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Arduino高级开发权威指南(原书第2版)

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标签: Arduino

Arduino

巴雷特著的《Arduino高级开发权威指南(原书第2版)》内容整体分为两个部分。第一个部分讲解如何使用Arduino进行编程,并进一步开发嵌入式系统;第二部分则分别深入浅出讲解了Arduino控制器的串口通信,ADC,中断,定时等概念,便于读者深入理解Arduino的体系结构。

前言

第1章  入门  1

1.1  概述  1

1.2  入门  1

1.3  Arduino  UNO  R3  3

1.4  案例:自主迷宫导航机器人  5

1.4.1  结构图  6

1.4.2  UML活动图  7

1.4.3  Arduino  UNO  R3系统  7

1.5  Arduino开源原理图  7

1.6  其他基于Arduino的硬件平台  9

1.7  扩展Arduino平台的硬件功能特性  9

1.8  Arduino软件  10

1.9  Arduino  UNO  R3/ATmega328芯片硬件功能  10

1.9.1  内存单元  12

1.9.2  端口系统  12

1.9.3  内部系统  13

1.10  应用:Arduino设备套件  16

1.11  小结  17

1.12  参考文献  17

1.13  本章习题  17

第2章  编程  18

2.1  概述  18

2.2  编程大图  18

2.3  解析程序  20

2.3.1  注释  21

2.3.2  包含文件  21

2.3.3  函数  22

2.3.4  程序常量  24

2.3.5  中断处理器定义  24

2.3.6  变量  24

2.3.7  主程序  25

2.4  基本的编程概念  25

2.4.1  运算符  25

2.4.2  编程结构  29

2.4.3  决策处理  30

2.5  Arduino开发环境  32

2.5.1  背景  33

2.5.2  Arduino开发环境简介  33

2.5.3  速写本概念  34

2.5.4  Arduino软件、库以及Arduino语言参考资料  34

2.6  应用1:机器人红外距离传感器  36

2.7  应用2:艺术照明系统  39

2.8  小结  39

2.9  参考文献  40

2.10  本章习题  40

第3章  嵌入式系统设计  41

3.1  什么是嵌入式系统  41

3.2  嵌入式系统设计流程  42

3.2.1  项目说明  42

3.2.2  背景研究  42

3.2.3  前期设计  43

3.2.4  设计  43

3.2.5  实现原型  45

3.2.6  初步测试  45

3.2.7  完整并准确的文档记录  46

3.3  案例:Blinky  602A自主迷宫导航机器人系统设计  46

3.4  应用:Blinky  602A机器人的控制算法  51

3.5  小结  57

3.6  参考文献  58

3.7  本章习题  58

第4章  串行数据通信子系统  59

4.1  概述  59

4.2  串行通信  59

4.3  串行通信术语  60

4.4  串行USART  62

4.5  串行系统运行以及使用Arduino开发环境功能编程  65

4.6  串行系统运行以及在C开发环境中的编程  68

4.7  SPI在Arduino开发环境中编程  71

4.8  SPI在C开发环境中编程  72

4.9  两线串行接口——TWI  73

4.10  应用1:SD/MMC卡模块通过USART扩展  73

4.11  应用2:通过ISP对ArduinoUNO  R3控制板的ATmega328芯片编程  76

4.12  小结  78

4.13  参考文献  78

4.14  本章习题  78

第5章  模数转换器  79

5.1  概述  79

5.2  采样、量化和编码  80

5.3  模数转换过程  83

5.3.1  换能器接口设计电路  83

5.3.2  运算放大器  85

5.4  模数转换技术  88

5.5  Atmel公司的ATmega328芯片ADC系统  89

5.5.1  框架图  89

5.5.2  寄存器  90

5.6  使用Arduino开发环境为模数转换功能编程  92

5.7  使用C开发环境为模数转换功能编程  92

5.8  实例:ADC雨量计指示灯  93

5.8.1  ADC雨量计指示灯(使用Arduino开发环境)  94

5.8.2  ADC雨量计指示灯(使用C开发环境)  97

5.8.3  ADC雨量计指示灯(基于Arduino开发环境的C编程混合优化)  102

5.9  一位模数转换(阈值检测器)  103

5.10  数模转换器(DAC)  105

5.10.1  数模转换器(使用Arduino开发环境)  106

5.10.2  数模转换器(外接转换器)  106

5.11  应用:艺术作品照明系统——优化  107

5.12  小结  109

5.13  参考文献  110

5.14  本章习题  111

第6章  中断子系统  112

6.1  概述  112

6.2  ATmega328中断系统  113

6.3  中断编程  113

6.4  基于C语言及Arduino开发环境的中断编程  114

6.4.1  外部中断编程  114

6.4.2  内部中断编程  117

6.5  前台处理和后台处理  121

6.6  中断例程  121

6.6.1  C语言中的实时时钟  121

6.6.2  Arduino开发环境中的实时时钟  123

6.6.3  用C语言中断驱动的USART  125

6.7  小结  134

6.8  参考文献  134

6.9  本章习题  134

第7章  定时器子系统  136

7.1  概述  136

7.2  有关定时器的术语  136

7.2.1  频率  137

7.2.2  周期  137

7.2.3  占空比  137

7.3  定时器系统概述  138

7.4  应用  139

7.4.1  输入捕捉——测量外部定时事件  140

7.4.2  计数事件  140

7.4.3  输出比较——对外部设备接口产生定时信号  141

7.4.4  工业实施案例研究(PWM)  141

7.5  Atmel公司的ATmega328控制器上的定时器系统概述  142

7.6  Timer  0系统  143

7.6.1  运行模式  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开发环境中内置的时钟功能在Arduino  UNO  R3控制板上编程  154

7.10  用C语言编写定时器系统  154

7.10.1  C语言中的精确延时  154

7.10.2  C语言中的PWM  156

7.10.3  在C语言中输入捕获模式  157

7.11  基于C语言的伺服电机控制的PWM系统  158

7.12  小结  162

7.13  参考文献  162

7.14  本章习题  163

第8章  Atmel  AVR系列微控制器运行参数和接口  164

8.1  概述  164

8.2  运行参数  165

8.3  电池供电  167

8.3.1  嵌入式系统电压和电流消耗规格  167

8.3.2  电池特性  167

8.4  输入设备  168

8.4.1  开关  168

8.4.2  开关接口电路中的上拉电阻  169

8.4.3  开关去抖动  169

8.4.4  键盘  170

8.4.5  传感器  174

8.4.6  LM34温度传感器案例  176

8.5  输出设备  176

8.5.1  发光二极管  176

8.5.2  七段码LED显示  176

8.5.3  代码样例  178

8.5.4  三态LED指示灯  179

8.5.5  点阵屏  180

8.5.6  使用C编程液晶字符显示屏(LCD)  182

8.5.7  使用Arduino开发环境编程液晶字符显示屏(LCD)  188

8.5.8  大功率直流设备  189

8.6  直流电磁阀控制  189

8.7  直流电机速度和方向控制  190

8.7.1  直流电机运行参数  191

8.7.2  H桥方向控制  191

8.7.3  伺服电机接口  192

8.7.4  步进电机控制  192

8.7.5  交流设备  198

8.8  驱动其他设备  199

8.8.1  报警器、蜂鸣器  199

8.8.2  振动电机  199

8.9  扩展实例1:自动风扇制冷系统  200

8.10  扩展实例2:艺术灯光系统  207

8.11  扩展实例3:飞行模拟器操控面板  211

8.12  扩展实例4:潜水机器人  231

8.12.1  需求  233

8.12.2  结构图  233

8.12.3  电路图  234

8.12.4  UML活动图  234

8.12.5  微控制器程序  235

8.12.6  项目衍生  237

8.13  扩展实例5:气象站  237

8.13.1  需求  237

8.13.2  结构图  238

8.13.3  电路图  238

8.13.4  UML活动图  240

8.13.5  微控制器程序  241

8.14  小结  248

8.15  参考文献  248

8.16  本章习题  249

附录A  ATmega328寄存器设置  252

附录B  ATmega328头文件  256

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