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第1章 Arduino家族1

1.1 Arduino简史1

1.2 Arduino设备类型2

1.3 Arduino实物展示3

1.4 Arduino兼容设备6

1.4.1 硬件兼容设备6

1.4.2 软件兼容设备7

1.5 Arduino命名约定8

1.6 使用Arduino可以实现的目的9

1.7 更多信息11

第2章 AVR微控制器12

2.1 背景12

2.2 内部架构13

2.3 内部存储器16

2.4 外围功能16

2.4.1 控制寄存器16

2.4.2 数字I/O端口17

2.4.3 8位定时器／计数器18

2.4.4 16位定时器／计数器19

2.4.5 定时器／计数器预分频器19

2.5 模拟比较器19

2.6 模数转换器20

2.7 串行I/O21

2.7.1 USART22

2.7.2 SPI22

2.7.3 TWI23

2.8 中断24

2.9 看门狗定时器26

2.10 电气特性26

2.11 更多信息27

第3章 Arduino专用AVR微控制器28

3.1 ATmega168/32829

3.1.1 内存29

3.1.2 特性29

3.1.3 封装30

3.1.4 端口31

3.1.5 引脚电路31

3.1.6 模拟比较器输入31

3.1.7 模拟输入32

3.1.8 串行接口32

3.1.9 定时器／时钟I/O33

3.1.10 外部中断33

3.1.11 Arduino引脚分配34

3.1.12 基本电气特性35

3.2 ATmega1280/ATmega256035

3.2.1 内存35

3.2.2 特性37

3.2.3 封装37

3.2.4 端口37

3.2.5 引脚功能38

3.2.6 模拟比较器输入38

3.2.7 模拟输入39

3.2.8 串行接口39

3.2.9 定时器／时钟I/O40

3.2.10 外部中断41

3.2.11 Arduino引脚分配41

3.2.12 电气特性44

3.3 ATmega32U444

3.3.1 内存44

3.3.2 特性45

3.3.3 封装46

3.3.4 端口46

3.3.5 引脚功能47

3.3.6 模拟比较器输入47

3.3.7 模拟输入47

3.3.8 串行接口48

3.3.9 定时器／时钟I/O49

3.3.10 外部中断50

3.3.11 USB2.0接口51

3.3.12 电气特性52

3.3.13 Arduino引脚分配52

3.4 熔丝位53

3.5 更多信息55

第4章 Arduino技术细节56

4.1 Arduino特性与功能56

4.2 Arduino USB接口57

4.3 Arduino物理大小59

4.3.1 全尺寸基本Arduino PCB类型60

4.3.2 Mega类型的Arduino PCB61

4.3.3 小型Arduino PCB62

4.3.4 特殊用途PCB类型65

4.4 Arduino引脚布局66

4.4.1 Arduino基线引脚布局66

4.4.2 扩展基线引脚布局67

4.4.3 Mega引脚布局72

4.4.4 非标准布局74

4.5 更多信息78

第5章 对Arduino与AVR微控制器编程79

5.1 微控制器交叉编译80

5.2 BootLoader81

5.3 Arduino IDE环境83

5.3.1 安装Arduino IDE84

5.3.2 配置Arduino IDE85

5.4 使用Arduino IDE进行交叉编译86

5.4.1 Arduino可执行映像89

5.4.2 Arduino软件创建过程89

5.4.3 程序标签卡90

5.4.4 Arduino软件架构91

5.4.5 运行时支持：main（）函数92

5.4.6 程序示例94

5.4.7 常量97

5.4.8 全局变量97

5.5 库98

5.5.1 在Arduino程序中使用库98

5.5.2 将库添加到Arduino IDE101

5.5.3 创建自定义库103

5.6 Arduino源代码103

第6章 不使用Arduino IDE编程105

6.1 IDE替换方案105

6.1.1 PlatformIO105

6.1.2 Ino107

6.2 AVR工具链108

6.2.1 安装工具链111

6.2.2 make112

6.2.3 avr-gcc113

6.2.4 binutils113

6.2.5 avr-libc116

6.3 从零开始构建C或C＋＋程序118

6.3.1 使用avr-gcc或avr-g＋＋进行编译118

6.3.2 多个源文件与make程序118

6.4 AVR汇编语言120

6.4.1 AVR编程模型121

6.4.2 创建AVR汇编语言程序123

6.4.3 AVR汇编语言资源125

6.5 上传AVR可执行代码126

6.5.1 系统内编程126

6.5.2 使用Bootloader编程127

6.5.3 不使用Bootloader上传127

6.5.4 JTAG129

6.5.5 AVRDUDE129

6.5.6 将Arduino用作ISP131

6.5.7 Bootloader运作131

6.5.8 更换Bootloader133

6.6 小结133

第7章 Arduino库134

7.1 库组件134

7.1.1 EEPROM136

7.1.2 Ethernet138

7.1.3 Firmata144

7.1.4 GSM148

7.1.5 LiquidCrystal157

7.1.6 SD160

7.1.7 Servo163

7.1.8 SPI164

7.1.9 SoftwareSerial165

7.1.10 Stepper167

7.1.11 TFT167

7.1.12 Wi-Fi170

7.1.13 Wi-Fi类172

7.1.14 IPAddress类172

7.1.15 Server类172

7.1.16 Client类173

7.1.17 UDP类173

7.1.18 Wire174

7.1.19 Esplora176

7.2 第三方库179

第8章 扩展板182

8.1 扩展板的电气特性183

8.2 扩展板的物理特性184

8.3 堆叠扩展板186

8.4 常用Arduino扩展板186

8.4.1 输入／输出187

8.4.2 I/O扩展板187

8.4.3 I/O拓展板191

8.4.4 继电器扩展板194

8.4.5 信号路由扩展板196

8.4.6 存储器199

8.4.7 通信201

8.4.8 串行I/O与MIDI201

8.4.9 Ethernet202

8.4.10 蓝牙204

8.4.11 USB205

8.4.12 ZigBee207

8.4.13 CAN208

8.4.14 原型211

8.4.15 制作自定义原型扩展板213

8.4.16 运动控制214

8.4.17 DC与步进电机控制214

8.4.18 PWM与舵机控制216

8.4.19 显示器217

8.4.20 仪表扩展板223

8.4.21 适配器扩展板225

8.4.22 混杂扩展板226

8.5 非常见Arduino扩展板230

8.6 资源231

第9章 模块与I/O组件233

9.1 模块234

9.1.1 物理外形235

9.1.2 接口235

9.1.3 模块来源238

9.1.4 模块说明238

9.2 Grove模块260

9.3 传感器与模块介绍261

9.4 传感器262

9.4.1 温度、湿度、压力传感器263

9.4.2 倾斜传感器267

9.4.3 声音传感器268

9.4.4 光线传感器269

9.4.5 磁场传感器272

9.4.6 振动与敲击传感器273

9.4.7 运动传感器274

9.4.8 接触与位置传感器275

9.4.9 距离传感器278

9.5 通信279

9.5.1 APC220无线模块279

9.5.2 315/433 MHz RF模块280

9.5.3 ESP8266收发器280

9.6 输出设备与元件281

9.6.1 光源281

9.6.2 继电器、电机与舵机285

9.6.3 模拟信号输出287

9.7 用户输入288

9.7.1 键盘288

9.7.2 摇杆289

9.7.3 电位器与旋转编码器289

9.8 用户输出289

9.8.1 文本显示器290

9.8.2 图形显示器291

9.9 支持功能291

9.9.1 时钟292

9.9.2 定时器293

9.10 连接294

9.10.1 使用裸露跳线294

9.10.2 模块连接系统294

9.10.3 自己动手制作连接器295

9.10.4 选择连接方法297

9.11 供应商资源297

9.12 小结297

第10章 自己动手制作元件299

10.1 准备工作301

10.2 制作扩展板305

10.2.1 物理考虑306

10.2.2 堆叠扩展板307

10.2.3 电气考虑308

10.3 制作GreenShield扩展板309

10.3.1 目标309

10.3.2 定义与规划309

10.3.3 设计310

10.3.4 制作原型316

10.3.5 最终软件322

10.3.6 装配328

10.3.7 最终验收测试332

10.3.8 运行333

10.3.9 后续步骤334

10.4 制作与Arduino兼容的PCB334

10.5 Switchinator335

10.5.1 定义与规划335

10.5.2 设计336

10.5.3 原型347

10.5.4 软件350

10.5.5 制造353

10.5.6 验收检测356

10.5.7 后续步骤356

10.6 资源356

第11章 项目：可编程信号发生器358

11.1 项目目标360

11.2 定义与规划360

11.3 设计362

11.3.1 功能362

11.3.2 外壳363

11.3.3 电路图364

11.4 搭建原型366

11.4.1 控制输入与模式367

11.4.2 显示输出368

11.4.3 DDS模块369

11.5 软件370

11.5.1 源代码组织371

11.5.2 软件描述372

11.5.3 DDS库378

11.5.4 测试379

11.6 最终组装382

11.6.1 上拉电阻阵列382

11.6.2 输入保护383

11.6.3 机箱外壳384

11.6.4 DC电源386

11.7 最终测试与结束386

11.8 削减开支387

11.9 成本明细388

11.10 资源389

第12章 项目：智能调温器390

12.1 背景390

12.1.1 HVAC概述391

12.1.2 温度控制基础392

12.1.3 智能温度控制394

12.2 项目目标395

12.3 定义与规划395

12.4 设计396

12.4.1 功能396

12.4.2 外壳397

12.4.3 电路图399

12.4.4 软件399

12.4.5 用户输入／输出402

12.4.6 控制输出406

12.5 原型406

12.5.1 DHT22传感器407

12.5.2 旋转编码器408

12.5.3 实时时钟模块409

12.5.4 LCD扩展板410

12.6 软件410

12.6.1 源代码组织410

12.6.2 软件描述410

12.6.3 测试413

12.7 最终版本413

12.7.1 组装414

12.7.2 测试与运行416

12.8 成本明细417

12.9 后续步骤417

12.10 资源418

第13章 模型火箭发射器：设计研究419

13.1 概览419

13.2 设计周期420

13.3 目标421

13.4 选择与定义功能需求423

13.5 进行初步设计426

13.5.1 设计可行性429

13.5.2 初始元件列表432

13.6 原型432

13.7 最终设计433

13.7.1 电气特征433

13.7.2 物理外形438

13.7.3 软件440

13.7.4 测试与运行442

13.8 成本分析443

附录A 工具与配件444

附录B AVR ATmega控制寄存器455

附录C Arduino与兼容产品厂商477

附录D 推荐阅读482

附录E Arduino与AVR软件开发工具484

关于作者487

关于封面487