Скачать Arduino: от азов программирования до создания практических устройств бесплатно

Arduino: от азов программирования до создания практических устройств — Читатель пройдет путь от основ цифровой логики, булевой алгебры до программирования микроконтроллеров и создания на них практических устройств. В книге подробно рассматриваются принципы работы микропроцессорной системы, архитектура построения микроконтроллеров семейства AVR, составляющего основу модулей Arduino. Именно на них выполнены все устройства, на базе которых идет обучение. Модуль Arduino оказался настолько удачной разработкой, что сегодня признан идеальной основой для изучения микроконтроллерной техники.
Основной частью книги являются практический курс по схемотехнике и программированию, состоящий из 15 практических уроков. Для каждого урока автор специально разработал реальное устройство на основе модуля Arduino. Переходя последовательно от простого к сложному, читатель научится писать программы, а также освоит искусство схемотехники.
Одновременно на тех же примерах идет изучение языка программирования Arduino. Все функции, операторы и другие элементы этого языка подробно описываются перед тем, как о них пойдет речь при описании конкретной программы.
Неоценимую помощь в изучении оказывает виртуальный диск, содержащий инструментальные программы, дополнительные библиотеки для Arduino, видео презентации и полный набор Arduino-скетчей из книги в электронном виде и многое другое.
Книга создана специально для начинающих конструкторов микроконтроллерной техники, студентов и всех, кто хочет досконально изучить секреты и премудрости микроэлектроники.

Название: Arduino: от азов программирования до создания практических устройств
Автор: Белов А. В.
Издательство: Наука и Техника
Год: 2018
Страниц: 480
Формат: DJVU
Размер: 30,08 МБ
ISBN: 978-5-94387-884-8
Качество: отличное
Язык: русский

Содержание:

От автора
Часть I. ВОТ ОНА КАКАЯ - ТЕХНИКА ЦИФРОВАЯ
Глава 1. Без микропроцессоров мир был бы скучным
Как микропроцессор завоевал весь мир
Микропроцессор вырос до микроконтроллера
Процессор - сердце микропроцессорной системы
Что помнит память
Порты ввода и порты вывода
Алгоритм управления процессора
Все на свете можно описать цифрами
Что же такое микропроцессор
Постоянные запоминающие устройства
Оперативная память или оперативное запоминающее устройство
ПЗУ с электрическим стиранием информации или флэш-память
В чем же различия между микропроцессорами и микроконтроллерами
Глава 2. Учимся считать по-другому
Знакомая с детства десятичная система исчисления
Восьмиричная система исчисления
Шестнадцатеричная система исчисления
Двоичная система исчисления
Способы обозначения чисел в разных системах исчисления
Арифметическая операция сложения
Арифметическая операция умножения
Глава 3. Электронные цифры для компьютера
Представление чисел на ПК
Двухуровневый сигнал
Явление триггерного эффекта
Глава 4. Логические элементы: простые и составные
Знакомство с логическими элементами
Простой логический элемент «И»
Простой логический элемент «ИЛИ»
Простой логический элемент «НЕ», или инвертор
Таблица истинности
Составные логические элементы
Составные логические элементы «И-НЕ» и «ИЛИ-НЕ»
Составной логический элемент «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ»
Составной логический элемент сумматор
Глава 5. Простейшие триггеры
Что такое триггер
Триггер Шмитта: четкое срабатывание
RS-триггер: схема и условное обозначение
RS-триггер: варианты подачи сигналов
RS-триггер: переключение триггера
RS-триггер: переход триггера из одного устойчивого состояния в другое
Борьба с дребезгом контактов
Глава 6. Триггеры для хранения информации
D-триггер: устройство и схемное обозначение
D-триггер: логика работы
Параллельный регистр
Параллельный регистр с расширенными возможностями
JK-триггер: устройство и работа
Глава 7. Счетчики импульсов и делители частоты
Работа делителя частоты
Счетчики прямого счета
Счетчики с обратным отсчетом
Делители с переменным коэффициентом деления
Таймеры: формируем различные интервалы времени
Глава 8. Дешифраторы цифровых сигналов
Устройство и принцип действия дешифратора
Селектор памяти ячеек ОЗУ
Каскадирование дешифраторов
Дешифратор для работы с двоично-десятичными числами
Глава 9. Мультиплексоры: собираем сигнал с нескольких входов
Как собирается сигнал с нескольких источников
Разнообразие мультиплексоров
Цифровые и аналоговые мультиплексоры
Часть II. ШАГАЕМ ОТ ЦИФРОВОЙ ТЕХНИКИ К МИКРОКОНТРОЛЛЕРУ
Глава 10. Типовая схема микропроцессорной системы
Структурная схема типичной микропроцессорной системы
ОЗУ и ПЗУ: в чем сходства и отличия
Динамическая память
Развитие постоянных запоминающих устройств
Порты ввода-вывода
Процессор и цифровые шины
Шина данных
Шина адреса
Шина управления
Принцип действия микропроцессорной системы
Глава 11. Алгоритм работы микропроцессорной системы
Возможности процессора
Программа
Процесс выполнения команды
Рабочие регистры
Команды микропроцессора
Команды условного и безусловного перехода
Команда организации цикла
Команды перехода к подпрограмме
Глава 12. Специальные режимы работы микропроцессорной системы
Механизм прерываний
Прямой доступ к памяти
Часть III. ЗНАКОМТЕСЬ: МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ AVR, ОСНОВА ПЛАТ ARDUINO
Глава 13. Возможности и особенности построения микроконтроллеров AVR
Микроконтроллеры - кто они?
Особенности новой серии микроконтроллеров
Семейство микроконтроллеров AVR
Таблица параметров микроконтроллеров
Состав серии AVR
Особенности серии AVR
Внутренняя память
Способы программирования Flash- и EERROM-памяти
Порты ввода-вывода
Периферийные устройства
Дополнительные устройства
Глава 14. Регистры: храним предварительные результаты вычислений
Регистры общего назначения (РОН)
Регистры ввода-вывода
Общие сведения
Глава 15. Память микроконтроллера
Память программ
Оперативная память микроконтроллеров AVR
Область памяти, совмещенная с набором регистров общего назначения (РОН)
Область памяти, совмещенная с регистрами ввода-вывода (РВВ)
Область внутреннего ОЗУ
Область внешнего ОЗУ
Энергонезависимая память данных (EEPROM)
Глава 16. Дополнительные регистры и стековая память
Счетчик команд
Указатель стека
Организация стековой памяти
Глава 17. Подсистема ввода-вывода
Назначение, состав, имена
Назначение и наименование специальных регистров
Принцип действия
Конфигурирование порта ввода-вывода
Глава 18. Система прерываний
Назначение системы прерываний
Управление системой прерываний
Алгоритм работы системы прерываний
Таблица векторов прерываний для микроконтроллера ATmega328P
Глава 19. Таймеры-счетчики
Классификация встроенных таймеров
Сторожевой таймер
Таймеры общего назначения
Режимы работы таймеров
Режим Normal
Режим «Захват» (Capture)
Режим «Сброс при совпадении» (СТС)
Режим «Быстродействующий ШИМ» (Fast PWM)
Режим «ШИМ с точной фазой» (Phase Correct PWM)
Асинхронный режим
Предделители таймеров/счетчиков
Глава 20. Встроенные периферийные устройства
Аналоговый компаратор
Аналого-цифровой преобразователь
Последовательный канал (UART/USART)
Последовательный периферийный интерфейс (SPI)
Последовательный двухпроводный интерфейс (TWI)
Глава 21. Программируемые переключатели режимов и ячейки защиты информации
Конфигурационные ячейки
Ячейки защиты и идентификации
Часть IV. МОДУЛЬ ARDUINO - КОНСТРУКТОР ДЛЯ ДОМОХОЗЯЕК
Глава 22. Модуль Arduino - первое знакомство
Почему стал популярным модуль Arduino?
Как будем осваивать язык Arduino
Глава 23. Модуль ARDUINO: осваиваем теоретически
Кто и зачем создал модуль Arduino?
Как же удалось достичь такой популярности?
Первые варианты Arduino
Знакомимся с модулем Arduino UNO
Полезные упрощения в модуле
Группа аналоговых входов
Команда аналогового вывода
Контакты питания «Power»
Поддерживаемые языки программирования
Глава 24. Среда разработки IDE
Для чего нужно специальное приложение «Среда разработки Arduino IDE»?
Команды и функции языка Arduino
Внутренние библиотеки
Скачиваем программный пакет с сайта разработчика
Варианты установочных пакетов для Windows
Запуск программы
Основное окно среды разработки
Панель инструментов
Выбор номера СОМ порта в настройках программы
Выбор типа используемой платы Arduino
Скетч: открытие, сохранение, загрузка
Организация обмена информацией между программой на Arduino и компьютером
Часть V. ПОЛЕЗНЫЕ УСТРОЙСТВА НА ARDUINO - СВОИМИ РУКАМИ
Глава 25. Простейшая программа «Hello, world!»
Постановка задачи
Схема
Алгоритм
Первый вариант программы
Второй вариант программы
Глава 26. Переключаемый светодиод
Постановка задачи
Схема
Алгоритм
Первый вариант программы
Второй вариант программы
Третий вариант программы
Глава 27. Боремся с дребезгом контактов
Постановка задачи
Схема
Антидребезг простыми средствами
Алгоритм
Программа
Применение внешней библиотеки Button
Метод проверки ожидания стабильного состояния сигнала
Метод фильтрации сигнала по среднему значению
Глава 28. Мигающий светодиод
Постановка задачи
Схема
Алгоритм
Программа
Глава 29. Бегущие огни
Постановка задачи
Схема
Алгоритм
Первый вариант программы
Второй вариант - используем один универсальный цикл
Глава 30. Альтернативные способы формирования задержки
Постановка задачи
Схема
Алгоритм
Первый вариант программы
Второй вариант программы
Глава 31. Работа с прерываниями по таймеру
Постановка задачи
Схема
Используем внешнюю библиотеку прерываний по таймеру
Алгоритм
Программа
Совместное использование таймера 0
Глава 32. Формирование звука
Постановка задачи
Схема
Алгоритм
Программа
Глава 33. Ввод аналоговой информации
Постановка задачи
Схема
Алгоритм
Программа
Глава 34. Вывод аналоговой информации
Широтно-импульсная модуляция
Простейший способ аналогового вывода
Схема
Алгоритм
Программа
Более сложный пример аналоговой индикации
Схема
Алгоритм
Программа
Глава 35. Передача данных из Ардуино на компьютер
Постановка задачи
Схема
Алгоритм
Программа
Глава 36. Передача данных с компьютера на Arduino
Постановка задачи
Схема
Алгоритм
Программа
Глава 37. Музыкальная шкатулка
Постановка задачи
Схема
Алгоритм
Программа
Глава 38. Электронный замок с необычной логикой работы
Постановка задачи
Схема
Алгоритм
Программа
Глава 39. Кодовый замок с музыкальным звонком
Постановка задачи
Схема
Алгоритм
Программа
Часть VI. РАСШИРЯЕМ ФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ ПЛАТ ARDUINO
Глава 40. Платы arduino: особенности и возможности
Плата Arduino Due
Плата Arduino Leonardo
Плата Arduino YUN
Плата Arduino Micro
Плата Arduino UNO
Плата Arduino Ethernet
Плата Arduino Duemilanove
Плата Arduino Diecimila
Плата Arduino Nano
Плата Arduino Mega
Плата Arduino Mega 2560
Плата Arduino ADK
Плата Arduino LilyPad
Плата Arduino Fio
Плата Arduino Mini
Плата Arduino Pro
Плата Arduino Pro Mini
Плата USB SerialLight адаптер
Глава 41. Arduino shields или платы расширения
Плата расширения Arduino WiFi
Плата расширения Xbee Shield
Плата расширения Arduino Motor
Плата расширения Ethernet Shield
Часть VII. ПОЛЕЗНАЯ ИНФОРМАЦИЯ ПО СОВРЕМЕННЫМ МИКРОКОНТРОЛЛЕРАМ
Приложение 1. Основные операторы языка Arduino
Главные функции
Управляющие операторы
Операторы цифрового ввода/вывода
Операторы аналогового ввода/вывода
Операторы времени
Расширенный ввод/вывод
Работа с последовательным портом
Приложение 2. Типы данных в Arduino IDE
Приложение 3. Сводная таблица команд Ассемблера микроконтроллеров AVR
Группа команд логических операций
Группа команд арифметических операций
Группа команд операций с разрядами
Группа команд сравнения
Группа команд операций сдвига
Группа команд пересылки данных
Группа команд управления системой
Группа команд передачи управления (безусловная передача управления)
Группа команд передачи управления (пропуск команды по условию)
Группа команд передачи управления (передача управления по условию)
Подводя итоги, или о виртуальном диске
Список литературы
Список ссылок на ресурсы сети Интернет, используемые в книге