Arduino智慧电力监控(手机篇): Using Arduino to Develop an Advanced Monitoring Device of the Power-Socket

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 物联网(The Internet of Things)的概念是在1999年提出的,它的定义很简单:就是把所有物品通过无线射频识别等信息感测设备,并且将其连接起来,实现自动化识别和管理。

物联网通过智能型感测系统、识别技术与云端运算、广泛在因特网的整合应用,被称为在个人计算机、因特网之后,全世界信息产业发展的第三次新革命。物联网被视为因特网的进阶应用与拓展,应用创新是物联网发展的核心观念,使用者使用体验为核心创新,并且是物联网发展的核心关键要素。

以往物联网(Internet of Things)这个Term在国际间普遍认知的是MIT Auto-ID中心Ashton教授,在1999年在研究RFID时最早提出来的观念。但在2005年国际电信联盟(ITU)发布的相关报告中,物联网的定义和范围扩展到更大的使用范围,不再只是局限在以RFID技术为主的物联网观念之上。

本系列『物联网系列』由此概念而生。面对越来越多的知识学子,也希望成为物联网的推手,追求创意与最新的技术潮流,笔着因应世界潮流与趋势,思考着『如何透过逆向工程的技术与手法,将现有产品开发技术转换为我的知识』的思维,如果我们可以骇入产品结构与设计思维,那么了解产品的机构运作原理与方法就不是一件难事了。更进一步我们可以将原有产品改造、升级、创新,并可以将学习到的技术运用其它技术或新技术领域,透过这样学习思维与方法,可以更快速的掌握研发与制造的核心技术,相信这样的学习方式,会比起在已建构好的开发模块或学习套件中学习某个新技术或原理,来的更踏实的多。

本系列的书籍,因应全球潮流正往物联网的世界迈进,希望读者能够在物联网当一位推手,所以将物联网相关的产品开发过程与技术,透过简单易学的Arduino单芯片与C语言,开发出物联网相关的产品与应用。如此一来,因为学子们在阅读本书内容,可以了解物联网的观念、技术、产品、应用,透过实务需求导引着开发过程,可以让学子在未来有机会可以再物联网时代中,成为一个时代的推手。

本书承袭前书『Arduino智慧电力监控(监控篇)』来进行物联网的产品设计,主要以原有开发智慧电力监控为基础,延伸到手机APPs方式进行电力监控智慧化,进而开发出一台Arduino手机智能电力装置。主要的目的是希望学子可以学到全自动化的基础观念与基础能力,作者们的巧思,希望读者可以了解与学习到作者写书的初衷。


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About the author

 曹永忠 (Yung-Chung Tsao) ,目前为台湾信息传播学会秘书长与自由作家,专研于软件工程、软件开发与设计、对象导向程序设计,商品摄影及人像摄影。长期投入信息系统设计与开发、企业应用系统开发、软件工程、新产品开发管理、商品及人像摄影等领域,并持续发表作品及相关专业著作。

Email:prgbruce@gmail.com

Line ID:dr.brucetsao

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范例原始码网址:https://github.com/brucetsao/ePower2 

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蔡佳轩 (Jia-Shiuan Tsai),静宜大学信息传播工程学系毕业,主要软件研究,云端控制、软件工程

Email:erictsai0106@gmail.com

许智诚 (Chih-Cheng Hsu),美国加州大学洛杉矶分校(UCLA) 资讯工程系博士,曾任职于美国IBM等软件公司多年,现任教于中央大学信息管理学系专任副教授,主要研究为软件工程、设计流程与自动化、數位教学、云端装置、多层式网页系统、系统整合。

Email: khsu@mgt.ncu.edu.tw





蔡英德 (Yin-Te Tsai),国立清华大学信息科学系博士,目前是静宜大学信息传播工程学系教授、台湾信息传播学会理事长、静宜大学计算器及通讯中心主任,主要研究为算法设计与分析、生物信息、软件开发。

Email:yttsai@pu.edu.tw


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Additional Information

Publisher
渥瑪數位有限公司
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Published on
Oct 18, 2015
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Pages
543
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ISBN
9789865629298
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Language
Chinese (China)
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曹永忠


科技發達今日,資訊科技技術日新月異,許多資訊相關科技的科技人,每天被十倍速的時代壓力,擠壓著生活品質,為了追逐最新的科技與技術,不惜焚膏繼晷日夜追趕,只怕追趕不上就被科技洪流所淘汰,造成許多年輕的科技菁英,年紀輕輕的卻都是一高、二高、甚至三高皆有,嚴重的甚至、中風、過勞死,對當今社會造成人才的重大損失。



隨著環保綠色革命,我們思考著,是否在這知識經濟時代,也該有個知識綠色革命。本系列『知識速成系列』由此概念而生。面對越來越多的知識學子,為了追趕最新的技術潮流,往往沒有往下紮根,去了解許多知識背後所必須醞釀的知識基礎,追求到許多最新的技術邊緣,往往忘記了如果沒有配套的基礎科技知識,所學到的知識與科技,在失去這些基礎科技資源徳的支持之下,往往無法產生實際生產效力。



如許多學習程式設計的學子,為了最新的科技潮流,使用著最新的科技工具與軟體元件,當他們面對許多原有的軟體元件沒有支持的需求或軟體架構下沒有直接直持的開發工具,此時就產生了莫大的開發瓶頸,這些都是為了追求最新的科技技術而忘卻了學習原有基礎科技訓練所致。



筆著鑒於這樣的困境,思考著『如何轉化眾人技術為我的知識』的概念,如果我們可以透過拆解原有的完整產品,進而了解原有產品的機構運作原理與方法,並嘗試著將原有產品進行拆解、改造、升級、置換原有控制核心…等方式,學習到運用其他技術或新技術來開發原有的產品,或許可以讓這些辛苦追求新技術的學子,在學習技術當時,可以了解所面對的技術中,如何研發與製造該技術的相關產品,相信這樣的學習方式,會比起在已建構好的開發模組或學習套件中學習某個新技術或原理,來的更踏實的多。



目前許多學子在學習程式設計之時,恐怕最不能了解的問題是,我為何要寫九九乘法表、為何要寫遞迴程式,為何要寫成函式型式…等等疑問,只因為在學校的學子,學習程式是為了可以了解『撰寫程式』的邏輯,並訓練且建立如何運用程式邏輯的能力,解譯現實中面對的問題。然而現實中的問題往往太過於複雜,在校授課的老師無法有多餘的時間與資源去解釋現實中複雜問題,期望能將現實中複雜問題淬鍊成邏輯上的思路,加以訓練學生其解題思路,但是眾多學子宥於現實問題的困惑,無法單純用純粹的解題思路來進行學習與訓練,反而以現實中的複雜來反駁老師教學太過學理,沒有實務上的應用為由,拒絕深入學習,這樣的情形,反而自己造成了學習上的障礙程。



本系列的書籍,針對目前學習上的盲點,希望透過現有產品的產品解析,透過產品簡單的拆解,以逆向工程的手法,將目前已有產品拆解之後,將核心控制系統之軟硬體,透過簡單易學的Arduino單晶片與C語言,重新設計出原有產品之核心控制系統,進而改進、加強、升級其控制方法。如此一來,因為學子們已經對原有產品有深入了解,在進行『重製核心控制系統』過程之中,可以很有把握的了解自己正在進行什麼,而非針對許多邏輯化的需求進行開發。即使在進行中,許多需求也多轉化成邏輯化的需求,學子們仍然可以了解這些邏輯化的需求背後的實務需求,對於學習過程之中,因為實務需求導引著開發過程,可以讓學子們讓邏輯化思考與實務產出產生關連,如此可以一掃過去陰霾,更踏實的進行學習。



這本書以學子常見的遙控車為主要開發標的,從小到到,玩具汽車陪伴我們的度過快樂的童年生活,有許多玩具車:如彈力車,手推車,線控車,無線遙控車…等等,都是我們童年時的美好回憶,但是無線遙控車一旦不能夠遙控,往往我們就就丟棄整台車,不但造成浪費,更忘卻了那些玩具曾經伴隨著我們許多歲月。其實那些無線遙控車除了遙控裝置壞掉之外,動力裝置與外部結構大部分都是可以用的,如果我們可以透過設計製造出無線遙控車的控制器之虞,進而了解無線通訊的開發,那將是一個非常好的學習課程。所以本書要以『無線遙控車』為實驗主體,透過無線通訊控制器的開發,可以更加了解其無線控制系統,相信整個研發過程會更加了解。
曹永忠
科技發達今日,資訊科技技術日新月異,許多資訊相關科技的科技人,每天被十倍速的時代壓力,擠壓著生活品質,為了追逐最新的科技與技術,不惜焚膏繼晷日夜追趕,只怕追趕不上就被科技洪流所淘汰,造成許多年輕的科技菁英,年紀輕輕的卻都是一高、二高、甚至三高皆有,嚴重的甚至、中風、過勞死,對當今社會造成人才的重大損失。
隨著環保綠色革命,我們思考著,是否在這知識經濟時代,也該有個知識綠色革命。本系列『知識速成系列』由此概念而生。面對越來越多的知識學子,為了追趕最新的技術潮流,往往沒有往下紮根,去了解許多知識背後所必須醞釀的知識基礎,追求到許多最新的技術邊緣,往往忘記了如果沒有配套的基礎科技知識,所學到的知識與科技,在失去這些基礎科技資源徳的支持之下,往往無法產生實際生產效力。
如許多學習程式設計的學子,為了最新的科技潮流,使用著最新的科技工具與軟體元件,當他們面對許多原有的軟體元件沒有支持的需求或軟體架構下沒有直接直持的開發工具,此時就產生了莫大的開發瓶頸,這些都是為了追求最新的科技技術而忘卻了學習原有基礎科技訓練所致。
筆著鑒於這樣的困境,思考著『如何轉化眾人技術為我的知識』的概念,如果我們可以透過拆解原有的完整產品,進而了解原有產品的機構運作原理與方法,並嘗試著將原有產品進行拆解、改造、升級、置換原有控制核心…等方式,學習到運用其他技術或新技術來開發原有的產品,或許可以讓這些辛苦追求新技術的學子,在學習技術當時,可以了解所面對的技術中,如何研發與製造該技術的相關產品,相信這樣的學習方式,會比起在已建構好的開發模組或學習套件中學習某個新技術或原理,來的更踏實的多。
目前許多學子在學習程式設計之時,恐怕最不能了解的問題是,我為何要寫九九乘法表、為何要寫遞迴程式,為何要寫成函式型式…等等疑問,只因為在學校的學子,學習程式是為了可以了解『撰寫程式』的邏輯,並訓練且建立如何運用程式邏輯的能力,解譯現實中面對的問題。然而現實中的問題往往太過於複雜,在校授課的老師無法有多餘的時間與資源去解釋現實中複雜問題,期望能將現實中複雜問題淬鍊成邏輯上的思路,加以訓練學生其解題思路,但是眾多學子宥於現實問題的困惑,無法單純用純粹的解題思路來進行學習與訓練,反而以現實中的複雜來反駁老師教學太過學理,沒有實務上的應用為由,拒絕深入學習,這樣的情形,反而自己造成了學習上的障礙程。
本系列的書籍,針對目前學習上的盲點,希望透過現有產品的產品解析,透過產品簡單的拆解,以逆向工程的手法,將目前已有產品拆解之後,將核心控制系統之軟硬體,透過簡單易學的Arduino單晶片與C語言,重新設計出原有產品之核心控制系統,進而改進、加強、升級其控制方法。如此一來,因為學子們已經對原有產品有深入了解,在進行『重製核心控制系統』過程之中,可以很有把握的了解自己正在進行什麼,而非針對許多邏輯化的需求進行開發。即使在進行中,許多需求也多轉化成邏輯化的需求,學子們仍然可以了解這些邏輯化的需求背後的實務需求,對於學習過程之中,因為實務需求導引著開發過程,可以讓學子們讓邏輯化思考與實務產出產生關連,如此可以一掃過去陰霾,更踏實的進行學習。
這本書以市面常見的跳舞機商品為主要開發標的,從小到大,跳舞機幾乎是遊戲場最暢銷的遊戲機。所以本書要以『手機互動跳舞機設計』為實驗主體,透過藍芽傳輸進而整合手機遊戲,來進行互動遊戲開發,相信整個研發過程會更加了解。
曹永忠
 在克里斯.安德森(Chris Anderson)所著『自造者時代:啟動人人製造的第三次工業革命』提到,過去幾年,世界來到了一個重要里程碑:實體製造的過程愈來愈像軟體設計,開放原始碼創造了軟體大量散佈與廣泛使用,如今,實體物品上也逐漸發生同樣的效應。網路社群中的程式設計師從Linux作業系統出發,架設了今日世界上絕大部分的網站(Apache WebServer),到使用端廣受歡迎的FireFox瀏覽器等,都是開放原始碼軟體的最佳案例。

現在自造者社群(Maker Space)也正藉由開放原始碼硬體,製造出電子產品、科學儀器、建築物,甚至是3C產品。其中如Arduino開發板,銷售量已遠超過當初設計者的預估。連網路巨擘Google Inc.也加入這場開放原始碼運動,推出開放原始碼電子零件,讓大家發明出來的硬體成品,也能與Android軟體連結、開發與應用。

目前全球各地目前有成千上萬個「自造空間」(makerspace)─光是上海就有上百個正在籌備中,多自造空間都是由在地社群所創辦。如聖馬特奧市(SanMateo)的自造者博覽會(Maker Faire),每年吸引數10萬名自造者前來朝聖,彼此觀摩學習。但不光是美國,全球各地還有許多自造者博覽會,台灣一年一度也於當地舉辦Maker Fair Taiwan,數十萬的自造者(Maker)參予了每年一度的盛會。

世界知名的歐萊禮(O'Reilly)公司,也於2005年發行的《Make》雜誌,專門出版自造者相關資訊,Autodesk, Inc.主導的Instructables - DIY How To Make In-structions(http://www.instructables.com/),也集合了全球自造者分享的心得與經驗,舉凡食物、玩具、到3C產品的自製經驗,也分享於網站上,成為全球自造者最大、也最豐富的網站。

本系列『Maker系列』由此概念而生。面對越來越多的知識學子,也希望成為自造者(Make),追求創意與最新的技術潮流,筆著因應世界潮流與趨勢,思考著『如何透過逆向工程的技術與手法,將現有產品開發技術轉換為我的知識』的思維,如果我們可以駭入產品結構與設計思維,那麼了解產品的機構運作原理與方法就不是一件難事了。更進一步我們可以將原有產品改造、升級、創新,並可以將學習到的技術運用其他技術或新技術領域,透過這樣學習思維與方法,可以更快速的掌握研發與製造的核心技術,相信這樣的學習方式,會比起在已建構好的開發模組或學習套件中學習某個新技術或原理,來的更踏實的多。

本系列的書籍,因應自造者運動的世界潮流,希望讀者當一位自造者,將現有產品的產品透過逆向工程的手法,進而了解核心控制系統之軟硬體,再透過簡單易學的Arduino單晶片與C語言,重新開發出原有產品,進而改進、加強、創新其原有產品的架構。如此一來,因為學子們進行『重新開發產品』過程之中,可以很有把握的了解自己正在進行什麼,對於學習過程之中,透過實務需求導引著開發過程,可以讓學子們讓實務產出與邏輯化思考產生關連,如此可以一掃過去陰霾,更踏實的進行學習。

作者出版了許多的Arduino系列的書籍,深深覺的,基礎乃是最根本的實力,所以回到最基礎的地方,希望透過最基本的程式設計教學,來提供眾多的Makers在入門Arduino時,如何開始,如何攥寫自己的程式,主要的目的是希望學子可以學到程式設計的基礎觀念與基礎能力。作者們的巧思,希望讀者可以了解與學習到作者寫書的初衷。

本書是『Arduino程式教學』的第四本書,主要是給讀者熟悉Arduino的擴充週邊-無線通訊模組。Arduino開發板最強大的不只是它的簡單易學的開發工具,最強大的是它封富的周邊模組與簡單易學的模組函式庫,幾乎Maker想到的東西,都有廠商或Maker開發它的周邊模組,透過這些周邊模組,Maker可以輕易的將想要完成的東西用堆積木的方式快速建立,而且最強大的是這些周邊模組都有對應的函式庫,讓Maker不需要具有深厚的電子、電機與電路能力,就可以輕易駕御這些模組。

所以本書要介紹市面上最完整、最受歡迎的無線通訊模組,讓讀者可以輕鬆學會這些常用模組的使用方法,進而提升各位Maker的實力。


曹永忠


科技發達今日,資訊科技技術日新月異,許多資訊相關科技的科技人,每天被十倍速的時代壓力,擠壓著生活品質,為了追逐最新的科技與技術,不惜焚膏繼晷日夜追趕,只怕追趕不上就被科技洪流所淘汰,造成許多年輕的科技菁英,年紀輕輕的卻都是一高、二高、甚至三高皆有,嚴重的甚至、中風、過勞死,對當今社會造成人才的重大損失。



隨著環保綠色革命,我們思考著,是否在這知識經濟時代,也該有個知識綠色革命。本系列『知識速成系列』由此概念而生。面對越來越多的知識學子,為了追趕最新的技術潮流,往往沒有往下紮根,去了解許多知識背後所必須醞釀的知識基礎,追求到許多最新的技術邊緣,往往忘記了如果沒有配套的基礎科技知識,所學到的知識與科技,在失去這些基礎科技資源徳的支持之下,往往無法產生實際生產效力。



如許多學習程式設計的學子,為了最新的科技潮流,使用著最新的科技工具與軟體元件,當他們面對許多原有的軟體元件沒有支持的需求或軟體架構下沒有直接直持的開發工具,此時就產生了莫大的開發瓶頸,這些都是為了追求最新的科技技術而忘卻了學習原有基礎科技訓練所致。



筆著鑒於這樣的困境,思考著『如何轉化眾人技術為我的知識』的概念,如果我們可以透過拆解原有的完整產品,進而了解原有產品的機構運作原理與方法,並嘗試著將原有產品進行拆解、改造、升級、置換原有控制核心…等方式,學習到運用其他技術或新技術來開發原有的產品,或許可以讓這些辛苦追求新技術的學子,在學習技術當時,可以了解所面對的技術中,如何研發與製造該技術的相關產品,相信這樣的學習方式,會比起在已建構好的開發模組或學習套件中學習某個新技術或原理,來的更踏實的多。



目前許多學子在學習程式設計之時,恐怕最不能了解的問題是,我為何要寫九九乘法表、為何要寫遞迴程式,為何要寫成函式型式…等等疑問,只因為在學校的學子,學習程式是為了可以了解『撰寫程式』的邏輯,並訓練且建立如何運用程式邏輯的能力,解譯現實中面對的問題。然而現實中的問題往往太過於複雜,在校授課的老師無法有多餘的時間與資源去解釋現實中複雜問題,期望能將現實中複雜問題淬鍊成邏輯上的思路,加以訓練學生其解題思路,但是眾多學子宥於現實問題的困惑,無法單純用純粹的解題思路來進行學習與訓練,反而以現實中的複雜來反駁老師教學太過學理,沒有實務上的應用為由,拒絕深入學習,這樣的情形,反而自己造成了學習上的障礙程。



本系列的書籍,針對目前學習上的盲點,希望透過現有產品的產品解析,透過產品簡單的拆解,以逆向工程的手法,將目前已有產品拆解之後,將核心控制系統之軟硬體,透過簡單易學的Arduino單晶片與C語言,重新設計出原有產品之核心控制系統,進而改進、加強、升級其控制方法。如此一來,因為學子們已經對原有產品有深入了解,在進行『重製核心控制系統』過程之中,可以很有把握的了解自己正在進行什麼,而非針對許多邏輯化的需求進行開發。即使在進行中,許多需求也多轉化成邏輯化的需求,學子們仍然可以了解這些邏輯化的需求背後的實務需求,對於學習過程之中,因為實務需求導引著開發過程,可以讓學子們讓邏輯化思考與實務產出產生關連,如此可以一掃過去陰霾,更踏實的進行學習。



這本書以學子常見的 自走車為主要開發標的,從小到到,玩具汽車陪伴我們的度過快樂的童年生活,有許多玩具車:如彈力車,手推車,線控車,無線 自走車…等等,都是我們童年時的美好回憶,但是無線
自走車一旦不能夠遙控,往往我們就就丟棄整台車,不但造成浪費,更忘卻了那些玩具曾經伴隨著我們許多歲月。其實那些無線 自走車除了遙控裝置壞掉之外,動力裝置與外部結構大部分都是可以用的,如果我們可以透過設計製造出無線
自走車的控制器之虞,進而了解無線通訊的開發,那將是一個非常好的學習課程。所以本書要以『自走車』為實驗主體,透過無線通訊控制器的開發,可以更加了解其無線控制系統,相信整個研發過程會更加了解。
曹永忠
 本書是『物聯網系列』之『氣象物聯網』的第一本書,是筆者針對環境間空為主軸,進行開發各種物聯網產品之專案開發系列,主要是給讀者熟悉使用Ameba RTL 8195 AM開發板來開發物聯網之各樣產品之原型(ProtoTyping),進而介紹這些產品衍伸出來的技術、程式攥寫技巧,以漸進式的方法介紹、使用方式、電路連接範例等等。

這幾年來,社會群眾的環境意識覺醒,對環境的污染與監控,也普遍提高,然而空汙直接影響居民的健康,在群眾自我覺醒的運動中,自造者結合的自造者運動(Maker Movement),影響了許多科技人士,運用感測科技與資訊科技的力量,結合臉書社群的號召,影響了全民空汙偵測的運動,筆者也是加入的先鋒者之一,筆者發現,目前空汙偵測,仍缺少二項資訊,那就是風向與風速等參考資訊,如果這兩項資訊可以加入在環境監控的資訊之中,那在空汙資訊的大數據分析之中,將會將空汙的汙染軌跡數位化,對整個社會,將產生更大的效用。

筆者友人是清水吳厝國小 校長黃朝恭 先生,校址位於台中國際機場邊,也是清水的偏鄉學校,對於學子的健康與社區健康深感重要,委託筆者在該校內建立風速監測站,並透過物聯網的技術,將這樣的資訊網頁化,可以讓各地方的使用者查詢到該區域的風速資訊,鑑於如此,筆者將風速感測監控的技術分享給讀者,希望可以透過我的經驗號召更多有志之士,可以將環境監控的感測資訊提升到更圓滿的境界。

Ameba RTL 8195 AM開發板最強大的不只是它的簡單易學的開發工具,最強大的是它網路功能與簡單易學的模組函式庫,幾乎Maker想到應用於物聯網開發的東西,可以透過眾多的周邊模組,都可以輕易的將想要完成的東西用堆積木的方式快速建立,而且價格比原廠Arduino Yun或Arduino + Wifi Shield更具優勢,最強大的是這些周邊模組對應的函式庫,瑞昱科技有專職的研發人員不斷的支持,讓Maker不需要具有深厚的電子、電機與電路能力,就可以輕易駕御這些模組。

所以本書要介紹台灣這個海洋島嶼最常見風力監控的物聯網產品,使用逆向工程的技巧,推敲出這些產品開發的可行性技巧,並以實作方式重作這些產品,讓讀者可以輕鬆學會這些產品開發的可行性技巧,進而提升各位Maker的實力。

筆者對於Ameba RTL 8195 AM開發板,也算是先驅使用者,更感謝原廠支持筆者寫作,更協助開發更多、有用的函式庫,感謝瑞昱科技的Yves Hsu、Sean Chang、Teresa Liu,Weiting Yeh等先進協助,筆者不勝感激,希望筆者可以推出更多的入門書籍給更多想要進入『Ameba RTL 8195 AM開發板』、『物聯網』這個未來大趨勢,所有才有這個入門系列的產生。


曹永忠
 在克里斯.安德森(Chris Anderson)所著『自造者時代:啟動人人製造的第三次工業革命』提到,過去幾年,世界來到了一個重要里程碑:實體製造的過程愈來愈像軟體設計,開放原始碼創造了軟體大量散佈與廣泛使用,如今,實體物品上也逐漸發生同樣的效應。網路社群中的程式設計師從Linux作業系統出發,架設了今日世界上絕大部分的網站(Apache WebServer),到使用端廣受歡迎的FireFox瀏覽器等,都是開放原始碼軟體的最佳案例。

現在自造者社群(Maker Space)也正藉由開放原始碼硬體,製造出電子產品、科學儀器、建築物,甚至是3C產品。其中如Arduino開發板,銷售量已遠超過當初設計者的預估。連網路巨擘Google Inc.也加入這場開放原始碼運動,推出開放原始碼電子零件,讓大家發明出來的硬體成品,也能與Android軟體連結、開發與應用。

目前全球各地目前有成千上萬個「自造空間」(makerspace)─光是上海就有上百個正在籌備中,多自造空間都是由在地社群所創辦。如聖馬特奧市(SanMateo)的自造者博覽會(Maker Faire),每年吸引數10萬名自造者前來朝聖,彼此觀摩學習。但不光是美國,全球各地還有許多自造者博覽會,台灣一年一度也於當地舉辦Maker Fair Taiwan,數十萬的自造者(Maker)參予了每年一度的盛會。

世界知名的歐萊禮(O'Reilly)公司,也於2005年發行的《Make》雜誌,專門出版自造者相關資訊,Autodesk, Inc.主導的Instructables - DIY How To Make In-structions(http://www.instructables.com/),也集合了全球自造者分享的心得與經驗,舉凡食物、玩具、到3C產品的自製經驗,也分享於網站上,成為全球自造者最大、也最豐富的網站。

本系列『Maker系列』由此概念而生。面對越來越多的知識學子,也希望成為自造者(Make),追求創意與最新的技術潮流,筆著因應世界潮流與趨勢,思考著『如何透過逆向工程的技術與手法,將現有產品開發技術轉換為我的知識』的思維,如果我們可以駭入產品結構與設計思維,那麼了解產品的機構運作原理與方法就不是一件難事了。更進一步我們可以將原有產品改造、升級、創新,並可以將學習到的技術運用其他技術或新技術領域,透過這樣學習思維與方法,可以更快速的掌握研發與製造的核心技術,相信這樣的學習方式,會比起在已建構好的開發模組或學習套件中學習某個新技術或原理,來的更踏實的多。

本系列的書籍,因應自造者運動的世界潮流,希望讀者當一位自造者,將現有產品的產品透過逆向工程的手法,進而了解核心控制系統之軟硬體,再透過簡單易學的Arduino單晶片與C語言,重新開發出原有產品,進而改進、加強、創新其原有產品的架構。如此一來,因為學子們進行『重新開發產品』過程之中,可以很有把握的了解自己正在進行什麼,對於學習過程之中,透過實務需求導引著開發過程,可以讓學子們讓實務產出與邏輯化思考產生關連,如此可以一掃過去陰霾,更踏實的進行學習。

作者出版了許多的Arduino系列的書籍,深深覺的,基礎乃是最根本的實力,所以回到最基礎的地方,希望透過最基本的程式設計教學,來提供眾多的Makers在入門Arduino時,如何開始,如何攥寫自己的程式,主要的目的是希望學子可以學到程式設計的基礎觀念與基礎能力。作者們的巧思,希望讀者可以了解與學習到作者寫書的初衷。

本書是『Arduino程式教學』的第四本書,主要是給讀者熟悉Arduino的擴充週邊-無線通訊模組。Arduino開發板最強大的不只是它的簡單易學的開發工具,最強大的是它封富的周邊模組與簡單易學的模組函式庫,幾乎Maker想到的東西,都有廠商或Maker開發它的周邊模組,透過這些周邊模組,Maker可以輕易的將想要完成的東西用堆積木的方式快速建立,而且最強大的是這些周邊模組都有對應的函式庫,讓Maker不需要具有深厚的電子、電機與電路能力,就可以輕易駕御這些模組。

所以本書要介紹市面上最完整、最受歡迎的無線通訊模組,讓讀者可以輕鬆學會這些常用模組的使用方法,進而提升各位Maker的實力。


曹永忠
 科技发达今日,信息科技日新月异,许多信息科技相关的科技人,在十倍速的时代中,每天被压力挤压着生活质量,为了追逐最新的科技与技术,不惜焚膏继晷日夜追赶,只怕追赶不上,就被科技洪流所淘汰,造成许多年轻的科技菁英不到老年,个个都是一高、二高、甚至三高皆有,严重的甚至过劳死,对于社会造成人才的损失。

随着绿色革命,是否在这知识经济时代,也该有个知识的绿色革命。本系『知识速成系列』由此概念而生,面对越来越多的知识学子,为了追赶最新的技术潮流,往往没有往下扎根,去了解许多技术背后所必须酝酿的基础知识,追求到许多最新的技术边缘,往往忘记了如果没有配套的科技知识基础,所学到的科技知识,在失去这些科技基础的资源支持之下,往往无法产生实际生产效力。

例如:许多学习程序设计的学子,为了最新的科技潮流,使用着最新的科技工具与软件组件,当他们面对许多原有的软件组件没有支持的需求或该软件架构下没有直接支持的开发工具,此时就会产生莫大的开发瓶颈,这些都是为了追求最新的科技技术而忘却了学习原有科技基础训练所致。

笔着鉴于这样的困境,思考着『如何转化众人技术为我的知识』的概念,如果我们可以透过拆解原有的完整产品,进而了解原有产品的机构运作原理与方法,并尝试着将原有产品进行拆解、改造、升级、置换原有控制核心…等方式,学习到并运用其它技术或新技术来开发原有的产品,或许可以让这些辛苦追求新技术的学子,在学习技术当时,可以了解所面对的技术中,如何研发与制造对应技术的相关产品,相信这样的学习方式,会比起在已建构好的『开发模块』或『学习套件』中学习某个新技术或原理,来的更踏实的多。

目前许多学子在学习程序设计之时,恐怕最不能了解的问题是,我为何要写九九表、为何要写递归程序,为何要写成函式型式…等等疑问,只因为在学校的学子,学习程序是为了可以了解『撰写程序』的逻辑,并训练且建立如何运用程序逻辑的能力,解译现实中面对的问题。然而现实中的问题往往太过于复杂,在校授课的老师无法有多余的时间与资源去解释现实中复杂问题,期望能将现实中复杂问题淬炼成逻辑上的思路,加以训练学生其解题思路,但是众多学子宥于现实问题的困惑,无法单纯用纯粹的解题思路来进行学习与训练,反而以现实中的复杂来反驳老师教学太过学理,没有实务上的应用为由,拒绝深入学习,这样的情形,反而自己造成了学习上的障碍。

本系列的书籍,针对目前学习上的盲点,希望透过现有产品的产品解析,透过简单产品的拆解,以逆向工程的手法,将目前已有产品拆解之后,将核心控制系统之软硬件,透过简单易学的Arduino开发板与C语言,重新设计出原有产品之核心控制系统,进而改进、加强、升级其控制方法。如此一来,因为学子们已经对原有产品有深入了解,在进行『重制核心控制系统』过程之中,可以很有把握的了解自己正在进行什么,而非针对许多逻辑化的需求进行开发。

即使在进行中,许多需求也多转化成逻辑化的需求,学子们仍然可以了解这些逻辑化的需求背后的实务需求,对于学习过程之中,因为实务需求导引着开发过程,可以让学子们让逻辑化思考与实务产出产生关连,如此可以一扫过去阴霾,更踏实的进行学习。

这本书以学子常见的列表机为主要开发标的,多年以来,计算机盛行,列表机为最普遍的计算机周边,本书使用废弃不用的喷墨列表机,拆解之后,对其进纸与喷墨头双轴机构,透过Arduino进行控制马达的实作,相信对『双轴马达』的控制有深入的介绍与制作,所以本书要以『列表机』为实验主体,用这样的产品来进行双轴马达的控制开发,相信学子们应该不陌生,由于透过这样产品进行学习,相信可以更加了解其产品内涵与本质,在整个研发过程会更加心领神会。 


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