Arduino高級開發(fā)權(quán)威指南（原書第2版）

前言
第1章　入門   1
1.1　概述   1
1.2　入門   1
1.3　Arduino UNO R3   3
1.4　案例：自主迷宮導(dǎo)航機器人   5
1.4.1　結(jié)構(gòu)圖   6
1.4.2　UML活動圖   7
1.4.3　Arduino UNO R3系統(tǒng)   7
1.5　Arduino開源原理圖   7
1.6　其他基于Arduino的硬件平臺   9
1.7　擴展Arduino平臺的硬件功能特性   9
1.8　Arduino軟件   10
1.9　Arduino UNO R3/ATmega328芯片硬件功能   10
1.9.1　內(nèi)存單元   12
1.9.2　端口系統(tǒng)   12
1.9.3　內(nèi)部系統(tǒng)   13
1.10　應(yīng)用：Arduino設(shè)備套件   16
1.11　小結(jié)   17
1.12　參考文獻   17
1.13　本章習題   17
第2章　編程   18
2.1　概述   18
2.2　編程大圖   18
2.3　解析程序   20
2.3.1　注釋   21
2.3.2　包含文件   21
2.3.3　函數(shù)   22
2.3.4　程序常量   24
2.3.5　中斷處理器定義   24
2.3.6　變量   24
2.3.7　主程序   25
2.4　基本的編程概念   25
2.4.1　運算符   25
2.4.2　編程結(jié)構(gòu)   29
2.4.3　決策處理   30
2.5　Arduino開發(fā)環(huán)境   32
2.5.1　背景   33
2.5.2　Arduino開發(fā)環(huán)境簡介   33
2.5.3　速寫本概念   34
2.5.4　Arduino軟件、庫以及Arduino語言參考資料   34
2.6　應(yīng)用1：機器人紅外距離傳感器   36
2.7　應(yīng)用2：藝術(shù)照明系統(tǒng)   39
2.8　小結(jié)   39
2.9　參考文獻   40
2.10　本章習題   40
第3章　嵌入式系統(tǒng)設(shè)計   41
3.1　什么是嵌入式系統(tǒng)   41
3.2　嵌入式系統(tǒng)設(shè)計流程   42
3.2.1　項目說明   42
3.2.2　背景研究   42
3.2.3　前期設(shè)計   43
3.2.4　設(shè)計   43
3.2.5　實現(xiàn)原型   45
3.2.6　初步測試   45
3.2.7　完整并準確的文檔記錄   46
3.3　案例：Blinky 602A自主迷宮導(dǎo)航機器人系統(tǒng)設(shè)計   46
3.4　應(yīng)用：Blinky 602A機器人的控制算法   51
3.5　小結(jié)   57
3.6　參考文獻   58
3.7　本章習題   58
第4章　串行數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)   59
4.1　概述   59
4.2　串行通信   59
4.3　串行通信術(shù)語   60
4.4　串行USART   62
4.5　串行系統(tǒng)運行以及使用Arduino開發(fā)環(huán)境功能編程   65
4.6　串行系統(tǒng)運行以及在C開發(fā)環(huán)境中的編程   68
4.7　SPI在Arduino開發(fā)環(huán)境中編程   71
4.8　SPI在C開發(fā)環(huán)境中編程   72
4.9　兩線串行接口——TWI   73
4.10　應(yīng)用1：SD/MMC卡模塊通過USART擴展   73
4.11　應(yīng)用2：通過ISP對ArduinoUNO R3控制板的ATmega328芯片編程   76
4.12　小結(jié)   78
4.13　參考文獻   78
4.14　本章習題   78
第5章　模數(shù)轉(zhuǎn)換器   79
5.1　概述   79
5.2　采樣、量化和編碼   80
5.3　模數(shù)轉(zhuǎn)換過程   83
5.3.1　換能器接口設(shè)計電路   83
5.3.2　運算放大器   85
5.4　模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)   88
5.5　Atmel公司的ATmega328芯片ADC系統(tǒng)   89
5.5.1　框架圖   89
5.5.2　寄存器   90
5.6　使用Arduino開發(fā)環(huán)境為模數(shù)轉(zhuǎn)換功能編程   92
5.7　使用C開發(fā)環(huán)境為模數(shù)轉(zhuǎn)換功能編程   92
5.8　實例：ADC雨量計指示燈   93
5.8.1　ADC雨量計指示燈（使用Arduino開發(fā)環(huán)境）   94
5.8.2　ADC雨量計指示燈（使用C開發(fā)環(huán)境）   97
5.8.3　ADC雨量計指示燈（基于Arduino開發(fā)環(huán)境的C編程混合優(yōu)化）   102
5.9　一位模數(shù)轉(zhuǎn)換（閾值檢測器）   103
5.10　數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）   105
5.10.1　數(shù)模轉(zhuǎn)換器（使用Arduino開發(fā)環(huán)境）   106
5.10.2　數(shù)模轉(zhuǎn)換器（外接轉(zhuǎn)換器）   106
5.11　應(yīng)用：藝術(shù)作品照明系統(tǒng)——優(yōu)化   107
5.12　小結(jié)   109
5.13　參考文獻   110
5.14　本章習題   111
第6章　中斷子系統(tǒng)   112
6.1　概述   112
6.2　ATmega328中斷系統(tǒng)   113
6.3　中斷編程   113
6.4　基于C語言及Arduino開發(fā)環(huán)境的中斷編程   114
6.4.1　外部中斷編程   114
6.4.2　內(nèi)部中斷編程   117
6.5　前臺處理和后臺處理   121
6.6　中斷例程   121
6.6.1　C語言中的實時時鐘   121
6.6.2　Arduino開發(fā)環(huán)境中的實時時鐘   123
6.6.3　用C語言中斷驅(qū)動的USART   125
6.7　小結(jié)   134
6.8　參考文獻   134
6.9　本章習題   134
第7章　定時器子系統(tǒng)   136
7.1　概述   136
7.2　有關(guān)定時器的術(shù)語   136
7.2.1　頻率   137
7.2.2　周期   137
7.2.3　占空比   137
7.3　定時器系統(tǒng)概述   138
7.4　應(yīng)用   139
7.4.1　輸入捕捉——測量外部定時事件   140
7.4.2　計數(shù)事件   140
7.4.3　輸出比較——對外部設(shè)備接口產(chǎn)生定時信號   141
7.4.4　工業(yè)實施案例研究（PWM）   141
7.5　Atmel公司的ATmega328控制器上的定時器系統(tǒng)概述   142
7.6　Timer 0系統(tǒng)   143
7.6.1　運行模式   144
7.6.2　Timer 0寄存器   146
7.7　Timer 1   148
7.7.1　Timer 1寄存器   149
7.8　Timer 2   151
7.9　利用Arduino開發(fā)環(huán)境中內(nèi)置的時鐘功能在Arduino UNO R3控制板上編程   154
7.10　用C語言編寫定時器系統(tǒng)   154
7.10.1　C語言中的精確延時   154
7.10.2　C語言中的PWM   156
7.10.3　在C語言中輸入捕獲模式   157
7.11　基于C語言的伺服電機控制的PWM系統(tǒng)   158
7.12　小結(jié)   162
7.13　參考文獻   162
7.14　本章習題   163
第8章　Atmel AVR系列微控制器運行參數(shù)和接口   164
8.1　概述   164
8.2　運行參數(shù)   165
8.3　電池供電   167
8.3.1　嵌入式系統(tǒng)電壓和電流消耗規(guī)格   167
8.3.2　電池特性   167
8.4　輸入設(shè)備   168
8.4.1　開關(guān)   168
8.4.2　開關(guān)接口電路中的上拉電阻   169
8.4.3　開關(guān)去抖動   169
8.4.4　鍵盤   170
8.4.5　傳感器   174
8.4.6　LM34溫度傳感器案例   176
8.5　輸出設(shè)備   176
8.5.1　發(fā)光二極管   176
8.5.2　七段碼LED顯示   176
8.5.3　代碼樣例   178
8.5.4　三態(tài)LED指示燈   179
8.5.5　點陣屏   180
8.5.6　使用C編程液晶字符顯示屏（LCD）   182
8.5.7　使用Arduino開發(fā)環(huán)境編程液晶字符顯示屏（LCD）   188
8.5.8　大功率直流設(shè)備   189
8.6　直流電磁閥控制   189
8.7　直流電機速度和方向控制   190
8.7.1　直流電機運行參數(shù)   191
8.7.2　H橋方向控制   191
8.7.3　伺服電機接口   192
8.7.4　步進電機控制   192
8.7.5　交流設(shè)備   198
8.8　驅(qū)動其他設(shè)備   199
8.8.1　報警器、蜂鳴器   199
8.8.2　振動電機   199
8.9　擴展實例1：自動風扇制冷系統(tǒng)   200
8.10　擴展實例2：藝術(shù)燈光系統(tǒng)   207
8.11　擴展實例3：飛行模擬器操控面板   211
8.12　擴展實例4：潛水機器人   231
8.12.1　需求   233
8.12.2　結(jié)構(gòu)圖   233
8.12.3　電路圖   234
8.12.4　UML活動圖   234
8.12.5　微控制器程序   235
8.12.6　項目衍生   237
8.13　擴展實例5：氣象站   237
8.13.1　需求   237
8.13.2　結(jié)構(gòu)圖   238
8.13.3　電路圖   238
8.13.4　UML活動圖   240
8.13.5　微控制器程序   241
8.14　小結(jié)   248
8.15　參考文獻   248
8.16　本章習題   249
附錄A　 ATmega328寄存器設(shè)置   252
附錄B　ATmega328頭文件   256