电子设计与原型开发入门 跨界设计必须学会的Arduino电子互动装置设计

本书源自作者在纽约大学主讲的热门课程“电子设备原型设计与实践”。该课程主要面向有基本电子学和编程知识的工程、艺术、设计专业的学生，传授电子产品原型设计、项目开发方法。该课程没有把重点放在研究电路的工作原理上，而是把重点放在实践上，传授如何应用电子技术来解决问题、实现创意。 本书通过14章内容，结合大量有趣的实践练习，向读者介绍电子原型制作的知识和技巧。无论是随手翻阅，还是动手做练习，你都能了解产品原型设计及制作的整个过程，同时熟悉交互设计与快速迭代的方法。无论你是创客、艺术家、设计师、学生，还是相关从业人员，你都可以从本书中有所收获。

本书源自作者在纽约大学主讲的热门课程“电子设备原型设计与实践”。该课程主要面向有基本电子学和编程知识的工程、艺术、设计专业的学生，传授电子产品原型设计、项目开发方法。该课程没有把重点放在研究电路的工作原理上，而是把重点放在实践上，传授如何应用电子技术来解决问题、实现创意。本书通过14章内容，结合大量有趣的实践练习，向读者介绍电子原型制作的知识和技巧。第1～3章介绍了原型制作的基础知识和关于LED的入门和进阶知识；第4～6章介绍了如何从零开始自己设计一块Arduino开发板，并将它从零件开始一步步打造成有完整功能的开发平台；第7～8章介绍了Arduino的程序调试以及多任务处理；第9～14章为电机、电源、通信、信号处理、蓝牙等进阶内容。无论是随手翻阅，还是动手做练习，你都能了解产品原型设计及制作的整个过程，同时熟悉交互设计与快速迭代的方法。无论你是创客、艺术家、设计师、学生，还是相关从业人员，你都可以从本书中有所收获。

孙德庆，创意工程师、艺术家，现居美国纽约。他是纽约大学互动媒体研究院教授，主讲的研究生课程深受学生欢迎。

1原型制作基础001
1．1如何良好焊接001
1．2如何用面包板高效布线004
1．3什么样的电线连接是可靠的006
1．4动手做！搭个电子绕环游戏(Wire Loop Game)006
1．5总结及引申007
2LED基础知识008
2．1LED基本原理008
2．2LED有黄金——LED的结构008
2．3正极、负极勿接反——使用LED009
2．4如何计算LED所需限流电阻的值010
2．5不同颜色的LED011
2．6LED调光基础——PMW012
2．7LED调光进阶——如何显得自然流畅012
2．8其他几种带有LED字眼的技术013
2．9动手做！制作一个2×2×2LED立体阵列014
2．10详细步骤015
2．11总结及引申017
3LED应用进阶018
3．1Arduino驱动LED的基本原理018
3．2使用Arduino控制多个LED020
3．3扫描LED022
3．4将功能块拆分成函数024
3．5让LED三维阵列显示动画025
3．6驱动更大的LED矩阵027
3．7智能LED028
3．8总结及引申029
4PCB原理图设计030
4．1我们为什么需要PCB030
4．2自制PCB？订购PCB？031
4．3PCB术语032
4．4PCB设计软件037
4．5原理图的内容和结构037
4．6动手做！PCB设计软件设计练习039
4．7总结及引申044
5PCB设计046
5．1PCB设计的流程046
5．2如何阅读数据手册？047
5．3人工检查PCB设计的问题049
5．4设置线路图规则050
5．5更改网格大小051
5．6显示和隐藏不同的层052
5．7改变PCB的大小053
5．8拖动元器件054
5．9去除多余的丝印055
5．10开始布线056
5．11导出Gerber059
5．12导出BOM060
5．13总结及引申060
6PCB焊接组装062
6．1焊接的安全问题062
6．2修复电路板062
6．3焊接贴片元器件064
6．4焊接ArduinoM0066
6．5烧写Bootloader071
6．6焊接排针073
6．7总结及引申073
7调试Arduino074
7．1调试思维模式(The Debugging Mind-Set)074
7．2调试Arduino代码的4种方式075
7．3用逻辑分析仪调试代码077
7．4扩展：调试ArduinoUno086
7．5总结及引申088
8实现多任务处理089
8．1最基本的LED闪烁程序089
8．2停止使用delay()090
8．3状态机092
8．4以两个不同频率闪烁LED093
8．5将功能块封装成类(class)094
8．6睡眠(sleep)096
8．7中断(interrupt)098
8．8总结及引申099
9电机的种类和操作100
9．1直流有刷电机100
9．2舵机104
9．3步进电机105
9．4步进电机的连接108
9．5直流电机、舵机和步进电机的比较111
9．6总结及引申111
10电源与通信协议112
10．1常见的电源和电源参数112
10．2不同种类的电源和应用场景114
10．3电线的分类和选用118
10．4电池119
10．5在Arduino上应用通信协议121
10．6总结及引申124
11总线125
11．1USB127
11．2I2C128
11．3SPI131
11．41-Wire132
11．5RS-485133
11．6小练习：在两块Arduino上实现I2C通信134
12信号处理135
12．1平滑滤波算法137
12．2滞回比较算法138
12．3峰值检测算法140
12．4包络线检测算法142
12．5总结及引申143
13ArduinoUSB通信144
13．1Arduino上几种不同的USB接口144
13．2ArduinoUSB串口通信146
13．3ArduinoUSB键盘通信148
13．4ArduinoWebUSB通信149
13．5总结及引申152
14蓝牙低功耗153
14．1什么是蓝牙低功耗153
14．2蓝牙低功耗的角色概念154
14．3在iOS里制造一个蓝牙外围设备159
14．4用WebBluetooth制造一个蓝牙中央设备161
14．5连接到实体设备163
14．6结语164