Arduino高級(jí)開(kāi)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(jī)器人   5
1.4.1　結(jié)構(gòu)圖   6
1.4.2　UML活動(dòng)圖   7
1.4.3　Arduino UNO R3系統(tǒng)   7
1.5　Arduino開(kāi)源原理圖   7
1.6　其他基于Arduino的硬件平臺(tái)   9
1.7　擴(kuò)展Arduino平臺(tái)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(xiàn)   17
1.13　本章習(xí)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(yùn)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(kāi)發(fā)環(huán)境   32
2.5.1　背景   33
2.5.2　Arduino開(kāi)發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介   33
2.5.3　速寫本概念   34
2.5.4　Arduino軟件、庫(kù)以及Arduino語(yǔ)言參考資料   34
2.6　應(yīng)用1：機(jī)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(xiàn)   40
2.10　本章習(xí)題   40
第3章　嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)   41
3.1　什么是嵌入式系統(tǒng)   41
3.2　嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程   42
3.2.1　項(xiàng)目說(shuō)明   42
3.2.2　背景研究   42
3.2.3　前期設(shè)計(jì)   43
3.2.4　設(shè)計(jì)   43
3.2.5　實(shí)現(xiàn)原型   45
3.2.6　初步測(cè)試   45
3.2.7　完整并準(zhǔn)確的文檔記錄   46
3.3　案例：Blinky 602A自主迷宮導(dǎo)航機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)   46
3.4　應(yīng)用：Blinky 602A機(jī)器人的控制算法   51
3.5　小結(jié)   57
3.6　參考文獻(xiàn)   58
3.7　本章習(xí)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(yǔ)   60
4.4　串行USART   62
4.5　串行系統(tǒng)運(yùn)行以及使用Arduino開(kāi)發(fā)環(huán)境功能編程   65
4.6　串行系統(tǒng)運(yùn)行以及在C開(kāi)發(fā)環(huán)境中的編程   68
4.7　SPI在Arduino開(kāi)發(fā)環(huán)境中編程   71
4.8　SPI在C開(kāi)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(guò)USART擴(kuò)展   73
4.11　應(yīng)用2：通過(guò)ISP對(duì)ArduinoUNO R3控制板的ATmega328芯片編程   76
4.12　小結(jié)   78
4.13　參考文獻(xiàn)   78
4.14　本章習(xí)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(guò)程   83
5.3.1　換能器接口設(shè)計(jì)電路   83
5.3.2　運(yùn)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(kāi)發(fā)環(huán)境為模數(shù)轉(zhuǎn)換功能編程   92
5.7　使用C開(kāi)發(fā)環(huán)境為模數(shù)轉(zhuǎn)換功能編程   92
5.8　實(shí)例：ADC雨量計(jì)指示燈   93
5.8.1　ADC雨量計(jì)指示燈（使用Arduino開(kāi)發(fā)環(huán)境）   94
5.8.2　ADC雨量計(jì)指示燈（使用C開(kāi)發(fā)環(huán)境）   97
5.8.3　ADC雨量計(jì)指示燈（基于Arduino開(kāi)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(cè)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(kāi)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(xiàn)   110
5.14　本章習(xí)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(yǔ)言及Arduino開(kāi)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(tái)處理和后臺(tái)處理   121
6.6　中斷例程   121
6.6.1　C語(yǔ)言中的實(shí)時(shí)時(shí)鐘   121
6.6.2　Arduino開(kāi)發(fā)環(huán)境中的實(shí)時(shí)時(shí)鐘   123
6.6.3　用C語(yǔ)言中斷驅(qū)動(dòng)的USART   125
6.7　小結(jié)   134
6.8　參考文獻(xiàn)   134
6.9　本章習(xí)題   134
第7章　定時(shí)器子系統(tǒng)   136
7.1　概述   136
7.2　有關(guān)定時(shí)器的術(shù)語(yǔ)   136
7.2.1　頻率   137
7.2.2　周期   137
7.2.3　占空比   137
7.3　定時(shí)器系統(tǒng)概述   138
7.4　應(yīng)用   139
7.4.1　輸入捕捉——測(cè)量外部定時(shí)事件   140
7.4.2　計(jì)數(shù)事件   140
7.4.3　輸出比較——對(duì)外部設(shè)備接口產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)   141
7.4.4　工業(yè)實(shí)施案例研究（PWM）   141
7.5　Atmel公司的ATmega328控制器上的定時(shí)器系統(tǒng)概述   142
7.6　Timer 0系統(tǒng)   143
7.6.1　運(yùn)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(kāi)發(fā)環(huán)境中內(nèi)置的時(shí)鐘功能在Arduino UNO R3控制板上編程   154
7.10　用C語(yǔ)言編寫定時(shí)器系統(tǒng)   154
7.10.1　C語(yǔ)言中的精確延時(shí)   154
7.10.2　C語(yǔ)言中的PWM   156
7.10.3　在C語(yǔ)言中輸入捕獲模式   157
7.11　基于C語(yǔ)言的伺服電機(jī)控制的PWM系統(tǒng)   158
7.12　小結(jié)   162
7.13　參考文獻(xiàn)   162
7.14　本章習(xí)題   163
第8章　Atmel AVR系列微控制器運(yùn)行參數(shù)和接口   164
8.1　概述   164
8.2　運(yùn)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(kāi)關(guān)   168
8.4.2　開(kāi)關(guān)接口電路中的上拉電阻   169
8.4.3　開(kāi)關(guān)去抖動(dòng)   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(diǎn)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(kāi)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(jī)速度和方向控制   190
8.7.1　直流電機(jī)運(yùn)行參數(shù)   191
8.7.2　H橋方向控制   191
8.7.3　伺服電機(jī)接口   192
8.7.4　步進(jìn)電機(jī)控制   192
8.7.5　交流設(shè)備   198
8.8　驅(qū)動(dòng)其他設(shè)備   199
8.8.1　報(bào)警器、蜂鳴器   199
8.8.2　振動(dòng)電機(jī)   199
8.9　擴(kuò)展實(shí)例1：自動(dòng)風(fēng)扇制冷系統(tǒng)   200
8.10　擴(kuò)展實(shí)例2：藝術(shù)燈光系統(tǒng)   207
8.11　擴(kuò)展實(shí)例3：飛行模擬器操控面板   211
8.12　擴(kuò)展實(shí)例4：潛水機(jī)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(dòng)圖   234
8.12.5　微控制器程序   235
8.12.6　項(xiàng)目衍生   237
8.13　擴(kuò)展實(shí)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(dòng)圖   240
8.13.5　微控制器程序   241
8.14　小結(jié)   248
8.15　參考文獻(xiàn)   248
8.16　本章習(xí)題   249
附錄A　 ATmega328寄存器設(shè)置   252
附錄B　ATmega328頭文件   256