學C語言從玩NXT樂高機器人開始(使用NXC)(附光碟)(第二版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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•    銜接正規程式「C語言的先修課程」。
　　•    對NXT樂高機器人的支援性非常高。
　　•    具有NXT-G軟體所沒有的除錯功能。
　　•    「邊寫邊玩」引起動機與增加興趣。

圖書簡介 《嵌入式係統設計與實踐：基於ARM Cortex-M微控製器與FreeRTOS》 --- 內容簡介 本書旨在為電子工程、計算機科學及相關專業的高年級本科生、研究生以及希望深入瞭解嵌入式係統底層原理和現代開發流程的工程師提供一本全麵、深入且實用的參考指南。本書摒棄瞭對特定玩具平颱或單一編程語言的局限性，聚焦於當前業界最主流、應用最廣泛的ARM Cortex-M係列微控製器架構，並結閤業界標準的實時操作係統——FreeRTOS，構建一套完整、前沿的嵌入式係統開發知識體係。 本書結構嚴謹，從基礎理論到高級應用層層遞進，確保讀者不僅能“使用”工具，更能“理解”其工作機製。 第一部分：嵌入式係統核心基礎與工具鏈 本部分為後續高級主題奠定堅實的理論基礎。 1. 嵌入式係統概覽與C語言的深入應用： 迴顧C語言在嵌入式領域的關鍵特性，重點探討位操作、內存模型（易失性、靜態、全局變量的生命周期）、指針運算的陷阱與技巧，以及如何編寫高效、可移植的裸機代碼。 2. ARM Cortex-M架構剖析： 詳細介紹Cortex-M內核（如M3/M4/M7）的流水綫結構、寄存器集（R0-R15、SP、LR、PC）、特權級（Privileged/Handler Mode vs. Thread Mode）以及堆棧幀的組織。著重講解NVIC (Nested Vectored Interrupt Controller) 的初始化、中斷優先級分組（Preemption Priority與Sub-Priority）的計算與設置，這是理解中斷驅動程序的核心。 3. 內存映射與外設訪問： 闡述內存映射I/O的原理。通過分析標準MCU的數據手冊，指導讀者如何根據地址映射錶正確地讀寫寄存器，區分位域（Bit-banding）的使用場景，並探討內存保護單元（MPU）的基本配置與作用。 4. 調試與仿真技術： 深入介紹JTAG/SWD接口的原理與連接方式。講解使用OpenOCD或廠商提供的調試工具鏈（如Keil MDK, IAR EWARM, STM32CubeIDE）進行固件燒錄、斷點設置、單步執行以及實時變量觀察（RVI） 的高級技巧。強調使用邏輯分析儀和示波器輔助硬件調試的重要性。 第二部分：裸機編程與硬件抽象 本部分側重於不依賴操作係統的情況下，如何高效地控製微控製器外設。 1. 時鍾係統與係統初始化： 詳細解析MCU內部PLL（鎖相環）、分頻器、LSE/HSI/HSE等時鍾源的配置流程。重點講解如何穩定地配置係統主頻，並確保所有外設時鍾的正確開啓與分配。 2. 通用輸入輸齣（GPIO）與中斷驅動： 講解GPIO的推挽/開漏輸齣、上下拉配置。著重於如何高效地配置外部中斷（EXTI）或端口中斷，處理抖動（Debouncing）問題，並設計快速的ISR（中斷服務程序）。 3. 定時器與脈衝寬度調製（PWM）： 剖析基本定時器、高級定時器和低功耗定時器的架構。演示如何精確配置計數模式、預分頻係數，實現周期性中斷和輸入捕獲。PWM部分詳述其在電機控製和電源管理中的應用。 4. 串行通信協議棧： 全麵覆蓋三大切口通信協議： UART/USART： 波特率計算、奇偶校驗、全雙工/半雙工通信的實現。 SPI： 主/從模式配置，時鍾極性（CPOL）和時鍾相位（CPHA）的四種模式選擇，以及數據傳輸的對齊問題。 I2C/TWI： 總綫仲裁、起止條件、地址尋址、多字節數據讀寫以及時鍾拉伸的處理。 第三部分：實時操作係統（FreeRTOS）深度解析 本部分將開發重點從裸機轉嚮多任務環境，這是現代嵌入式軟件設計的核心。 1. RTOS核心概念與移植： 介紹任務（Task）、就緒列錶、上下文切換（Context Switching）的基本原理。指導讀者完成FreeRTOS在選定Cortex-M平颱上的首次移植，包括啓動代碼（Startup Code）的修改和鈎子函數（Hook Functions）的配置。 2. 任務管理與調度： 深入講解任務的生命周期（Suspended, Ready, Running, Blocked, Dead）。對比搶占式調度和協作式調度的差異。詳細分析時間片輪轉機製和優先級繼承（Priority Inheritance）在解決優先級反轉問題中的應用。 3. 任務間通信與同步機製： 這是RTOS設計的關鍵。本書將詳盡分析並實踐以下機製： 信號量（Semaphores）： 二值信號量（用於互斥訪問）與計數信號量（用於資源計數）。 消息隊列（Queues）： 發送/接收數據的同步機製，包括超時處理和隊列滿/空溢齣處理。 事件組（Event Groups）： 多個事件同時滿足的同步等待機製。 軟件定時器（Software Timers）： 在不占用硬件定時器資源的情況下實現周期性或一次性任務調度。 4. 內存管理在RTOS中的挑戰： 分析FreeRTOS提供的多種堆內存管理方案（如Heap_1到Heap_5），討論它們在內存碎片化、實時性和效率方麵的權衡，指導讀者根據應用場景選擇最閤適的內存池策略。 第四部分：高級主題與驅動開發實踐 結閤前三部分的知識，本部分聚焦於復雜外設的驅動設計和軟件架構的優化。 1. DMA（直接內存訪問）控製器驅動： 闡述DMA如何將CPU從繁重的數據搬運中解放齣來。重點講解DMA的傳輸模式（普通、循環）、請求源、通道配置，並結閤ADC或UART的傳輸實例，實現高效的批量數據采集。 2. ADC/DAC驅動與信號處理基礎： 詳細介紹模數轉換器的觸發源、采樣率和分辨率配置。在DAC部分，介紹如何使用PWM或DAC産生簡單的波形。 3. 驅動程序的設計模式： 引入HAL（Hardware Abstraction Layer） 和LL（Low-Layer） 驅動的設計思想，指導讀者編寫麵嚮對象、可移植性強的驅動代碼。講解如何封裝底層寄存器操作，為上層應用提供清晰的API接口。 4. 功耗管理與低功耗模式： 分析Cortex-M微控製器的睡眠模式（Sleep Mode, Deep Sleep, Stop Mode）及其喚醒機製。展示如何在FreeRTOS中結閤Tickless Idle模式，實現係統級彆的動態功耗優化。 本書特色： 架構驅動： 專注於行業標準ARM Cortex-M，而非特定供應商或實驗性硬件，確保知識的長期價值。 軟硬結閤： 深度剖析底層寄存器操作與高層RTOS抽象之間的協同工作方式。 實踐導嚮： 包含大量基於STM32或類似Cortex-M係列開發闆的完整代碼示例（不依賴於特定圖形化配置工具的純C代碼實現），覆蓋外設初始化、中斷處理和RTOS應用。 本書是構建穩健、可擴展、高性能嵌入式軟件係統的理想橋梁。 --- 目標讀者： 電子/自動化/計算機專業學生，嵌入式軟件工程師，固件開發者。 推薦前置知識： 熟悉C語言基礎，瞭解基本的數字電路和微機原理。

Chapter 1 樂高機器人
Chapter 2 NXT 主機的程式開發環境
Chapter 3 NXC 程式的開發環境
Chapter 4 資料的運算
Chapter 5 流程控製
Chapter 6 陣列
Chapter 7 副程式與函式和巨集
Chapter 8 機器人動起來瞭（伺服馬達）
Chapter 9 機器人碰碰車（觸碰感測器）
Chapter 10 「 聲音」感測器（NxtSoundSensor）
Chapter 11 機器人軌跡車（光源感測器）
Chapter 12 機器人走迷宮（超音波感測器）
Chapter 13 進階功能的運用

 

序

　　樂高是一傢世界知名的積木玩具公司，從各種簡單的積木到復雜的動力機構，甚至自創樂高機器人，全都能讓大人與小孩玩到樂此不疲。為何樂高能讓大、小朋友甚至玩傢「百玩不厭」呢？其最主要原因是它可以依照每一位玩傢的「想像力及創造力」來建構其個人獨特的作品，並且還可透過「樂高專屬的軟體（NXT-G）」來控製NXT 樂高機器人。

　　何謂NXT-G 軟體呢?，其實它是LEGO 公司用來針對設計NXT 機器人程式的軟體，而在NXT-G 中（G 代錶Graphic（圖形）），亦即它是一種「圖形化」的拼圖程式軟體，其適閤國中、小學生或第一次接觸樂高機器人程式者。但是，對於高中、職及大專院校學生而言，恐怕不是最佳的選擇，其原因如下：

　　1. 較難銜接正規程式設計課程。
　　2. 沒有提供較完整的除錯功能。
　　3. 定義數值運算的副程式變得程序復雜等等。

　　有鑑於此，筆者建議對於高中、職及大專院校學生，可以在學習正規C 語言程式設計之前，先學習「NXC 程式」來控製NXT 機器，其目的「邊做邊寫」引起動機與增加興趣。

　　何謂NXC 程式呢？其實NXC（Not eXactly C）是一種控製NXT 樂高機器人的程式語言，換言之，NXC 是針對NXT 量身定作的C 語言。其開發環境是透過BricxCC（Bricx Command Center）整閤開發環境（IDE），它可讓我們用NXC來撰寫NXT 機器人程式。其主要的優點如下：

　　1. 銜接正規程式「C 語言的先修課程」。
　　2. 對NXT 樂高機器人的支援性非常高。
　　3. 具有NXT-G 軟體所沒有的除錯功能。
　　4. 「邊寫邊玩」引起動機與增加興趣。

　　最後，在此特彆感謝各位讀者對本著作的支持與愛護，筆者纔疏學淺，有疏漏之處，敬請各位資訊先進不吝指教。

评分☆☆☆☆☆

這本《學C語言從玩NXT樂高機器人開始(使用NXC)(附光碟)(第二版)》真的是我最近最滿意的一本程式設計入門書瞭！我過去也嘗試過一些C語言的書籍，但總是覺得離實際應用太遙遠，學瞭也記不太住，很快就放棄瞭。這本書最大的特色就是它選擇瞭NXT樂高機器人作為載體，這絕對是一個天纔的點子。透過實際組裝機器人，然後用C語言（NXC）來控製它，這種「做中學」的方式，讓學習過程變得異常生動有趣。書中的講解也很細膩，即使是很基礎的C語言概念，作者也會用生動的例子和比喻來解釋，讓初學者也能輕易理解。 我特別欣賞書中對於「除錯」的態度。它鼓勵讀者不要害怕犯錯，而是要從錯誤中學習，並且提供瞭很多實際操作時可能會遇到的問題和解決方法。這點對於新手來說非常重要，因為程式設計的學習過程中，遇到bug是常態，如果一開始就被挫摺感打敗，就很容易功虧一簣。光碟裡的資源也相當豐富，涵蓋瞭各種實驗範例和實用的程式碼片段，可以直接套用，省去瞭大量的摸索時間。我對書中如何結閤感測器的應用，像是光感、觸碰感測器等，讓機器人能對環境做齣反應的部分，感到非常期待。這本書不僅教我C語言，更教會瞭我如何用程式來解決問題、實現創意。

评分☆☆☆☆☆

這本《學C語言從玩NXT樂高機器人開始(使用NXC)(附光碟)(第二版)》真是太有意思瞭！身為一個對程式設計和樂高都充滿熱情的人，我一直想找一本能結閤兩者的入門書，這本絕對是我的救星。作者的寫作風格非常親切，就像在跟朋友聊天一樣，完全沒有艱澀難懂的術語，讓我這個程式設計新手也不會感到壓力。光是看到書名，就知道它強調的是「玩」，這點非常吸引我。畢竟，學習程式語言如果隻是枯燥的理論，很容易就會打退堂鼓。但透過樂高機器人這個實體模型，我可以親手操作、觀察程式碼的運行結果，這種即時的迴饋感，真的會讓學習變得充滿樂趣和成就感。 書中的範例程式碼也很實用，而且是專門針對NXT機器人設計的，這點非常重要。很多程式書的範例可能比較抽象，或是需要額外的硬體纔能實驗。但這本可以直接套用到NXT機器人上，加上書中提供的光碟，裡麵應該有豐富的程式碼和資源，讓我可以立刻動手實作。我特別期待書中關於機器人感測器和馬達的控製部分，想像著自己寫的程式能讓機器人做齣各種動作，甚至完成一些小任務，就覺得非常興奮。而且「第二版」代錶它已經經過市場的考驗和修正，相信內容會更加完善和貼近讀者的需求。我相信透過這本書，我能真正學到C語言的基礎，並且學以緻用，讓我的NXT機器人活起來！

评分☆☆☆☆☆

這本書《學C語言從玩NXT樂高機器人開始(使用NXC)(附光碟)(第二版)》的齣現，簡直是為我這種「視覺型」學習者和「動手派」愛好者量身打造的！我一直覺得程式設計很難學，因為那些文字符號看起來就讓人頭痛，而且又不知道學瞭能幹嘛。但是，這本書透過NXT樂高機器人這個實體載體，把程式碼的運作過程變得非常具體。我可以看著程式碼，然後想像著它會讓機器人的哪個輪子轉動，或是哪個感測器被觸發，然後實際觀察結果，這種「從虛擬到真實」的體驗，真的讓我對C語言產生瞭前所未有的興趣。 作者的講解風格非常平易近人，完全沒有學術論文的生硬感。很多概念的解釋都用非常生活化的例子，讓我能夠輕鬆理解。我特別喜歡書中結閤瞭「專案導嚮」的學習模式，也就是透過完成一係列的小專案，來逐步掌握C語言的知識。這讓我感覺學習更有方嚮感，而且每一次完成一個小專案，都會有滿滿的成就感。光碟裡的資源更是太實用瞭！我不用再擔心不知道從哪裡開始，可以直接使用書中提供的範例程式碼，然後修改、實驗。我已經躍躍欲試地想嘗試如何利用程式讓機器人進行簡單的辨識任務，相信這本書會是我開啟程式設計世界大門最棒的引路人。

评分☆☆☆☆☆

作為一個對科技產品充滿好奇的颱灣讀者，我一直對樂高機器人非常著迷。當我偶然間看到這本《學C語言從玩NXT樂高機器人開始(使用NXC)(附光碟)(第二版)》，簡直眼睛為之一亮！作者能夠將C語言這種聽起來有點「硬」的學科，透過樂高機器人這樣一個充滿趣味和創造力的平颱來呈現，真的太有纔瞭！這本書完全顛覆瞭我對程式學習的刻闆印象。它不是枯燥乏味的條文堆砌，而是讓你親手操作、實驗、觀察，讓抽象的程式碼變成實際的動作。我認為這種「從玩中學」的方式，是最高效、也最能激發學習興趣的。 書中提供的NXC語言，是專門為NXT機器人設計的，這錶示它已經將很多複雜的底層細節都封裝起來，讓初學者可以更專注於學習程式邏輯。我迫不及待想嘗試書中的範例，例如如何讓機器人按照預設的路徑移動，或是如何利用不同的感測器來讓它做齣更智慧的反應。書中附帶的光碟，對我這種剛入門的新手來說，簡直是無價之寶。它提供瞭完整的範例程式碼和相關的開發環境，省去瞭我很多搜尋和安裝的麻煩。我預計這本書會讓我花很多時間在動手實作上，但這絕對是值得的，因為每一次的成功，都將是巨大的成就感。

评分☆☆☆☆☆

說實話，一開始看到這本書名，我還猶豫瞭一下，覺得「玩樂高」跟「學C語言」好像是兩條平行線，不太可能有交集。但抱持著姑且一試的心態翻開，卻讓我驚喜連連！作者巧妙地將C語言的抽象概念，轉化成樂高機器人具體的動作和邏輯，這種「化繁為簡」的功力實在令人佩服。不像坊間許多程式書，開頭就是密密麻麻的語法和函式，這本書從一開始就聚焦在「目標導嚮」的學習，也就是讓機器人「動起來」。我最喜歡的是它循序漸進的教學方式，會先介紹基本的C語言語法，然後立刻連結到如何在NXC環境下應用，再透過實際的機器人互動來驗證，讓學習過程非常紮實，而且不容易忘記。 尤其讓我覺得貼心的是「附光碟」的部分。在這個資訊爆炸的時代，有作者提供的現成資源，絕對是省時又省力的關鍵。我不必自己摸索著去找範例程式，可以直接下載、修改，甚至參考書中的解釋來理解。這對我這種時間有限的上班族來說，實在是太友善瞭。我已經迫不及待想試試書中如何利用感測器來讓機器人避開障礙物，或是完成簡單的巡線任務。我認為這本不隻是一本C語言教學書，更像是一本「程式思維」的啟濛教材，透過遊戲化的學習，讓我對程式設計產生瞭更濃厚的興趣，也更敢於去嘗試和創造。