ARM嵌入式微控制器程序设计入门：在机器人控制中学习C语言 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[日] 机器人实习教材研究会 编，郭青，冯仁剑 译

图书标签:

• ARM
• 嵌入式
• 微控制器
• C语言
• 机器人
• 程序设计
• 入门
• 单片机
• 控制
• 实践

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030350435

版次：1

商品编码：11055187

包装：平装

开本：16开

出版时间：2012-09-01

页数：152

正文语种：中文

编辑推荐

《ARM嵌入式微控制器程序设计入门：在机器人控制中学习C语言》以中学、大专、大学以及企业中初次接触嵌入式系统C语言编程的学习者为对象，面向实际应用的内容占了较大比重，具体说明了微控制器编程环境的构建方法，并且给出了大量用于机器人控制的示例源程序等。笔者有意省略了与C语言和嵌入式编程相关的理论，把这些内容交给其他书籍去讲解。笔者认为最重要的是使读者通过本书的学习，首先体会到自己输入程序使机器人动起来的成就感，然后以愉快的方式一步一步地深入学习嵌入式编程技术。

内容简介

《ARM嵌入式微控制器程序设计入门：在机器人控制中学习C语言》从学习嵌入式微控制器C语言编程的角度出发，以Vstone株式会社搭载ARM微控制器LPC1343的多功能学习开发板VS-WRC103LV，以及基于VS-WRC1103LV的智能机器人小车套件Beauto Rovet ARM为例，介绍了智能机器人小车的硬件构成及基本功能单元的C语言编程方法，并进一步阐述了提高机器人性能的硬件扩展方案与软件编程技术。
全书通过大量的插图和实例对嵌入式微控制器的C语言编程技术进行了深入浅出的探讨，特别是采用智能机器人小车作为学习对象，易学易用，大大提高了学习的趣味性。
《ARM嵌入式微控制器程序设计入门：在机器人控制中学习C语言》适合作为工科院校相关专业的教学用书，更适合作为嵌入式系统编程学习的人门书，也是了解智能机器人控制技术的一本科普读物。

目录

Chapter1 C语言编程环境的构建
1.1 LPcxpresso的安装和设置
1.1.1 LPCXpresso的下载
1.1.2 LPCXpresso的安装
1.1.3 LPCxpresso的启动和注册
1.2 CPU板和PC的连接及程序的烧写
1.2.1 工作空间目录名的确定和修改
1.2.2 示例项目的安装
1.2.3 示例项目的编译
1.2.4 CPU板的程序烧写

Chapter2 开始C语言编程
2.1 C语言简介
2.1.1 C语言的历史背景与特点
2.1.2 C语言程序的构成
2.2 C语言基础
2.2.1 C程序的基本语法
2.2.2 常量和变量
2.2.3 表达式
2.2.4 函数
2.2.5 “LED亮灭”示例源代码说明
2.2.6 编译错误及DEBUG
2.3 C语言程序的结构
2.3.1 C语言中的循环结构（for、do/while）
2.3.2 C语言中的分支结构（if、switch/case）
2.4 数组变量
2.4.1 数组变量的定义
2.4.2 数组变量的应用
2.4.3 字符串的应用
2.5 指针
2.5.1 地址
2.5.2 指针的应用

Chapter3 让机器人动起来的C语言
3.1 让蜂鸣器响起来
3.2 控制电机的动作
3.3 红外线传感器的应用
3.4 利用随机函数制作占h机器人
3.5 使用1个传感器的机器人循迹
3.6 使用2个传感器的机器人循迹

Chapter4 利用扩展部件提高机器人的性能
4.1 挑战IXBUS编程——扩展8路红外线传感器
4.1.1 8路红外线传感器的组装
4.1.2 IXBUS接口编程
4.1.3 使用8路红外线传感器的循迹程序
4.2 旋转编码器的应用
4.2.1 旋转编码器的工作原理
4.2.2 旋转编码器的安装
4.2.3 使小车以给定距离前进的程序
4.2.4 使小车以给定速度前进的程序
4.3 利用无线通信控制机器人
4.3.1 VS-C1的安装
4.3.2 VS-C1应用程序举例
4.4 其他扩展应用举例
4.4.1 自主型足球机器人（全方位移动）
4.4.2 双轮倒立摆机器人
4.4.3 智能搬运台车
4.5 机器人汽车开发平台BeautoEV
4.6 基于蓝牙通信模块Vs—BToo1的无线通信
4.6.1 异步通信方式
4.6.2 Vs-BToo1使用说明
4.6.3 串行通信示例程序
附录 Vs-WRC103LV简介

前言/序言

ARM嵌入式微控制器程序设计入门：在机器人控制中学习C语言 一本实践导向的C语言学习指南，带领你走进蓬勃发展的嵌入式世界，用机器人控制的生动案例，解锁微控制器编程的奥秘。 你是否曾对那些能够感知世界、执行指令的智能设备充满好奇？从街角的扫地机器人到工厂里的精密机械臂，它们背后都跳动着微控制器的心脏。而这颗心脏的语言，便是C语言。本书将为你打开一扇通往ARM嵌入式微控制器编程的大门，让你在亲手打造智能机器人的过程中，深刻理解C语言的强大与魅力。 为何选择ARM？为何选择机器人？ ARM架构凭借其低功耗、高性能和广泛的应用领域，已成为当今嵌入式系统的主流选择。从智能手机到汽车电子，再到工业自动化，ARM微控制器无处不在。掌握ARM嵌入式编程，意味着你将拥有进入广阔就业市场的钥匙。 而机器人，作为将抽象指令转化为实际行动的载体，是学习嵌入式编程最直观、最富有趣味的载体。通过控制机器人的运动、感知环境、做出决策，你能够将枯燥的代码转化为鲜活的生命力，获得前所未有的成就感。本书摒弃了纯理论的枯燥讲解，而是将C语言的学习融入到机器人项目的实践中，让你在解决实际问题的同时，融会贯通编程知识。 本书的学习路径与核心内容 本书的学习内容设计循序渐进，从C语言基础概念的建立，到ARM微控制器硬件特性的解读，再到实际的机器人控制项目实战，层层递进，确保你能够扎实地掌握每一个环节。 第一部分：C语言的基石——为嵌入式世界打下坚实基础 在深入微控制器之前，扎实的C语言基础至关重要。本书将从最核心的概念讲起，并着重强调与嵌入式开发紧密相关的部分。 变量、数据类型与运算符： 理解数据在内存中的表示，学习如何使用不同类型来存储和处理信息。我们将通过简单的示例，例如计算机器人关节的角度、速度等，来阐述这些概念。 控制流程语句（if-else, switch, for, while）： 掌握程序逻辑的构建，学习如何根据不同的条件做出响应，如何实现循环往复的操作。在机器人项目中，这将用于判断传感器读数，控制电机运动的重复次数等。 函数： 学习如何模块化代码，将复杂的任务分解为可管理的小单元。函数的使用不仅能提高代码的可读性和可维护性，还能让你更好地组织机器人控制的各个子功能，如“前进”、“转弯”、“避障”等。 数组与字符串： 学习如何存储和操作一组数据，以及如何处理文本信息。在机器人领域，数组可以用来存储传感器数据序列，字符串则可以用于简单的命令解析或状态报告。 指针： 这是C语言中最强大但也最容易令人困惑的部分。本书将以清晰易懂的方式，结合内存地址和变量的关联，解释指针的概念。在嵌入式开发中，指针是直接操作硬件寄存器、访问内存的关键，我们将通过直接控制LED闪烁、读取ADC数值等例子来让你领略指针的威力。 结构体与共用体： 学习如何创建自定义数据类型，将相关数据组织在一起。在机器人项目中，一个结构体可以封装一个传感器的所有信息（例如距离、方向），或者一个电机的所有控制参数（例如速度、方向、PWM占空比）。 位操作： 嵌入式开发绕不开位操作。我们将深入讲解按位与(&)、按位或(|)、按位异或(^)、按位非(~)以及位移操作(<<, >>)。这些操作是直接与硬件寄存器打交道的利器，例如设置或清除某个特定的标志位，或者从一个字节中提取特定的信息。 文件I/O（简要介绍）： 虽然嵌入式系统通常资源受限，但理解基本的文件读写概念，例如存储日志信息到SD卡，对于更高级的应用仍然有价值。 第二部分：ARM微控制器的世界——理解硬件的语言 在掌握了C语言基础后，我们将把目光投向ARM微控制器本身，理解它的架构、工作原理以及如何与C语言协同工作。 ARM架构概览： 了解ARM处理器的基本特性，例如RISC指令集、流水线技术等。理解不同ARM Cortex-M系列（如Cortex-M0, Cortex-M3, Cortex-M4）的特点和适用场景，例如哪些更适合低功耗，哪些集成了DSP指令，适合更复杂的算法。 微控制器的核心组件： 深入了解微控制器的主要组成部分，包括： CPU（中央处理器）： 负责执行程序指令。 内存（RAM与Flash）： RAM用于存储运行时变量，Flash用于存储程序代码。我们将探讨它们的大小、速度以及在嵌入式开发中的作用。 外设（Peripherals）： 这是微控制器赋予生命力的关键。我们将重点讲解与机器人控制息息相关的外设： GPIO（通用输入/输出）： 控制LED亮灭、读取按钮状态、驱动电机等最基础的输入输出操作。 ADC（模数转换器）： 将来自传感器（如光敏电阻、电位器、红外传感器）的模拟信号转换为数字信号，以便微控制器读取和处理。 DAC（数模转换器）： 将微控制器生成的数字信号转换为模拟信号，用于产生音频信号或控制某些模拟设备。 定时器（Timers）： 实现精确延时、周期性事件触发、PWM（脉冲宽度调制）输出。PWM是控制电机转速、舵机角度的关键技术。 UART（通用异步收发器）： 实现与PC或其他设备之间的串行通信，用于调试、数据传输或远程控制。 SPI/I2C： 学习更高效的串行通信协议，用于连接外部传感器、显示器、存储器等。 中断（Interrupts）： 理解中断机制，学习如何让微控制器对外部事件（如按钮按下、传感器阈值触发）做出实时响应，而无需轮询。这对于构建响应迅速的机器人至关重要。 寄存器（Registers）： 嵌入式编程的核心在于直接与硬件寄存器交互。我们将详细解释寄存器的概念，以及如何通过C语言中的指针和位操作来读取和写入寄存器的值，从而配置和控制微控制器的各个功能。 开发环境搭建： 介绍常用的ARM微控制器开发工具链，包括IDE（集成开发环境，如Keil MDK, STM32CubeIDE, IAR Embedded Workbench）、编译器、调试器和烧录器。我们将引导你完成开发环境的安装和配置，让你能够快速上手编写和调试程序。 第三部分：机器人控制实战——将理论付诸行动 在掌握了C语言和ARM微控制器基础知识后，本书将进入激动人心的机器人控制实战环节。我们将通过一系列精心设计的项目，让你在实践中巩固所学，并逐步构建一个功能完善的机器人。 项目一：点亮你的第一个LED——入门级硬件交互 学习如何配置GPIO，控制LED的开关和闪烁，理解延时函数的作用。 目标：理解最基础的输入输出控制，感受代码与硬件的直接联系。 项目二：响应你的指令——按钮控制LED 学习如何读取GPIO的输入状态，理解按钮的按键消抖问题。 目标：掌握如何接收外部输入并根据输入做出响应。 项目三：感知世界——使用ADC读取传感器数据 学习配置ADC，读取光敏电阻、电位计等模拟传感器的数值。 目标：让机器人拥有“感知”能力，能够根据环境光线亮度或旋钮位置改变行为。 项目四：驱动你的机器人——PWM控制直流电机 学习如何配置定时器生成PWM信号，控制直流电机的转速。 目标：让机器人能够运动起来，并控制其运动的快慢。 项目五：精确控制——舵机的位置控制 学习如何利用定时器精确生成舵机所需的PWM信号，实现舵机的角度控制。 目标：为机器人手臂、头部等需要精确定位的关节提供动力。 项目六：移动你的机器人——简单的轮式机器人底盘控制 结合前面学习的电机控制，实现前进、后退、左转、右转等基本动作。 目标：构建一个可以自主移动的机器人平台。 项目七：听见指令——UART通信与上位机交互 学习配置UART，通过串口与PC通信，接收来自PC的指令控制机器人运动。 目标：实现简单的远程控制，为更复杂的交互打下基础。 项目八：避开障碍——简单的障碍物检测与避障 结合超声波或红外传感器，学习如何读取距离信息。 学习如何利用中断或定时器检测到障碍物，并根据传感器信息调整机器人运动方向。 目标：让机器人具备基本的自主导航能力。 项目九：进阶应用（可选）： 根据读者的兴趣和掌握情况，可能会涉及更高级的主题，例如： 使用SPI/I2C连接更复杂的传感器（如IMU惯性测量单元、OLED显示屏）。 简单的PID（比例-积分-微分）控制算法，用于更精确的电机速度或位置控制。 多任务协调（使用RTOS - 实时操作系统，简要介绍）。 本书的特色与优势 实践导向，拒绝空谈： 每一个C语言概念的引入都伴随着清晰的嵌入式应用场景，每一个硬件特性的讲解都直接关联到实际的控制操作。 项目驱动，学习动力十足： 通过一步步构建机器人，学习的乐趣和成就感将源源不断。从点亮LED到实现避障，每一次的成功都是对知识的巩固和提升。 精选ARM平台，贴近工业应用： 专注于主流的ARM Cortex-M系列微控制器，让你学习到的技术与当前的嵌入式行业需求高度契合。 代码示例丰富，注释详尽： 提供大量可以直接运行的C语言代码示例，并配以详细的注释，帮助你理解每一行代码的作用。 循序渐进，适合初学者： 从最基本的C语言概念讲起，逐步深入到复杂的硬件交互和项目实战，即使是编程新手也能轻松入门。 培养解决问题的能力： 在机器人项目中遇到的各种问题，将锻炼你的逻辑思维能力和独立解决问题的能力。 谁适合阅读本书？ 对机器人和嵌入式技术充满好奇的初学者。 希望学习C语言并将其应用于实际项目的学生。 希望从软件转向硬件开发，或跨领域学习的工程师。 有一定C语言基础，但想深入了解微控制器和嵌入式开发的程序员。 对STEM教育感兴趣，希望引导学生动手实践的教育工作者。 翻开本书，你将不再是旁观者，而是代码的创造者，硬件的掌控者。让我们一起，用C语言编织智能的梦想，用机器人点亮创造的火花！

评分☆☆☆☆☆

我是一名对机械工程和电子技术都充满兴趣的业余爱好者。我一直梦想着能够亲手打造一些能动的、能完成特定任务的机械装置，比如一个能够循迹的小车，或者一个可以远程控制的机械臂。然而，在动手实践的过程中，我常常被“控制”这个环节所困扰。我明白需要一个“大脑”来指挥我的机械部件，而微控制器无疑是实现这一功能的最佳选择。我听说 ARM 架构的微控制器在性能和功耗上都有不错的表现，而且 C 语言是开发这类微控制器的主流语言。我最担心的就是，我是否能够真正理解 C 语言在微控制器上的应用，而不是仅仅停留在复制粘贴代码的层面。我需要一本能够教会我如何思考，如何将我的想法转化为 C 语言代码，并最终在微控制器上运行的书籍。我希望这本书能够提供清晰的解释，让我了解 C 语言的各种语法结构是如何映射到硬件操作的，以及如何利用这些知识来实现一些基础的机器人控制功能，比如电机驱动、传感器读取和简单的决策逻辑。

评分☆☆☆☆☆

在 ARM 嵌入式微控制器程序设计入门：在机器人控制中学习 C 语言这本书面世之前，我一直对着 MCU 的世界感到好奇又有些畏惧。它就像一个黑盒子，里面的代码跳跃着，却又似乎遥不可及。我尝试过一些简单的 Arduino 项目，虽然能点亮 LED、驱动电机，但总感觉停留在表面，对底层的原理知之甚少，更不用说深入到更复杂的控制系统了。尤其是那些听起来就高大上的“嵌入式”和“微控制器”，它们究竟是如何工作的？C 语言在其中扮演着怎样的角色？这些疑问常常萦绕在我的脑海。市面上也有不少 C 语言的入门书籍，但它们大多聚焦于通用编程，缺乏实际硬件操作的指导，读起来总觉得有些“纸上谈兵”。而关于机器人控制的书籍，又往往假定读者已经具备了扎实的 MCU 基础，直接切入复杂的算法和框架，让我望而却步。我渴望找到一本能够填补这个鸿沟的书，一本既能讲解 C 语言的精髓，又能与实际的硬件操作相结合，尤其是在我一直感兴趣的机器人领域。我希望通过这本书，我能真正理解 MCU 的内部运作，掌握 C 语言在嵌入式开发中的应用，最终能够独立地为机器人编写智能的程序。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对自动化和智能制造领域抱有极大热情的学生，我一直在寻找能够将理论知识与实践相结合的优质学习资源。我深知，在未来的工业自动化和机器人领域，精通嵌入式系统开发将是至关重要的技能。我听说 ARM 架构的微控制器是目前市场上的主流，而 C 语言又是嵌入式开发中最常用、最强大的编程语言之一。我一直对如何让一个“没有生命”的机器按照我的指令行动感到着迷，如何通过编程赋予它“思考”和“行动”的能力。我希望能够找到一本能够循序渐进地带领我入门的书籍，它能够从最基础的 C 语言语法讲起，然后逐步深入到微控制器的硬件特性，最后能够通过具体的机器人控制案例，让我亲手搭建和控制一个简单的机器人。我希望这本书能够具备足够的深度，能够让我理解代码是如何转化为硬件动作的，并且能够教会我如何排查和解决实际开发中遇到的各种问题。

评分☆☆☆☆☆

我是一位拥有几年软件开发经验的开发者，主要从事 Web 后端和一些通用的桌面应用。虽然我对 C 语言并不陌生，但一直以来，它更多地被我用在算法实现和一些性能敏感的场景，对于 C 语言在嵌入式领域的应用，尤其是直接与硬件打交道的方面，我一直缺乏实践经验。我对 ARM 架构的微控制器充满了好奇，它们在各种设备中无处不在，但对其编程方式和底层机制却知之甚少。最近，我开始对机器人技术产生了浓厚的兴趣，并且意识到，要真正掌握机器人系统的开发，深入理解其核心控制单元是必不可少的。我希望能够通过学习，将现有的 C 语言知识迁移到嵌入式开发中，并了解如何在实际的硬件平台上进行调试和优化。理想中，这本书应该能够清晰地讲解 C 语言在嵌入式环境中的一些特有之处，比如指针的使用、内存管理、中断处理等，并能通过机器人控制这样的实际应用场景，来巩固这些知识，让我能够从零开始，逐步构建起一个具有一定智能的机器人系统。

评分☆☆☆☆☆

近期，我一直在探索从纯粹的软件开发向更底层、更具硬件交互性的领域转型。我对微控制器，尤其是 ARM 架构的强大之处早有耳闻，它们是现代许多智能设备的核心。然而，我发现市面上许多关于嵌入式 C 语言的书籍，要么过于理论化，要么直接跳跃到非常复杂的 RTOS（实时操作系统）和驱动开发，这对于初学者来说，门槛太高。我一直觉得，学习 C 语言的最佳方式之一就是通过实际的项目来驱动。而机器人控制，无疑是一个极具吸引力和挑战性的领域，它能够直观地展示编程的力量，让学习过程充满乐趣和成就感。我渴望找到一本能够将 C 语言的语法、嵌入式系统的硬件知识以及机器人控制的实际应用完美结合的书籍。我希望这本书能够清晰地解释 C 语言在与硬件交互时的一些注意事项，例如寄存器操作、GPIO 控制、定时器应用等，并且能够提供一些可操作的示例，让我能够一步一步地构建出能够执行特定任务的机器人。

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◆ 如何使用结构有效地管理输入数据

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好好好好好好好好好好好好好好

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好好好

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书到用时方恨少

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物流比较给力，书的质量也不错！

评分☆☆☆☆☆

红红火火含刚，

评分☆☆☆☆☆

◆ 阐述C语言的核心特征，例如循环和分支

评分☆☆☆☆☆

◆ 如何使用头文件和函数模块化代码

评分☆☆☆☆☆

看了一会儿，睡着了&hellip;&hellip;