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內容介紹
本書主要講解瞭ArduiD開發闆的物理特性與接口功能，ArduiD使用的各種AVR微控製器，ArduiD特有的編程環境，各種擴展闆，可與ArduiD一起工作的傳感器、繼電器模塊、小鍵盤以及其他附加組件，從零開始創建自定義擴展闆的步驟，介紹各種分析設計問題、定義實體與可測試需求的方法，確保開發成功。

關聯推薦
作為成功的開源硬件平颱，ArduiD不但讓普通人實現瞭工程師夢想，也被廣泛應用在機器人、環境監測傳感器、衛星等大大小小的正式項目中。 本書針對想瞭解ArduiD細節、追求個性和新鮮事物的愛好者，詳盡介紹瞭使用ArduiD開發闆與擴展闆的過程中應該瞭解的技術細節、注意事項，並傳達瞭一些FC重要的設計思想，旨在幫助讀者實現創客夢想。 - ArduiD開發闆的物理特性與接口功能 - ArduiD使用的各種AVR微控製器 - ArduiD特有的編程環境，包括“程序” - 各種擴展闆，如閃存、以太網、藍牙、ZigBee - 可與ArduiD一起工作的傳感器、繼電器模塊、小鍵盤等附加組件 - 從零開始創建自定義擴展闆 - 介紹如何分析各種設計問題、定義實體與可測試需求，確保開發成功 
目錄
目錄 前言 D 1 章　ArduiD 傢族 1 1.1　ArduiD 簡史.1 1.2　ArduiD 設備類型.2 1.3　ArduiD 實物展示.3 1.4　ArduiD 兼容設備.6 目錄

前言

D 1 章　ArduiD 傢族 1

1.1　ArduiD 簡史.1

1.2　ArduiD 設備類型.2

1.3　ArduiD 實物展示.3

1.4　ArduiD 兼容設備.6

1.4.1　硬件兼容設備 6

1.4.2　軟件兼容設備 7

1.5　ArduiD 命名約定.8

1.6　使用ArduiD 可以實現的目的9

1.7　更多信息 .11

D 2 章　AVR 微控製器 .12

2.1　背景.12

2.2　內部架構 .13

2.3　內部存儲器 .16

2.4　外圍功能 .16

2.4.1　控製寄存器 16

2.4.2　數字I/O 端口 .17

2.4.3　8 位定時器/ 計數器 18

2.4.4　16 位定時器/ 計數器 19

2.4.5　定時器/ 計數器預分頻器 .19

2.5　模擬比較器 .19

2.6　模數轉換器 .20

2.7　串行I/O.21

2.7.1　USART 22

2.7.2　SPI .22

2.7.3　TWI .23

2.8　中斷 24

2.9　看門狗定時器 .26

2.10　電氣特性 .26

2.11　更多信息 .27

D3 章　ArduiD 專用AVR 微控製器 .28

3.1　ATmega168/328 29

3.1.1　內存 29

3.1.2　特性 29

3.1.3　封裝 30

3.1.4　端口 31

3.1.5　引腳電路 31

3.1.6　模擬比較器輸入 31

3.1.7　模擬輸入 32

3.1.8　串行接口 32

3.1.9　定時器/ 時鍾I/O .33

3.1.10　外部中斷 33

3.1.11　ArduiD 引腳分配 34

3.1.12　基本電氣特性 35

3.2　ATmega1280/ATmega2560 35

3.2.1　內存 35

3.2.2　特性 37

3.2.3　封裝 37

3.2.4　端口 37

3.2.5　引腳功能 38

3.2.6　模擬比較器輸入 38

3.2.7　模擬輸入 39

3.2.8　串行接口 39

3.2.9　定時器/ 時鍾I/O .40

3.2.10　外部中斷 41

3.2.11　ArduiD 引腳分配 41

3.2.12　電氣特性 44

3.3　ATmega32U4 44

3.3.1　內存 44

3.3.2　特性 45

3.3.3　封裝 46

3.3.4　端口 46

3.3.5　引腳功能 47

3.3.6　模擬比較器輸入 47

3.3.7　模擬輸入 47

3.3.8　串行接口 48

3.3.9　定時器/ 時鍾I/O .49

3.3.10　外部中斷 50

3.3.11　USB2.0 接口 .51

3.3.12　電氣特性 52

3.3.13　ArduiD 引腳分配 52

3.4　熔絲位 .53

3.5　更多信息 .55

D4 章　ArduiD 技術細節 .56

4.1　ArduiD 特性與功能.56

4.2　ArduiD USB 接口 57

4.3　ArduiD 物理大小.59

4.3.1　全尺寸基本ArduiD PCB 類型.60

4.3.2　Mega 類型的ArduiD PCB .61

4.3.3　小型ArduiD PCB62

4.3.4　特殊用途PCB 類型 .65

4.4　ArduiD 引腳布局.66

4.4.1　ArduiD 基綫引腳布局 66

4.4.2　擴展基綫引腳布局 67

4.4.3　Mega 引腳布局 72

4.4.4　非標準布局 74

4.5 　更多信息 78

D5 章　對ArduiD 與AVR 微控製器編程 .79

5.1　微控製器交叉編譯 .80

5.2　BootLoader 81

5.3　ArduiD IDE 環境 .83

5.3.1　安裝ArduiD IDE 84

5.3.2　配置ArduiD IDE 85

5.4　使用ArduiD IDE 進行交叉編譯 86

5.4.1　ArduiD 可執行映像 89

5.4.2　ArduiD 軟件創建過程 89

5.4.3　程序標簽卡 90

5.4.4　ArduiD 軟件架構 91

5.4.5　運行時支持：main() 函數 92

5.4.6　程序示例 94

5.4.7　常量 97

5.4.8　全局變量 97

5.5　庫 .98

5.5.1　在ArduiD 程序中使用庫 .98

5.5.2　將庫添加到ArduiD IDE 101

5.5.3　創建自定義庫 103

5.6　ArduiD 源代碼.103

D6 章　不使用ArduiD IDE 編程 .105

6.1　IDE 替換方案 .105

6.1.1　PlatformIO 105

6.1.2　ID .107

6.2　AVR 工具鏈 .108

6.2.1　安裝工具鏈 111

6.2.2　make 112

6.2.3　avr-gcc.113

6.2.4　binutils 113

6.2.5　avr-libc 116

6.3　從零開始構建C 或C 程序 .118

6.3.1　使用avr-gcc 或avr-g 進行編譯 118

6.3.2　多個源文件與make 程序 118

6.4　AVR 匯編語言 .120

6.4.1　AVR 編程模型 .121

6.4.2　創建AVR 匯編語言程序 123

6.4.3　AVR 匯編語言資源 .125

6.5　上傳AVR 可執行代碼 126

6.5.1　係統內編程 126

6.5.2　使用Bootloader 編程 .127

6.5.3　不使用Bootloader 上傳 .127

6.5.4　JTAG .129

6.5.5　AVRDUDE .129

6.5.6　將ArduiD 用作ISP 131

6.5.7　Bootloader 運作 131

6.5.8　更換Bootloader 133

6.6　小結 .133

D7 章　ArduiD 庫 .134

7.1　庫組件 .134

7.1.1　EEPROM 136

7.1.2　Ethernet .138

7.1.3　Firmata 144

7.1.4　GSM 148

7.1.5　LiquidCrystal 157

7.1.6　SD .160

7.1.7　Servo .163

7.1.8　SPI .164

7.1.9　SoftwareSerial .165

7.1.10　Stepper 167

7.1.11　TFT .167

7.1.12　Wi-Fi .170

7.1.13　Wi-Fi 類 172

7.1.14　IPAddress 類 172

7.1.15　Server 類 172

7.1.16　Client 類 173

7.1.17　UDP 類 173

7.1.18　Wire .174

7.1.19　Esplora .176

7.2　D三方庫 .179

D8 章　擴展闆 182

8.1　擴展闆的電氣特性 .183

8.2　擴展闆的物理特性 .184

8.3　堆疊擴展闆 .186

8.4　常用ArduiD 擴展闆186

8.4.1　輸入/ 輸齣 .187

8.4.2　I/O 擴展闆 187

8.4.3　I/O 拓展闆 191

8.4.4　繼電器擴展闆 194

8.4.5　信號路由擴展闆 196

8.4.6　存儲器 199

8.4.7　通信 201

8.4.8　串行I/O 與MIDI .201

8.4.9　Ethernet .202

8.4.10　藍牙 204

8.4.11　USB .205

8.4.12　ZigBee .207

8.4.13　CAN 208

8.4.14　原型 211

8.4.15　製作自定義原型擴展闆 213

8.4.16　運動控製 214

8.4.17　DC 與步進電機控製 214

8.4.18　PWM 與舵機控製 216

8.4.19　顯示器 217

8.4.20　儀錶擴展闆 223

8.4.21　適配器擴展闆 225

8.4.22　混雜擴展闆 226

8.5　FC見ArduiD 擴展闆230

8.6　資源 231

D9 章　模塊與I/O 組件 .233

9.1　模塊234

9.1.1　物理外形 235

9.1.2　接口 235

9.1.3　模塊來源 238

9.1.4　模塊說明 238

9.2　Grove 模塊 260

9.3　傳感器與模塊介紹 .261

9.4　傳感器 .262

9.4.1　溫度、濕度、壓力傳感器 263

9.4.2　傾斜傳感器 267

9.4.3　聲音傳感器 268

9.4.4　光綫傳感器 269

9.4.5　磁場傳感器 272

9.4.6　振動與敲擊傳感器 273

9.4.7　運動傳感器 274

9.4.8　接觸與位置傳感器 275

9.4.9　距離傳感器 278

9.5　通信 279

9.5.1　APC220 無綫模塊 279

9.5.2　315/433 MHz RF 模塊 .280

9.5.3　ESP8266 收發器.280

9.6　輸齣設備與元件 .281

9.6.1　光源 281

9.6.2　繼電器、電機與舵機 285

9.6.3　模擬信號輸齣 287

9.7　用戶輸入 .288

9.7.1　鍵盤 288

9.7.2　搖杆 289

9.7.3　電位器與鏇轉編碼器 289

9.8　用戶輸齣 .289

9.8.1　文本顯示器 290

9.8.2　圖形顯示器 291

9.9　支持功能 .291

9.9.1　時鍾 292

9.9.2　定時器 293

9.10　連接 294

9.10.1　使用裸露跳綫 294

9.10.2　模塊連接係統 294

9.10.3　自己動手製作連接器 295

9.10.4　選擇連接方法 297

9.11　供應商資源 .297

9.12　小結 .297

D 10 章　自己動手製作元件 .299

10.1　準備工作 .301

10.2　製作擴展闆 .305

10.2.1　物理考慮 .306

10.2.2　堆疊擴展闆 .307

10.2.3　電氣考慮 .308

10.3　製作GreenShield 擴展闆 .309

10.3.1　目標 .309

10.3.2　定義與規劃 .309

10.3.3　設計 .310

10.3.4　製作原型 .316

10.3.5　**終軟件 .322

10.3.6　裝配 .328

10.3.7　**終驗收測試 .332

10.3.8　運行 .333

10.3.9　後續步驟 .334

10.4　製作與ArduiD 兼容的PCB .334

10.5　Switchinator 335

10.5.1　定義與規劃 .335

10.5.2　設計 .336

10.5.3　原型 .347

10.5.4　軟件 .350

10.5.5　製造 .353

10.5.6　驗收檢測 .356

10.5.7　後續步驟 .356

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