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出版者:

作者:Anderson, Rick; Cervo, Dan;

出品人:

页数:350

译者:

出版时间:2013-6

价格:$ 45.19

装帧:

isbn号码:9781430239390

丛书系列:

图书标签:

• Arduino
• 计算机
• Arduino
• 电子制作
• DIY
• 单片机
• 嵌入式系统
• 硬件开发
• 项目实践
• 编程
• 传感器
• 自动化

好的，以下是一本名为《Pro Arduino》的图书简介，内容详尽，完全围绕不包含《Pro Arduino》中所述内容的领域展开，旨在提供一个广阔的、与该主题形成鲜明对比的知识图景。 --- 图书名称：《深空导航与引力波天体物理学：理论基础与先进算法解析》 简介： 本书是一部面向高阶研究人员、资深工程师和理论物理学爱好者的专业著作，它完全避开了微控制器编程、嵌入式系统设计、传感器集成以及面向创客（Maker）的快速原型制作等主题。我们的焦点集中于宇宙尺度上的极端物理现象、基于量子力学的精确测量，以及驱动下一代空间探测任务的尖端计算方法。 本书旨在构建一座桥梁，连接理论物理学的前沿研究与实际的深空任务执行需求，尤其强调那些对硬件限制不那么敏感，而更依赖于复杂数学模型和大规模数据处理能力的领域。 第一部分：引力波物理学基础与探测网络（约450字） 本部分深入探讨了广义相对论在强场环境下的应用，重点解析了爱因斯坦场方程在二进制黑洞和中子星并合事件中的精确求解方法。我们不再关注低频、近距离的电磁信号处理，而是聚焦于纳赫兹至千赫兹频率范围的引力波信号的理论建模。 核心内容包括： 1. 后牛顿近似（PN）展开的局限性与数值相对论（NR）的必要性： 详细比较了不同 PN 阶数对波形拟合精度的影响，并提供了用于求解复杂自旋耦合系统的三维数值模拟框架（不涉及任何低功耗单片机模拟）。 2. 激光干涉仪的量子噪声限制： 详细分析了标准量子极限（SQL）的推导，并深入研究了压缩态光（Squeezed Light）在提高干涉臂灵敏度中的实际应用方案，包括腔内镜的冷却技术与振动隔离系统的先进材料科学。 3. LIGO/Virgo/KAGRA 等国际合作网络的时空定位算法： 阐述了基于贝叶斯推断的信号匹配滤波技术（Matched Filtering），以及如何利用三角测量（Triangulation）和多站点延迟分析来精确确定事件源头的位置，重点在于大规模数据流的实时（或近实时）并行处理架构。 第二部分：自主深空导航与星际测距（约500字） 本部分完全脱离了地面控制站的直接干预，探讨了航天器如何在没有持续GPS或地面雷达支持的情况下，实现自主、高精度的轨道修正与目标捕获。我们探讨的导航精度标准通常在米或亚米级别，而非微控制器级别的反馈控制。 关键主题： 1. 卡尔曼滤波的非线性扩展： 深入研究扩展卡尔曼滤波（EKF）、无迹卡尔曼滤波（UKF）以及粒子滤波（Particle Filter）在处理高度非线性、高噪声的行星际轨道传播模型中的性能对比。我们假设的输入数据源是高精度深空网络（DSN）的射电信号或星敏感器（Star Tracker）的原始图像数据。 2. 光流（Optical Flow）与视觉里程计（VO）在彗星/小行星近距离操作中的应用： 分析如何利用先进的计算机视觉算法实时估计相对速度和姿态，特别是对于具有复杂拓扑结构、反射率不均的小天体。此处使用的计算平台是高可靠性的机载处理器，而非入门级的开发板。 3. 基于脉冲星计时（Pulsar Timing）的导航（PNT）： 详细介绍了利用脉冲星作为“宇宙灯塔”进行自主导航的理论模型。这包括对脉冲星信号的精确时间测量、色散校正，以及如何将这些数据转化为三维空间坐标，这是未来星际探测器实现绝对定位的关键技术。 第三部分：极端环境下的先进计算与容错机制（约550字） 本章聚焦于为执行长期、高风险的深空任务而设计的计算范式，这些范式强调极端可靠性、资源优化和对不可预知事件的鲁棒性，而非简单的功能实现。 主要讨论点： 1. 高可靠性（HR）与抗辐射加固（Rad-Hard）处理器架构： 探讨了冗余计算、三模冗余（TMR）以及基于错误检测与纠正（EDAC）码的内存保护机制。我们分析了特定半导体工艺（如SOI或Bulk CMOS）在应对电离辐射和单粒子翻转（SEU）方面的设计哲学。 2. 任务级人工智能与决策系统： 研究用于自主科学目标选择和数据压缩的机器学习模型。这包括深度学习模型在资源受限的航天器上部署的知识蒸馏（Knowledge Distillation）和模型剪枝（Pruning）技术，确保复杂的决策过程可以在低功耗FPGA或ASIC上运行。 3. 长寿命令序列与不确定性管理： 讨论了如何设计能够自主处理通信中断、传感器故障和轨道预测误差的弹性软件架构。内容涵盖形式化验证方法在关键任务软件开发中的应用，以数学证明软件行为的正确性，而非依赖传统的调试迭代。 总结： 本书为那些致力于探索宇宙极限、挑战当前测量精度的研究者提供了一个坚实的理论和算法框架。它要求读者具备扎实的微积分、线性代数和经典力学背景，致力于解决人类在理解引力本质和实现星际飞行的宏大目标中所面临的计算和物理学挑战。本书的知识体系与在本地硬件上进行电子项目原型开发的要求形成了鲜明的领域划分。

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我不得不说，这本书的写作风格非常吸引人。它没有那种冷冰冰的教科书感觉，而是充满了热情和鼓励。作者的语气就像一位经验丰富的朋友，分享他多年的Arduino实践经验，并且会用很多生动形象的比喻来解释那些抽象的技术概念。读这本书就像是在进行一次愉快的技术交流，而不是枯燥的知识灌输。书中提到的许多项目，都源于作者自己的实际开发经历，这使得这些内容更加贴近实际，也更具说服力。例如，在介绍如何提高程序效率时，它会分享一些关于内存管理和优化代码的实用技巧，这些都是在一般的入门书籍中很难找到的。此外，书中对不同类型传感器的特性和选型建议也给出了专业的指导，这对于那些想要在项目中选择合适传感器的读者来说非常有帮助。它不仅仅是在教你如何使用Arduino，更是在培养你成为一个独立思考和解决问题的创客。

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这本书的排版和插图也值得称赞。每一页都清晰易读，代码块和电路图都标注得非常醒目。图文并茂的讲解方式，让那些复杂的电子线路图和代码结构变得一目了然。书中还穿插了一些作者的个人经验分享和项目灵感，这些都让这本书读起来更加生动有趣，也更加人性化。例如，在介绍如何调试代码时，它会分享一些作者在遇到Bug时是如何思考和解决问题的，这让我感觉自己不是一个人在面对编程的挑战。书中的一些章节，还会涉及到一些硬件焊接和组装的技巧，这些对于那些想要将项目制作得更加专业的读者来说，非常有价值。它不仅仅是教会你使用Arduino IDE，还教你如何与真实世界的电子元件打交道。这本书的质量非常高，无论是内容还是形式，都体现了作者的用心。

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这本书的价值在于它提供了一个系统化的学习路径，从零基础到能够独立完成一些有意思的项目。它不仅仅是介绍Arduino的硬件和软件，更重要的是它教会你如何去思考，如何去设计，如何去实现。我特别喜欢书中关于“迭代开发”的思想，它鼓励读者从小处着手，逐步完善自己的项目，而不是追求一步到位。这种循序渐进的学习方法，让我能够保持学习的动力，并且避免了因为遇到困难而产生挫败感。书中还提供了一些关于项目管理和版本控制的建议，这对于那些想要将Arduino项目做得更规范的读者来说，非常有帮助。总而言之，这本书不仅仅是一本技术手册，更是一位良师益友，它陪伴我走过了Arduino学习的初级阶段，并且为我未来的深入探索打下了坚实的基础。

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这本书最大的亮点在于它的实用性和前瞻性。它不仅教授了Arduino的基础知识和常用技巧，还涉及了一些与物联网、人工智能等前沿技术相关的应用。例如，它会展示如何将Arduino连接到网络，如何通过MQTT协议与云平台通信，以及如何利用一些简单的机器学习库来构建智能应用。这些内容让我看到了Arduino在未来技术发展中的巨大潜力，也激发了我对这些更广泛领域的好奇心。书中还提供了一些关于开源社区和资源分享的介绍，鼓励读者去参与到更广阔的创客生态中。它不仅仅是传授知识，更是在培养一种积极的、面向未来的学习态度。我非常感谢这本书，它不仅让我掌握了一门新的技术，更重要的是，它点燃了我对创造和探索的热情，让我相信，通过努力和学习，我可以创造出更多有意义的东西。

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这本书在提供代码示例方面做得非常出色。每一段代码都经过精心设计，并且附有详细的注释，解释了每一行代码的作用，以及它是如何与硬件协同工作的。这对于我这样刚开始接触Arduino编程的人来说，简直是福音。我可以在不理解所有细节的情况下，也能通过阅读注释来推断代码的逻辑。而且，书中鼓励读者去修改和扩展这些示例代码，来尝试实现自己的想法。这种“学以致用”的学习方式，让学习过程变得更加有趣和有效。我发现，通过修改代码，我能更快地理解变量的作用、函数的调用以及程序的执行流程。书中的一些高级章节，还涉及到了如何利用外部库来扩展Arduino的功能，比如使用Adafruit的各种库来控制OLED显示屏，或者使用ServoSmooth库来平滑控制舵机的运动。这些都极大地丰富了Arduino的应用场景，也让我看到了无限的可能性。

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这本书的内容组织得非常有逻辑性，从最核心的Arduino硬件平台介绍，到其编程语言（基于C/C++）的基础语法，再到各种常用外设（如传感器、电机、显示屏）的驱动和控制，层层递进。对于初学者来说，它能帮助你快速建立起对Arduino的整体认知，理解整个生态系统的运作方式。我特别欣赏书中对C/C++基础知识的讲解，虽然篇幅不长，但恰到好处，让即使之前没有编程经验的人也能快速上手。它详细解释了变量、数据类型、控制结构（if-else, for, while）、函数等基本概念，并且都与Arduino的实际应用紧密结合。例如，在讲到循环时，它会通过让LED闪烁的例子来展示`loop()`函数的无限循环特性。此外，书中还涉及了一些进阶的主题，比如中断、定时器、I/O端口的直接操作等，这些内容对于想要深入理解Arduino底层机制的读者来说非常有价值。它没有回避那些稍微复杂的技术细节，而是用清晰易懂的方式将其呈现出来，让我能够更深入地了解Arduino是如何工作的。

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这本书的魅力在于它的深度和广度并存。它不仅为初学者提供了坚实的基础，也为有一定经验的爱好者提供了深入探索的空间。在讲解了基础的输入输出操作之后，它会深入探讨如何处理中断，以及如何利用定时器来精确控制时间。这些内容对于实现更复杂的实时控制系统至关重要。例如，书中关于中断的讲解，通过按键消抖的例子，让我明白了如何避免误触发，如何让程序对外部事件做出快速响应。同时，对于一些更复杂的硬件交互，比如使用SPI和I2C协议与各种传感器和模块通信，这本书也提供了非常详细的解释和代码示例。我特别欣赏它对这些通信协议的原理介绍，让你不仅仅是学会调用函数，更能理解它们背后的工作机制。书中的章节安排非常合理，每一步的学习都能为下一步打下基础，不会让人感到知识的断层。它鼓励你去尝试，去修改，去创新，并且提供必要的工具和方法论。

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我最喜欢这本书的一点是它的实战导向。它不是一本纯理论的书籍，而是非常注重动手实践。每一章都围绕着一个具体的主题，比如如何控制LED、如何读取传感器数据、如何使用显示屏等等，然后会提供详细的代码示例和电路连接图。更重要的是，它会引导你去思考如何将这些基础知识应用到更复杂的项目中。例如，在介绍传感器时，它会展示如何读取温度传感器、光敏电阻，并且会给出将这些数据通过串口发送到电脑进行实时监控的例子。书中的项目设计也非常巧妙，从简单的交互式装置到更复杂的机器人控制，都循序渐进，让我在学习过程中不断获得成就感。我尤其对书中关于“作品集”的构建部分印象深刻，它鼓励读者记录自己的项目过程，分享自己的作品，这不仅能帮助巩固学习成果，还能与其他Arduino爱好者建立联系，交流经验。这本书让我感觉自己不再是孤军奋战，而是一个庞大而充满活力的社区中的一员。它提供的不仅仅是知识，更是一种创造的动力和解决问题的能力。

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这本书就像一位循循善诱的老师，从最基础的概念讲起，比如什么是微控制器，Arduino的核心功能是什么，到如何连接电路，上传第一个程序，每一步都解释得清晰透彻。我之前对电子工程完全是个门外汉，看着那些复杂的电路图总是望而却步，但这本书用非常形象的比喻和图解，把这些抽象的概念具象化了。它不仅仅是告诉“怎么做”，更重要的是解释了“为什么这么做”。比如说，讲到PWM（脉冲宽度调制）时，它不是简单地给出代码，而是通过调节LED亮度的例子，让你直观地感受到如何通过改变脉冲的占空比来控制输出的模拟效果。还有关于模拟输入和数字输入/输出的区别，以及它们各自的应用场景，都讲解得非常到位，让你能够理解传感器读取到的模拟信号是如何被Arduino处理的，以及如何通过数字信号来控制执行器。这本书的语言风格非常亲切，没有那种枯燥的技术术语堆砌，读起来就像和一位经验丰富的工程师在聊天，他会耐心地解答你可能遇到的各种疑问，并且会提前预想到你可能会犯的错误，给出相应的提醒和建议。我已经迫不及待想用它来完成我脑海中构思的第一个项目了。

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阅读这本书的过程，就像是在一步步解锁Arduino的可能性。它不仅仅是告诉你如何去“做”，更是启发你去“想”。在介绍完各种基础模块之后，书中提供了大量关于如何将这些模块组合起来，实现更复杂功能的思路和示例。例如，它会展示如何用超声波传感器制作一个简易的测距仪，如何用舵机制作一个简单的机械臂，以及如何结合多个传感器和执行器来构建一个智能家居原型。这些项目示例都非常具有启发性，让我能够看到Arduino在实际生活中的应用潜力，也激发了我自己去构思和设计更多具有创意性的项目。书中的附录部分，也提供了很多非常有用的资源，比如常用库的介绍、开发环境的配置指南，以及一些调试技巧。这些额外的帮助，让我在遇到问题时能够更有效地找到解决方案。总的来说，这本书为我打开了一个全新的世界，让我对电子制作和编程产生了浓厚的兴趣，并且让我相信，通过Arduino，我可以将我的奇思妙想变为现实。

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