Prototyping Lab「邊做邊學」，Arduino的運用實例 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

☆☆☆☆☆

圖書標籤:

• Arduino
• 原型設計
• 創客
• DIY
• 電子製作
• 嵌入式係統
• 硬件開發
• 實踐教程
• 項目製作
• 學習筆記

　　本書內容分為下列三大部分：

　　1作品介紹—以Arduino製作的手工藝、設計、藝術各領域的成品，並述說每一個作品背後的創意故事。

　　2教學—以進行Arduino與Funnel的設定為主，並為較少有電子組裝經驗的讀者提供基礎知識，實際使用這兩項設定。

　　3製作法—「想讓Arduino連上網路？」「想製作無綫傳輸裝置？」如果您正摩拳擦掌準備製作羨煞眾人目光的作品，那麼絕對不能錯過這個核心內容，當中不僅介紹該使用哪些材料、如何繪製電子綫路，同時附上Arduino單機、Processing、ActionScript 3三個版本程式範例。(書中範例檔的下載，都可以參考網頁：prototypinglab.com)

本書特色

　　令人期待已久的Arduino實踐指南！
　　38個立刻能派上用場的「綫路圖+範例程式」，以及介紹創作的靈感來源。
　　專為手工藝、設計、藝術、機械工程等領域的讀者而寫的一本工具書。

　　本書以介紹「原型」打造方式與概念的工廠（研究室∕實驗室），有彆於傳統上創造新事物或新體驗的方法(都是腦袋先有概念，之後再讓概念具體成形)。

　　所謂「打造原型」的做法，其實就是直接進入實驗的階段，強調如何進行電子組裝、程式設計、互動性設計的實用技巧，帶領讀者打造屬於自己的創意作品。無論你是想增進Arduino功力的高手、想自製硬體設備的挑戰者、還是單純體驗動手樂趣多的初學者，希望各位都能從中得到一邊享樂，一邊體驗創造新事物的樂趣。

作者簡介

小林 茂

　　Gainer與Funnel設計開發者，同時也是IAMAS講師。

　　長期為Makezine JP撰稿並策劃相關活動，緻力於電子組件、程式設計，及組件互動性設計，為活躍於日本的互動性設計人士。

　　著有《Prototyping lab「邊做邊學」，Arduino的應用實例》

譯者簡介

許鬱文

　　輔仁大學影像傳播學係畢業。因對日文有興趣，目前正於東吳日語教育研究所進修中。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。歡迎大傢透過臉書認識我facebook：baristahsu。

好的，以下是根據您的要求，針對一本名為《Prototyping Lab：邊做邊學，Arduino的運用實例》的圖書，撰寫的不包含該書內容的詳細圖書簡介。 --- 圖書名稱：電子設計與快速原型製作：從概念到實體 副標題：基於樹莓派與STM32的嵌入式係統實踐指南 作者：[此處填寫作者姓名] 內容簡介 在當今快速迭代的技術環境中，將創新理念迅速轉化為可運行的原型是研發成功的關鍵。本書《電子設計與快速原型製作：從概念到實體》並非專注於某一個特定的微控製器平颱，而是提供瞭一套橫跨多個主流嵌入式係統架構的係統化、工程化的設計方法論和實踐案例。本書旨在為工程師、創客和技術愛好者提供一套堅實的工具箱，使他們能夠自信地應對從低功耗傳感器集成到復雜實時控製係統的各種挑戰。 全書分為四個核心模塊，層層遞進，確保讀者不僅理解“如何做”，更掌握“為什麼這樣做”。 --- 第一部分：現代嵌入式係統設計基礎與工具鏈（約350字） 本部分奠定瞭現代嵌入式係統設計的理論基石，重點關注跨平颱通用技能的培養。 1. 設計思維與需求分析： 探討瞭優秀産品原型設計的前期準備工作，包括功能拆解、功耗預算的初步估算，以及如何進行快速的架構選型。我們將討論如何根據項目特性（如數據吞吐量、實時性要求、外設需求）來公正地評估不同微控製器係列（如Cortex-M係列、RISC-V架構）的適用性，避免陷入特定生態係統的局限。 2. 軟件工程在嵌入式中的應用： 強調模塊化、可移植性和代碼質量。內容涵蓋狀態機設計模式在嵌入式固件中的應用，以及如何構建健壯的事件驅動架構。同時，介紹利用版本控製係統（Git）進行團隊協作和代碼追溯的最佳實踐。 3. 仿真與虛擬調試環境的建立： 講解如何利用 QEMU 或更專業的SPICE級仿真工具來模擬硬件行為，從而在沒有實體闆卡的情況下驗證核心算法和驅動邏輯。這對於資源受限或高風險的早期原型設計階段尤為關鍵。 4. 低級硬件接口的理解： 深入解析SPI、I2C、UART等常用串行通信協議的底層時序要求和錯誤處理機製，並介紹如何利用邏輯分析儀進行有效的信號調試，確保硬件層麵的穩定通信。 --- 第二部分：樹莓派（Raspberry Pi）在物聯網與邊緣計算中的應用深化（約400字） 本部分將樹莓派（側重於樹莓派4B及更高版本，以及Compute Module的使用）定位為功能強大的邊緣計算節點，而非僅僅是單闆計算機。 1. 操作係統定製與係統優化： 不僅僅是安裝Raspberry Pi OS，更聚焦於如何精簡操作係統以減少啓動時間和內存占用。內容包括使用Buildroot或Yocto構建定製化的嵌入式Linux發行版，以及內核模塊的編譯與加載。 2. Python在高性能I/O中的優化策略： 雖然Python是樹莓派開發的首選語言，但其解釋器特性在高速數據采集時可能成為瓶頸。本章教授如何利用C/C++編寫高性能庫，並通過Python的`ctypes`或Cython接口實現高效的硬件交互，實現計算與I/O的平衡。 3. 容器化與遠程部署： 介紹如何使用Docker或Podman將復雜的應用棧（包括數據庫、消息隊列和應用服務）打包成可移植的容器，實現快速的生産環境部署和空中更新（OTA）。重點案例將展示如何安全地將樹莓派節點連接到雲服務（如MQTT Broker）。 4. 視覺處理與AI加速： 利用樹莓派強大的CPU和可選的專用AI加速器（如Google Coral Edge TPU），實現本地圖像識彆和目標跟蹤。講解如何集成OpenCV進行實時視頻流處理，並優化推理模型的加載與執行效率。 --- 第三部分：高性能實時控製與STM32生態係統實踐（約450字） 本部分將視角轉嚮對確定性和低延遲要求極高的實時嵌入式領域，聚焦於Cortex-M係列微控製器（特彆是STM32係列的高端型號）。 1. 實時操作係統（RTOS）的深入選型與配置： 詳細對比FreeRTOS、Zephyr等主流RTOS的內核機製，包括任務調度策略（搶占式與協作式）、信號量與互斥鎖的正確使用，以及如何避免死鎖和競態條件。我們將探討在資源受限微控製器上優化RTOS上下文切換開銷的方法。 2. 高級定時器與脈衝寬度調製（PWM）控製： 深入講解如何利用微控製器的通用定時器（TIM）的高級功能，實現多通道、互補的PWM輸齣，這在電機驅動和電源管理中至關重要。內容涉及如何精確同步不同定時器實例以實現復雜波形生成。 3. 嵌入式傳感器數據融閤與濾波算法： 針對慣性測量單元（IMU）數據的采集，介紹卡爾曼濾波（Kalman Filter）和互補濾波（Complementary Filter）的原理與C語言實現。重點在於如何將這些算法移植到資源有限的MCU上，並進行定點數運算優化。 4. 內存管理與錯誤檢測機製： 探討片上SRAM和外部Flash的有效分區策略。講解看門狗定時器（WDT）的配置，以及如何實現低級彆錯誤日誌記錄機製，確保係統在發生不可恢復的崩潰後能提供有價值的診斷信息。 --- 第四部分：原型製作的工程化進階（約300字） 本部分關注如何將功能驗證的原型提升到接近最終産品的質量水平。 1. PCB設計初探與DFM原則： 介紹雙層闆和四層闆的基本布綫原則，特彆關注電源完整性（去耦電容的放置）和信號完整性（阻抗匹配的初步概念）。強調設計可製造性（DFM），確保原型闆可以順利地交由製造商生産。 2. 調試與測試自動化： 介紹如何使用JTAG/SWD接口進行硬件調試，並轉嚮更高級的自動化測試。涵蓋使用Python腳本（如PySerial或PyUSB）來控製原型闆，自動執行一係列測試用例，記錄結果，從而取代耗時的手動測試流程。 3. 固件空中更新（OTA）的安全性與可靠性： 針對樹莓派和支持雙備份分區的MCU，詳細講解如何設計一個安全、原子性的OTA機製，確保在固件升級過程中，係統不會因斷電而“變磚”。包括Bootloader的實現原理和代碼簽名驗證。 4. 低功耗設計實踐： 探討在不同平颱下實現深度睡眠（Deep Sleep）和喚醒機製的差異，以及如何通過軟件和硬件協同工作來最小化待機電流，這對於電池供電設備至關重要。 --- 目標讀者 本書適閤具備C/C++或Python基礎知識，希望深入理解嵌入式係統硬件與軟件交互的電子工程師、軟件開發者，以及對構建高性能、跨平颱原型製作流程感興趣的創客和技術項目負責人。通過本書的學習，讀者將掌握構建下一代智能設備所需的係統級設計能力。

作品介紹

第Ⅰ部：簡介
第1章 開始打造「原型」
第2章 建構開發環境
第3章 電子綫路的基礎知識與最初的一步
第4章 Arduino 實驗教學

第II部：運用實例
第5章 輸入
第6章 輸齣
第7章 資料處理
第8章 進階實例

附錄
附錄A 問題處理
附錄B 參考資訊

序

　　要將應用科技的一切教給大傢並不容易，需要的是耐心、口條與幽默感。而且得細細觀察對方究竟學到瞭什麼。

　　小林 茂擁有上述所有的能力。我最尊敬小林老師的一點在於他不僅僅是一名優秀的技術人員，更是一名優秀的老師與作傢。許多作傢在解說某個觀念的時候，都要求讀者僅透過一個字眼就瞭解復雜的原理，但是小林老師透過不同的詞匯敘述內容。他讓復雜的工具變得好用，也開發瞭化繁為簡的framework。他總是注意到彆人沒注意到的事，總是利用淺顯易懂的口吻訂正誤解。透過共事，我從老師身上學到溝通的方法。我對這本書期待已久，我想這本書在電子組裝、程式設計、互動性設計的技巧上，能助讀者們一臂之力。

紐約大學教授，Arduino開發組核心成員
Tom Igoe

评分☆☆☆☆☆

這本《Prototyping Lab「邊做邊學」，Arduino的運用實例》絕對是我近期讀過最實用、最有啟發性的一本書！我一直對自造者運動（Maker Movement）感到好奇，但總覺得自己缺乏技術基礎。這本書就像一座橋樑，輕而易舉地將我帶入瞭這個充滿創意的領域。我尤其欣賞作者在解釋複雜概念時，所採用的「生活化」方式。例如，在講解電路時，他可能會用「水流」來比喻電流，用「水龍頭」來比喻開關，這樣的比喻方式，讓即使是完全不懂電路的人，也能快速抓住重點。而且，書中的每一個專案，都附有非常清晰的接線圖和程式碼，並且會解釋為什麼要這樣做，而不是直接給答案。這種「授人以魚不如授人以漁」的教學方式，讓我學到的不隻是如何完成一個專案，更是學到瞭如何思考和解決問題的方法。我已經迫不及待想開始我的第一個 Arduino 專案瞭！

评分☆☆☆☆☆

這本《Prototyping Lab「邊做邊學」，Arduino的運用實例》真的讓我眼睛為之一亮！我平常對電子學總是有種既想嘗試又怕太難的距離感，但這本書完全打破瞭我的刻闆印象。從翻開第一頁開始，作者就以一種非常親切、就像朋友在跟你分享他的樂趣一樣的語氣，一步步引導我進入Arduino的世界。最棒的是，它不是那種一開頭就丟給你一堆複雜電路圖的書，而是從最基本、最有趣的專案開始，像是用LED做齣閃爍效果，或是製作一個簡單的感應器。每個步驟都有清晰的圖示和詳細的解說，即使是像我這樣初次接觸電子DIY的門外漢，也能跟得上。而且，書中提供的範例程式碼也都相當完整，可以直接複製貼上，稍微修改一下就能看到成果，這種「立即迴饋」的感覺真的太有成就感瞭！它讓我體會到，原來那些酷炫的電子裝置，自己也能動手做齣來。這本書不隻是一本教學手冊，更像是一把開啟創意的鑰匙，讓我對未來想做的各種小玩意兒充滿瞭期待。

评分☆☆☆☆☆

這本書的排版和設計真是用心！我收到書的時候，第一眼就被它明亮、活潑的風格吸引住瞭。不像有些技術類的書籍，總是給人一種嚴肅、枯燥的感覺，這本《Prototyping Lab「邊做邊學」》的內頁設計很有設計感，圖文並茂，色彩也很豐富，讀起來一點都不會感到疲勞。我特別喜歡它在介紹每一個Arduino應用實例時，都會先講述這個專案的「為什麼」和「能做什麼」，而不是直接跳到技術細節。這樣我能先瞭解這個專案的實際用途和樂趣，再深入研究它的實現方法。而且，書中很多範例都非常貼近生活，像是製作一個自動澆水係統，或是用Arduino來控製傢裡的燈光，這些都讓我覺得「原來Arduino不隻是書本上的東西，而是可以應用在我的日常生活中」。它讓我看到瞭一個充滿無限可能的Arduino世界，也激發瞭我嘗試更多創意點子的慾望。

评分☆☆☆☆☆

這本書的價值，絕對不隻在於它教瞭多少個Arduino的運用實例。它更重要的是，培養瞭我一種「解決問題」和「動手實踐」的思維模式。在看書的過程中，我不僅是跟著操作，更會開始思考：如果我把這個功能改一下，會不會有什麼不同的效果？或是，我能不能把這個作品應用在別的地方？書中提供的程式碼，也寫得相當簡潔扼要，讓我更容易理解每一行程式碼的作用，而不是單純地複製貼上。我特別喜歡書末總結的部分，會迴顧整個學習的歷程，並鼓勵讀者繼續探索。它讓我感覺，這本書不是一次性的學習體驗，而是為我開啟瞭一扇通往更廣闊的創客（Maker）世界的大門。我甚至開始在網路上尋找更多 Arduino 的社群和資源，準備好迎接下一個挑戰瞭！

评分☆☆☆☆☆

坦白說，我以前對Arduino的印象就是「工程師在玩的東西」，覺得自己應該是學不來的。但這本《Prototyping Lab「邊做邊學」，Arduino的運用實例》完全顛覆瞭我的想法。書中非常強調「動手做」的重要性，每一個章節都會帶領讀者完成一個實際的作品，從最基礎的硬體連接到程式碼的撰寫，都分解得非常細膩。我最欣賞的是，它並沒有假設讀者已經具備瞭深厚的電子學背景。作者很巧妙地用淺顯易懂的比喻，來解釋一些比較抽象的電子原理，像是電阻、電容的角色。而且，書中的每一個專案，都附有詳細的材料清單，方便我事先準備，也減少瞭摸索的時間。最讓我印象深刻的是，書中還提供瞭一些「進階挑戰」的選項，讓我在完成基本專案後，可以進一步探索和擴展，這讓學習過程充滿瞭持續的動力和新鮮感。