入剖析内核机制。主题包括：任务调度算法详解：详述固定优先级抢占式调度、轮转调度以及多核（SMP）环境下的负载均衡挑战。任务间通信（IPC）原语：深入分析信号量、互斥锁（Mutex）的实现细节、优先级反转问题（Priority Inversion）的识别与规避。内存管理在RTOS中的应用：探讨动态内存分配器（如堆管理器）在嵌入式系统中的效率与碎片化问题。第五章：中断管理与低延迟编程中断是嵌入式系统的生命线。本章讨论如何构建高效且无干扰的中断服务程序（ISR）。内容涵盖： 1. 中断延迟的量化分析：如何测量和最小化从硬件事件到ISR执行的延迟。 2. 嵌套中断与临界区（Critical Section）：如何通过禁用/启用中断来保护共享资源，并评估这种保护机制对系统吞吐量的影响。 3. 异步事件处理框架：设计一种机制，将耗时的处理逻辑从ISR中快速移出，交由更高层级的任务异步处理。第六章：电源管理与低功耗设计探讨如何使嵌入式设备在满足功能需求的同时，最大限度地延长电池寿命。内容包括：睡眠模式（Sleep Modes）的选择与唤醒源的精确配置，以及如何通过软件手段动态调整CPU时钟频率（Clock Gating）和电压调节。第三部分：高级软件工程与工具链本部分将视野从单个函数提升到整个项目生命周期管理，强调软件的可测试性、可维护性和自动化构建。第七章：面向嵌入式的版本控制与协作详细介绍Git在嵌入式项目中的高级用法，特别是在处理二进制文件（如固件镜像、配置文件）时的策略，例如使用Git LFS或Submodules来管理大型库依赖。强调分支策略（如Git Flow的简化版）在嵌入式开发中的应用。第八章：自动化构建与持续集成（CI）实践构建脚本不再是简单的Makefile。本章推崇使用CMake或Bazel等现代构建系统来管理跨平台的交叉编译环境。重点讲解如何配置CI流水线（如使用GitHub Actions/GitLab CI）来自动执行：静态代码分析（Static Analysis）：使用PC-Lint或Cppcheck来捕获潜在的编码错误和不规范。单元测试与模拟（Mocking）：讲解如何使用如Ceptest或Google Test等框架，在主机端（Host Machine）对软件模块进行隔离测试。第九章：调试、跟踪与系统级性能分析介绍专业的调试工具和技术，超越简单的断点设置。探讨JTAG/SWD接口的高级功能，如硬件观察点（Watchpoints）和实时数据追踪（Data Tracing）。讲解如何使用逻辑分析仪和示波器来验证软件的时序行为，并将这些硬件观测结果与软件逻辑相结合，进行系统级性能瓶颈的定位。第十章：安全启动与固件更新（OTA）基础探讨嵌入式系统固件的安全需求。讲解加密哈希校验在固件完整性验证中的作用。概述安全启动（Secure Boot）的基本流程，以及设计可靠的空中下载（OTA）机制所涉及的双备份分区策略和回滚（Rollback）机制。 --- 本书旨在提供一套系统化的软件开发框架，帮助工程师从“让代码跑起来”迈向“构建工业级的嵌入式软件产品”。读者将掌握的不仅是特定平台的API，更是通用的软件设计思想，使其能够快速适应未来任何新的硬件平台和技术挑战。

作者简介

目录信息

第1章初识Arduino
1.1 什么是Arduino
1.2 Arduino的由来
1.3 为什么使用Arduino作为开发平台
1.4 Arduino硬件——选择一款适合自己的Arduino控制器
1.4.1 认识不同型号的Arduino控制器
1.4.2 众多的Arduino外围模块
1.4.3 从ArduinoUNO开始
1.5 Arduino软件
1.5.1 下载配置Arduino开发环境
1.5.2 认识ArduinoIDE
1.5.3 安装Arduino驱动程序
1.6 Blink——Arduino的HellloWorld!
第2章基础篇
2.1 Arduino语言及程序结构
2.1.1 Arduino语言
2.1.2 Arduino程序结构
2.2 C/C++语言基础
2.2.1 数据类型
2.2.2 运算符
2.2.3 表达式
2.2.4 数组
2.2.5 字符串
2.2.6 注释
2.2.7 用流程图表示程序
2.2.8 顺序结构
2.2.9 选择结构
2.2.10 循环结构
2.3 电子元件和Arduino扩展模块
2.4 传感器扩展板的使用
2.5 ArduinoI/O的简单控制
2.5.1 数字I/O的使用
2.5.2 项目:人体感应灯(继电器模块与数字传感器)
2.5.3 模拟I/O的使用
2.5.4 项目:电子温度计
2.5.5 数字传感器与模拟传感器的使用
2.6 与计算机交流——串口的使用
2.6.1 串口输出
2.6.2 串口输入
2.6.3 实验:串口控制开关灯
2.7 时间控制函数
2.7.1 运行时间函数
2.7.2 延时函数
第3章 I/O口高级应用
3.1 调声函数
3.2 项目
3.3 脉冲宽度测量函数及超声波测距
3.3.1 脉冲宽度测量函数
3.3.2 超声波测距
3.4 设置ADC参考电压
3.5 外部中断
3.5.1 外部中断的使用
3.5.2 实验:外部中断触发蜂鸣器报警
第4章使用和编写类库
4.1 编写并使用函数,提高程序的可读性
4.2 使用Arduino类库
4.3 编写Arduino类库
4.3.1 编写头文件
4.3.2 预处理命令
4.3.3 宏定义
4.3.4 文件包含
4.3.5 条件编译
4.3.6 版本兼容
4.3.7 编写.cpp文件
4.3.8 关键字高亮显示
4.3.9 建立示例程序
4.4 类库优化与发布
第5章通信篇
5.1 硬件串口通信——HardwareSerial类库的使用
5.1.1 HardwareSerial类库成员函数
5.1.2 print()和 write()输出方式的差异
5.1.3 read()和peeek()输入方式的差异
5.1.4 串口读取字符串
5.1.5 串口事件
5.1.6 实验:串口控制RGBLED调光
5.1.7 更好的串口监视器——串口调试助手
5.2 软件模拟串口通信——SoftwareSerial类库的使用
5.2.1 SoftwareSerial类库的局限性
5.2.2 SoftwareSerial类库成员函数
5.2.3 建立一个软串口通信
5.2.4 实验:Arduino间的串口通信
5.2.5 同时使用多个软串口
5.3 IIC总线的使用——Wire类库的使用
5.3.1 IIC主机、从机与引脚
5.3.2 Wire类库成员函数
5.3.3 IIC连接方法
5.3.4 主机写数据,从机接收数据
5.3.5 从机发送数据,主机读取数据
5.4 SPI总线的使用——SPI类库的使用
5.4.1 SPI引脚
5.4.2 SPI总线上的从设备选择
5.4.3 SPI类库成员函数
5.4.4 SPI总线上的数据发送与接收
5.4.5 实验:使用数字电位器AD5206
5.4.6 软件模拟SPI通信
5.4.7 实验:使用74HC595扩展I/O口
第6章存储篇
6.1 断电也能保存数据——EEPROM类库的使用
6.1.1 EEPROM类库成员函数
6.1.2 写入操作
6.1.3 读取操作
6.1.4 清除操作
6.1.5 使用共用体存储各类型数据到EEPROM
6.2 保存大量数据——SD卡类库的使用
6.2.1 格式化SD卡
6.2.2 SD卡类库成员函数
6.2.3 使用 SD卡读/写模块
6.2.4 创建文件
6.2.5 删除文件
6.2.6 写文件
6.2.7 读文件
6.3 项目:SD卡环境数据记录器
6.3.1 DHT11温湿度检测模块的使用
6.3.2 硬件连接方法
6.3.3 温湿度记录器
6.3.4 在Excel中分析数据
第7章无线通信篇——红外遥控
7.1 IRremote类库成员函数
7.2 红外接收
7.3 红外发射
7.4 实验:遥控家电设备
第8章 LCD显示篇
8.1 1602LCD的使用——LiquidCrystal类库的使用
8.1.1 将1602LCD与Arduino连接
8.1.2 4位数据线接法
8.1.3 1602LCD相关参数
8.1.4 LiquidCrystal类库成员函数
8.1.5 实验:“helllo,world!”
8.1.6 实验:将串口输入数据显示到1602LCD上
8.1.7 实验:显示滚动效果
8.1.8 实验:显示自定义字符
8.2 项目:制作电子时钟
8.2.1 DS1307时钟模块的使用
8.2.2 电子时钟
8.3 图形显示器的使用——u8glib类库的使用
8.3.1 选择LCD并连接到Arduino
8.3.2 连接到Arduino并建立u8g对象
8.3.3 u8glib程序结构
8.3.4 纯文本显示
8.3.5 数据显示
8.3.6 实验:绘制图形
8.3.7 实验:显示图片——位图取模
第9章 USB类库的使用
9.1 USB设备模拟相关函数
9.1.1 USB鼠标类的成员函数
9.1.2 USB键盘类的成员函数
9.2 模拟键盘输入信息
9.2.1 Arduino Leonardo在模拟USB设备后,无法正常下载程序
9.2.2 模拟键盘组合按键
9.3 实验:使用摇杆模块控制计算机鼠标
9.4 项目:PPT播放遥控器
第10章 Ethernet类库的使用
10.1 Ethernet相关硬件介绍
10.2 Ethernet类库
10.2.1 Ethernet类
10.2.2 IPAddress类
10.2.3 EthernetServer类
10.2.4 EthernetClient类
10.3 Ethernet的初始化
10.3.1 自定义IP地址
10.3.2 DHCP获取IP地址
10.4 通过Telnet建立简易聊天室
10.4.1 建立Arduino Telnet聊天服务器
10.4.2 Windows Telnet客户端的使用
10.5 Ethernet与Web应用
10.5.1 HTTP协议简介
10.5.2 HTTP响应
10.5.3 网页客户端
10.5.4 网页服务器
10.6 UDP通信
10.6.1 EthernetUDP类
10.6.2 使用UDP收/发数据
10.7 项目:网页控制Arduino
附录
A.1 使用专业IDE编写 Arduino项目
A.2 常见问题及解决方法
A.3 ArduinoLeonardo手册
A.4 ArduinoDue手册
A.5 ASCII码对照表
A.6 串口通信可用的config配置
A.7 USB键盘库支持的键盘功能按键列表
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

虽是机械专业，但不懂电与编程还是寸步难行。学习Arduino可以设计出机电作品，而Arduino相对也比较容易上手。在Arduino中文论坛得知了这本书，还在论坛中与奈何大大讨论了问题，他对新人也很友好。本书最好的就是项目式学习，在介绍一些传感器模块，然后就列出相应的应用。此...

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书的行文风格显得非常严谨且富有条理，像一位经验丰富的老工程师在带徒弟。最让我印象深刻的是它的错误排查和调试章节。作者没有回避初学者在实验中必然会遇到的“坑”，反而系统地列举了十几种常见的硬件连接错误、编译错误以及运行时错误，并附带了对应的排查流程图。比如，关于上电复位（POR）的讲解，书中不仅说明了它如何工作，还通过一个案例展示了错误的电源去耦电容如何导致芯片无法稳定启动。这种对细节的把控，体现了作者深厚的实践功底。阅读体验上，作者非常擅长用清晰的图表来替代冗长的文字描述，特别是关于面包板接线和模块连接的示意图，清晰到几乎不需要任何额外的文字辅助就能准确无误地完成搭建。这对于我这种需要快速验证想法的创客来说，极大地提高了效率。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我一开始对市面上这么多重复的入门书籍持怀疑态度，但翻开这本书后，我发现它在“传感器应用”这一块做得尤为出色。它不仅仅介绍了几个流行的传感器（比如温湿度、超声波），更重要的是，它针对每个传感器都深入分析了其数据手册中的关键参数，比如分辨率、漂移和线性度。例如，在讲解光敏电阻时，书中不仅给出了分压电路，还探讨了如何利用查表法和最小二乘法对非线性输出进行校准，以提高测量精度。这种对数据真实性的追求，让我的项目不再是简单的“能跑起来”，而是真正达到了“能准确工作”的水平。此外，书中关于“如何为自己的项目选择合适的执行器”的讨论，也避免了新手常犯的“大马拉小车”或“小马拉不动车”的资源浪费问题。这本书更像是一本工具书，时不时拿出来查阅特定模块的最佳实践，总能获得新的启发。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值在于它成功地架设了一座从理论到实际应用的高速公路。它的章节结构设计非常巧妙，每一章的技术难度和复杂度都是阶梯式递增的。刚开始的几章内容确实比较基础，但正是这些扎实的基础，使得后面的高级主题，如软件I2C模拟和软件串口的实现，变得顺理成章。我尤其赞赏作者对“软件模拟”概念的强调，这展示了对硬件资源受限情况下的编程智慧。在处理中断服务程序（ISR）时，作者对全局变量的访问限制以及如何在ISR内安全地与主循环通信的技巧讲解得非常到位，这在很多其他书籍中都是被一带而过的重点。这本书的字体选择和代码块的格式化也极其友好，使得我能够长时间沉浸其中而不感到枯燥。总而言之，它提供的是一套完整的系统思维框架，而不是零散的知识点集合。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版实在是太清爽了，那种恰到好处的留白让人在阅读复杂电路图和代码时，眼睛丝毫不会感到疲惫。我特别欣赏作者在讲解基础概念时所采用的类比方式，比如将数字输入比作水龙头的开关，将模拟输入比作水流的强弱调节，这种生活化的比呼让初学者能迅速抓住核心原理。尤其是关于定时器和中断那一章，以往我看其他教材时总觉得晦涩难懂，但这本书里通过一个模拟时钟的实际案例，将复杂的时序控制讲得条理分明，每一步骤的代码实现都配有详细的注释和逻辑推演。更别提附带的光盘里那些可以直接导入IDE的实验工程文件了，对于我这种动手能力强于纯理论学习的人来说，简直是福音，省去了大量的配置和调试时间。唯一的小遗憾是，对于更深层次的I2C和SPI总线协议的底层数据包结构解析得还不够深入，如果能加入一些示波器抓包的实例截图就更完美了，但瑕不掩瑜，作为入门到进阶的桥梁读物，它的价值是无可替代的。

评分☆☆☆☆☆

我拿到这本厚厚的书时，第一印象是它异常扎实的内容覆盖面。它不仅仅停留在让你点亮LED灯的层面，而是真正深入到了微控制器的工作机制。作者对ATmega328P的寄存器操作的讲解，简直是一股清流。很多教材只是告诉你“把这个端口设置为高电平”，但这本书却会告诉你为什么通过设置某个寄存器的特定位来实现这个操作，这对于想要脱离IDE图形化界面的控制，走向底层优化的读者来说，是极其宝贵的知识财富。我记得在讲解PWM调光时，作者没有直接使用`analogWrite()`函数，而是手把手带我们配置了预分频器和计数器上限，这让我彻底明白了脉冲宽度调制背后的数学原理。这种“授人以渔”的教学方式，让我在后续尝试移植到其他型号的MCU时，也能够举一反三，而不是被特定库函数所束缚。虽然初读时会觉得有些“硬核”，但一旦坚持下来，收获绝对是质的飞跃。

评分☆☆☆☆☆

非常好的Arduino基础教程，尤其是创建库的讲解非常好。需要整理作者用到的模块，然后整理为Excel。关于USB类库与Ethernet类库跳过了，暂时用不到，再用到时回来查资料。

评分☆☆☆☆☆

写的真不错，代码都有，入门必备

评分☆☆☆☆☆

主要是为了买套装吧

评分☆☆☆☆☆

改版以后反正特别好，只要会c语言稍微学过数电模电单片机看这本书毫无压力

评分☆☆☆☆☆

适合有一定单片机基础的用户入门