深入理解Arduino

如果读者已经用Arduino做了很多有意思的项目，这本书将会带领读者更上一个台阶。使用本书，读者将学到一些新的工具和技术，比如Frameworks.当然，读者也可以通过学习本书实践更有意思的项目。

里克·安德森，是罗格斯大学虚拟世界实验室的主任，新泽西创客空间(NJ Makerspaces)的联合主任，以及合理使用建筑和研发实验室的托管人。他也是硬件黑客马拉松的一个赞助商和裁判，2013年TEDxRutqers的出色演讲家。里克在学校教授电子基础课、现实生活中的Minercraff电路、Arduino，以及焊接课程，这些课程均针对所有年龄段学生。他很早设计了Arduino测试套件，他还是ChipKITFubarino的开发者之一。他与马克斯普劳尔一起为Arduino1.5编写的跨平台代码在2011年MakerFaire上荣获创客节优选荣誉——很受编辑欢迎的创客工具奖。里克目前主要研究莫尔斯的加密技术、蒸汽朋克机器人，以及一些Arduino相关的项目。
丹·塞尔沃，是MAD Fellows有限责任公司的项目开发总监，该公司由道格·贝和丹·塞尔沃共同创办。该公司主要从事Arduino相关的研发工作，并将其用于原始概念产品的原型验证。丹·塞尔沃目前主要研究超材料、可计算科学，以及机器人控制原理等。
程晨，靠前资历创客、科技作家，具有十余年嵌入式开发经验，编著、翻译出版开源硬件、3D打印、机器人、物联网领域相关图书十余本，靠前很早的Arduino和3D打印技术普及图书都出自他手。他是机械工业出版社特聘技术顾问，曾任北京航空航天大学软件学院特聘讲师，参与了清华大学、北京邮电大学等多个高校的创新性课程设计。

前言
第1章Arduino1.0.4的内核变化1
1.1ArduinoIDE的变化1
1.2程序的变化2
1.3API的升级3
1.3.1pinMode3
1.3.2返回类型4
1.3.3uint_84
1.4ArduinoAPICore1.0.44
1.4.1Arduino.h4
1.4.2串行对象的升级5
1.4.3升级后的Stream类5
1.4.4Print类6
1.4.5新型的可打印类7
1.4.6字符串库的升级7
1.4.7有线库的升级8
1.4.8硬件串口的升级8
1.5物理电路板的升级和USB的兼容性8
1.5.1Avrdude的升级8
1.5.2新的ArduinoLeonardo电路板8
1.5.3电路板变量10
1.6上传器选项重命名为编程器12
1.7新的引导加载程序12
1.8USB固件程序13
1.9总结13
第2章Arduino的发展及社交编程14
2.1社交编程和项目管理组件14
2.1.1项目是什么，它又是如何组织的15
2.1.2版本控制简述16
2.1.3问题追踪简述16
2.1.4文档17
2.2社交编程中的项目管理17
2.2.1使用Git完成版本控制18
2.2.2什么是Git18
2.2.3Git安装18
2.2.4GitHub工具19
2.3版本控制、基本工作流程20
2.3.1项目创建20
2.3.2代码的修订和检查21
2.3.3工作流程21
2.3.4工作流程总结：创建项目23
2.3.5工作流程总结：项目复刻24
2.3.6创建一个“拉拽”请求26
2.3.7如何融合拉拽请求29
2.3.8什么是议题管理32
2.3.9GitHub上的议题管理33
2.3.10使用议题管理链接版本控制33
2.4归档34
2.4.1GitHubwiki34
2.4.2创建页面34
2.4.3使用Markdown35
2.5为Arduino开发做出贡献38
2.6如何从源代码构建ArduinoIDE39
2.7社区资源40
2.8总结41
第3章openFrameworks
和Arduino42
3.1准备开始43
3.2Arduino代码43
3.2.1验证代码44
3.2.2Arduino串口函数44
3.3openFrameworks设置45
3.3.1将openFrameworks连接到Arduino46
3.3.2验证代码47
3.3.3openFrameworks串口函数48
3.4使用Firmata和ofArduino时的编码49
3.4.1设置Firmata49
3.4.2用openFrameworks控制Arduino50
3.4.3验证代码52
3.4.4ofArduino用到的关键常量52
3.4.5ofArduino类函数的参考53
3.5拓展思路54
3.5.1改变代码55
3.5.2验证代码56
3.6更多的工作思路56
3.7总结57
第4章AndroidADK58
4.1Android设备59
4.2如何检查59
4.3连接工作设备59
4.4改装60
4.5安装ArduinoIDE61
4.5.1创建Android应用程序62
4.5.2Arduino程序64
4.5.3AndroidADK应用66
4.6完成框架76
4.6.1完成应用程序78
4.6.2Arduino82
4.6.3验证代码83
4.7SPI和ADK83
4.8总结85
第5章XBee87
5.1购买XBee87
5.2简单设置89
5.3透明模式90
5.3.1模块配置90
5.3.2Arduino设置91
5.3.3验证代码91
5.4API模式91
5.4.1模块配置92
5.4.2API包结构93
5.4.3发送命令94
5.4.4数据发送94
5.5请求包95
5.6应答包96
5.7Arduino数据呼应98
5.8端点固件102
5.9总结104
第6章传感器的模拟105
6.1模拟量传感器105
6.1.1模拟传感器读写器106
6.1.2RC低通滤波器106
6.1.3验证代码107
6.1.4电阻梯108
6.1.5验证代码110
6.2数字传感器110
6.2.1PWM111
6.2.2格雷码111
6.3串行传感器114
6.3.1输出串行数据115
6.3.2验证代码116
6.4I2C117
6.4.1TWCR寄存器117
6.4.2TWAR寄存器118
6.4.3TWDR寄存器118
6.4.4TWSR寄存器118
6.4.5I2C数据输出119
6.4.6验证代码120
6.5总结120
第7章PID控制器121
7.1数学部分121
7.1.1比例语句121
7.1.2积分语句122
7.1.3微分语句122
7.1.4小结123
7.1.5时间123
7.2PID控制器设置124
7.2.1硬件布线124
7.2.2验证代码125
7.3PID调谐器126
7.4对比PID、死区和ON/OFF
控制器127
7.5PID的控制功能128
7.5.1调谐129
7.5.2PID库130
7.5.3PID库函数130
7.6其他资源132
7.7总结132
第8章Android传感器网络133
8.1设置传感器网络134
8.2openFrameworks136
8.3Arduino142
8.4Android应用程序150
8.5总结158
第9章PIC32和AtmelATtiny芯片与Arduino联合使用159
9.1Arduino和非标准环境159
9.2MPIDE和chipKITPIC32160
9.3Arduino对ATtiny家族的支持167
9.3.1ATtiny85/45/25169
9.3.2ATtiny84/44/24169
9.3.3ATtiny4313和2313169
9.4将Arduino作为一个ISP编程器使用170
9.5工程：用敲击密码打开盒子171
9.5.1设备在做什么171
9.5.2材料清单172
9.6总结175
第10章多道处理：使Arduino更强大176
10.1I2C总线177
10.2串行外围接口178
10.3连接两个设备179
10.3.1安装一个主SPI设备180
10.3.2验证代码181
10.3.3中断向量182
10.3.4SPI寄存器182
10.3.5确认代码185
10.3.6多从机186
10.3.7主机寄存器186
10.3.8再次验证代码187
10.4对称型架构双极性总线187
10.4.1通过代码实现SABB189
10.4.2验证代码191
10.4.3连接SABB到SPI191
10.5转换为Mega192
10.6物理上的最佳实践193
10.7总结193
第11章Arduino下的游戏开发194
11.1适合Arduino的游戏194
11.2一个简单的游戏196
11.2.1概念验证196
11.2.2游戏StopIt的代码197
11.2.3验证游戏代码202
11.2.4小花招203
11.3增添一些更好的显示和图像203
11.3.1Gameduino库204
11.3.2一个StackIt游戏206
11.3.3游戏的美术设计207
11.3.4游戏StackIt的代码208
11.3.5验证游戏代码214
11.3.6发出声音214
11.3.7增加一些启动换面216
11.3.8游戏自动运行的编程217
11.3.9最后的修饰219
11.3.10游乐场和游戏资源220
11.4总结221
第12章自定义Arduino库222
12.1创建自定义库需要了解的东西222
12.2创建电动机库228
12.3Arduino库文件夹的分析233
12.3.1示例文件夹234
12.3.2许可证234
12.3.3keywords.txt234
12.3.4安装Arduino库235
12.3.5使用Arduino库235
12.4Arduino对象和库条例235
12.5总结242
第13章Arduino测试套件243
13.1安装Arduino测试套件243
13.2开始测试246
13.3Arduino测试结果的格式247
13.4Arduino测试套件基本的函数249
13.4.1ATS_begin249
13.4.2ATS_PrintTestStatus249
13.4.3ATS_end250
13.4.4使用基本的函数250
13.5Arduino测试套件内置测试251
13.6测试自己的Arduino派生板的策略252
13.7内存测试252
13.8测试库256
13.8.1SPI.transfer()测试262
13.8.2setBitOrder()测试263
13.8.3setClockDivider()测试263
13.8.4setDataMode()测试264
13.8.5SPI测试结果264
13.9总结265

Arduino自发布以来，就已经不再只是一个开发平台，而已经成为一种文化。这种文化围绕开源和开放式硬件的理念，再造了计算机科学与教育。Arduino开放了硬件开发，使上手更加容易，但同时又保留了真实世界应用的复杂性。这使得Arduino为在校学生、经验丰富的开发人员以及设计者提供了一个完美的环境。本书是一本详细介绍Arduino的书籍，给出了开发人员在高级设置下才能运用的技能和概念。除了项目之外，这本书还提供了例子用以演示一些概念。这些概念能够很容易地和许多其他项目集成，并为将来的项目提供灵感。本书旨在实现从中级到专业的过渡。
    致谢    将最深切的感谢致以泰瑞、克雷格、道格、谢恩以及其他支持和帮助这个项目的家人和朋友。感谢克里夫·谢里尔在计算机科学方面提供了良好的基础。感谢米格尔、Ayars博士以及Adafruit、SparkFun和Arduino的每一个人，所做出的贡献。感谢里克、米歇尔和Apress出版社的员工，给予我们实现这个项目的机会。
    ——丹·塞尔沃    首先也是最重要的，将饱含爱的感谢献给我的妻子克里斯汀·艾比。她让写作本书的过程成为我们生活的中心。其次，非常感谢合著者丹·塞尔沃。诚挚感谢所有为本书的完成提供帮助的人，尤其是瑞恩·奥斯特瑞格。我的朋友马克·斯普劳尔、安贾妮特·杨、安东尼·廖伊，以及编辑米歇尔·洛曼、布里吉德·达菲、克莉丝汀·里基茨和劳拉·乔赫斯也给予我很多支持。谢谢罗格斯大学创造了这样一个有利的环境。谢谢大卫·芬戈尔德和里奇·诺瓦克，还要感谢开源代码和开放的硬件社区，没有Arduino，我的所有项目也将不复存在。最后，感谢chipKIT团队一直有求必应，并真诚地努力工作，去获得最好的开源代码支持和多平台Arduino图像。
    ——里克·安德森