Arduino 是一个开源计算机硬件/软件平台，用于构建能够感知和控制周围物理世界的数字设备和互动对象。在本课中，您将学习 Arduino 平台在物理板、库和 IDE（集成开发环境）方面的工作原理。您还将了解盾牌，它是插入 Arduino 主板的较小电路板，可执行其他功能，如感知光、热、GPS 跟踪或提供用户界面显示。课程还将包括使用 C 代码对 Arduino 进行编程，以及通过软件访问电路板上的引脚以控制外部设备。请注意，本课程不包括论坛。 完成本课程后，您将能够： 1. 概述 Arduino 开发板的组成 2. 描述对开发板固件编程的意义 3. 阅读电路板原理图 4. 安装 Arduino IDE 5. 描述什么是 "屏蔽 "以及如何使用它们 6. 说明库在使用屏蔽中的作用 7. 编译并运行程序 8. 命名 C 语言变量和类型 9. 命名常见的 C 操作符 10. 使用条件和循环 11. 解释函数及其定义和调用 12. 解释全局变量的含义 13. 掌握 Arduino 的构建过程 14. 描述集成开发环境背后工具的作用 15. 描述如何调用类中的函数 16. 解释 Arduino 草图的结构 17. 访问 Arduino 的引脚 18. 区分数字引脚和模拟引脚 19. 调试嵌入式软件 20. 解释可控性和可观察性在调试过程中的重要性 21. 描述常见的嵌入式系统调试架构 22. 解释 UART 串行通信协议的工作原理 23. 描述 Arduino 串行库如何执行串行通信

Arduino 通过接收来自传感器等附加设备的输入来感知环境，并通过调节灯光、电机和其他执行器来控制周围的世界。在本课中，您将学习如何以及何时使用不同类型的传感器，以及如何将它们连接到 Arduino。由于外部世界使用的是连续或模拟信号，而硬件使用的是数字信号，因此您将学习这些信号是如何来回转换的，以及在对设备进行编程时必须考虑到这一点。您还将学习如何使用 Arduino 专用屏蔽和屏蔽软件库来连接现实世界。请注意，本课程不包括论坛。

Raspberry Pi 是一种小型、经济实惠的单板计算机，在学习编程和计算机硬件的同时，您将利用它来设计和开发有趣、实用的物联网设备。此外，您还将学习如何设置 Raspberry Pi 环境、运行 Linux 操作系统，以及在 Raspberry Pi 上编写和执行一些基本的 Python 代码。您还将学习如何在 Raspberry Pi 上使用基于 Python 的 IDE（集成开发环境），以及如何在设备上跟踪和调试 Python 代码。请注意，本课程不包括论坛。

Raspberry Pi 使用各种基于 HDMI、USB 和以太网等协议的输入/输出设备与外界通信。在本课中，您将学习如何将这些协议与其他外部设备（传感器、电机、GPS、方向、LCD 屏幕等）一起使用，让您的物联网设备与现实世界进行交互。大多数物理设备使用模拟信号，但计算机硬件是数字信号，因此在本课中，您将了解这些信号是如何来回转换的，以及在对设备进行编程时必须考虑到这一点。此外，还将介绍传感器-执行器系统的基本设计。您还将学习如何使用 Raspberry Pi 扩展板构建更复杂的硬件系统，以创建有趣而令人兴奋的物联网设备。请注意，本课程不包括论坛。

在本毕业设计课程中，您将设计一个基于微控制器的嵌入式系统。您也可以选择构建和测试一个系统。项目的重点是设计系统，以便在实际应用中以低成本构建系统。要完成该项目，您需要运用在课程中学到的所有技能（微控制器编程、系统设计、接口等）。该项目将包括一些核心要求，但在如何处理该项目方面为您留出了发挥创造力的空间。最终，您将完成一个独一无二的最终项目，适合向未来的潜在雇主展示。

请注意，完成本课程的三项必修作业不需要购买软件和硬件。如果学生希望使用 Arduino 或 Raspberry Pi 构建和演示自己的系统，则可选择完成第四项作业。还请注意，本课程不包括论坛。 完成本课程后，您将能够： 1. 撰写需求说明文档 2. 创建系统级设计 3. 探索设计方案 4. 创建测试计划