從軟體設計高度進行的Arduino硬體開發

前言

第一篇：設計篇
Chapter 01  程式設計方法
1.1 流程圖
1.1.1 流程圖示準符號
1.1.2 流程圖基本結構
1.2 N-S 圖
1.3 PAD 圖
Chapter 02  EDA 設計工具
2.1 Fritzing
2.1.1 軟體簡介
2.1.2 軟體用法簡介
2.1.3 Arduino 電路範例
2.1.4 Arduino 範例支援與程式設計
2.2 Virtual Breadboard
2.2.1 軟體簡介
2.2.2 軟體用法簡介
2.3 Proteus
2.3.1 軟體簡介
2.3.2 軟體用法簡介
2.3.3 Arduino 範例
2.4 EAGLE
2.4.1 軟體簡介
2.4.2 軟體用法簡介
2.4.3 Arduino 元件函數庫匯入

第二篇：實現篇
Chapter 03  開放原始碼硬體概述
3.1 開放原始碼硬體的概念
3.2 主流開放原始碼硬體簡介
3.2.1 Arduino   
3.2.2 Raspberry Pi  
3.2.3 BeagleBone
3.2.4 Netduino
Chapter 04  Arduino 平台
4.1 Arduino 的特點
4.2 Arduino 開發環境
4.2.1 Arduino IDE 的安裝
4.2.2 Arduino IDE 的使用  
4.3 程式語言
4.3.1 Arduino 程式設計基礎
4.3.2 數位I/O 介面的操作函數
4.3.3 模擬I/O 介面的操作函數
4.3.4 進階I/O Pulseln(pin,state,timeout)  
4.3.5 時間函數
4.3.6 中斷函數
4.3.7 序列埠通訊函數
4.3.8 Arduino 的函數庫函數
Chapter 05  Arduino 資料獲取
5.1 溫濕度擷取
5.1.1 原理
5.1.2 實驗程式
5.2 水位擷取
5.2.1 原理
5.2.2 實驗程式
5.3 光強擷取
5.3.1 原理
5.3.2 實驗程式
5.4 氣體感測器
5.4.1 原理
5.4.2 實驗程式
5.5 超音波感測器
5.5.1 原理
5.5.2 實驗程式
5.6 壓力感測器
5.6.1 原理
5.6.2 實驗程式
5.7 風速感測器
5.7.1 原理
5.7.2 實驗程式
5.8 拍照模組
5.8.1 原理
5.8.2 實驗程式
Chapter 06 Arduino 顯示控制
6.1 LED
6.1.1 原理
6.1.2 電路圖
6.1.3 實驗程式
6.2 數位管
6.2.1 原理
6.2.2 電路圖
6.2.3 實驗程式
6.3 點陣
6.3.1 原理
6.3.2 點陣的使用方法
6.3.3 實驗程式
6.4 液晶LCD
6.4.1 原理
6.4.2 電路圖
6.4.3 接腳擴充
6.4.4 實驗程式
Chapter 07 Arduino 電流量控制
7.1 直流馬達
7.1.1 原理
7.1.2 電路圖
7.1.3 實驗程式
7.2 步進馬達
7.2.1 原理
7.2.2 電路圖
7.2.3 實驗程式
7.3 伺服
7.3.1 原理
7.3.2 電路圖
7.3.3 實驗程式
7.4 繼電器
7.4.1 原理
7.4.2 電路圖
7.4.3 實驗程式
Chapter 08 Arduino 通訊控制
8.1 SPI 序列埠通訊
8.1.1 原理
8.1.2 電路圖及使用
8.1.3 實驗程式
8.2 紅外線通訊
8.2.1 原理
8.2.2 電路圖及使用
8.2.3 實驗程式
8.3 RFID 通訊
8.3.1 原理
8.3.2 電路圖及使用
8.3.3 實驗程式
8.4 Ethernet 通訊
8.4.1 原理
8.4.2 電路圖及使用
8.4.3 實驗程式
8.5 WiFi 通訊
8.5.1 原理
8.5.2 電路圖及使用
8.5.3 實驗程式
8.6 BlueTooth 通訊
8.6.1 原理
8.6.2 電路圖及使用
8.6.3 實驗程式
8.7 XBee 通訊
8.7.1 原理
8.7.2 電路圖及使用
8.7.3 實驗程式

第三篇：應用篇
Chapter 09 遊戲類別開發
9.1 Jumping Pong
9.1.1 功能構思
9.1.2 設計原理
9.1.3 參考程式
9.2 打地鼠遊戲機
9.2.1 功能構思
9.2.2 設計原理
9.2.3 參考程式
Chapter 10 控制類別開發
10.1 藍牙控制智慧車
10.1.1 功能構思
10.1.2 設計原理
10.1.3 參考程式
10.2 可抓取機械手臂
10.2.1 功能構思
10.2.2 設計原理
10.2.3 參考程式
Chapter 11 互動類別開發
11.1 虛擬爵士鼓
11.1.1 功能構思
11.1.2 設計原理
11.1.3 參考程式
11.2 觸控按鍵互動設計
11.2.1 功能構思
11.2.2 設計原理
11.2.3 參考程式
Chapter 12 物聯網開發
12.1 植物生長幫手
12.1.1 功能構思
12.1.2 設計原理
12.1.3 參考程式
12.2 環境資訊擷取系統
12.2.1 功能構思
12.2.2 設計原理
12.2.3 參考程式
12.3 家居燈光控制系統
12.3.1 功能構思
12.3.2 設計原理
12.3.3 參考程式
Chapter 13 智慧農業設計與開發
13.1 簡介
13.2 系統邏輯結構圖
13.3 開發板選型
13.3.1 開發板簡介
13.3.2 參考程式
13.4 感知層的設計
13.4.1 流程圖
13.4.2 Arduino 的GET、POST 程式
13.5 平台層的設計
13.5.1 建立RESTFul WCF 服務
13.5.2 相關資料庫設計
13.5.3 平台資料介面開發
13.5.4 Fiddler 測試REST 服務
13.5.5 撰寫平台圖片資料接收
13.5.6 Arduino 請求平台

序

　　2014 年是物聯網元年，智慧硬體發展方興未艾，其廣泛用於家居、電器、工業控制等各個領域，而代表著個性化、訂製化和智慧化的工業4.0 時代也已經悄悄來臨。智慧產品需要滿足不同消費者的多樣性需求，未來智慧硬體的市場極大，這為創客創新產品，自主創業提供了無限空間，必將形成大眾創業、萬眾創新的發展局面。

　　那麼，如何才能在未來的發展中佔得先機，毫無疑問是擁有良好素質的人才，換言之，具有良好創新意識的創客就是未來社會發展的重要力量，創客的基本素質決定著未來產品的競爭力。

　　「設計篇」為創新構思提供了實際的設計工具，使得創新構思以實際的形式表現出來，本篇主要包含軟體設計方法和硬體設計方法兩部分，將為產品實現提供概要設計和詳細設計，保障構思的產品能夠順利實現。

　　「實現篇」以構思和設計為基礎的基礎，對最後產品實現所需要的開放原始碼硬體以及各種元件進行了介紹，包含開放原始碼平台、各種感測器和模組，從功能、使用方法、電路的連接和實例程式等方面說明，以便迅速完成構思和設計的產品。

　　「應用篇」在前幾篇的基礎上，綜合應用了各種技術，加強產品的整體效能和可實現性，對於好的產品，可以實現產品的營運，本篇從四個方面的應用進行介紹，包含遊戲類別開發、控制類別開發、互動類別開發和物聯網開發。

　　本書是作者在科學研究和實作教學中的經驗歸納，一方面，作者目前的研究方向是物聯網和智慧硬體研發，既有創新模式和方法的分析，也有產品設計、實現細節及程式碼實現的案例。

　　本書無論是新手還是熟練開發人員，都能從書中找到有用的資訊。針對目前快速發展的物聯網及智慧硬體產業，提供了產品創意及實現的完整過程，透過Arduino 開放原始碼硬體平台，可以快速上手智慧硬體的研發，為大專院校學生、創客和電子同好提供了解決方案。