دوره فراتر از Setup و Loop: کاوش در قلب نرم‌افزاری آردوینو همراه با فلش‌کارت آموزشی — ارائه روی فلش مموری

📚 کتاب آموزشی جامع

📚 اطلاعات کتاب

عنوان کتاب: کتاب فراتر از Setup و Loop: کاوش در قلب نرم‌افزاری آردوینو

موضوع کلی: برنامه‌نویسی سیستم‌های نهفته

موضوع میانی: معماری و برنامه‌نویسی سطح پایین آردوینو

📋 سرفصل‌های کتاب (100 موضوع)

• 1. فراتر از setup و loop: مقدمه‌ای بر دوره
• 2. سیستم نهفته چیست؟ مروری بر مفاهیم پایه
• 3. اکوسیستم آردوینو: فراتر از سخت‌افزار و IDE
• 4. لایه انتزاعی سخت‌افزار (HAL): رمزگشایی جادوی آردوینو
• 5. چرا باید به سراغ برنامه‌نویسی سطح پایین برویم؟
• 6. سفر یک اسکچ: از فایل ino. تا فایل hex.
• 7. نقش پیش‌پردازنده C++ در تبدیل اسکچ
• 8. آشنایی با زنجیره ابزار (Toolchain) کامپایلر AVR-GCC
• 9. مرحله کامپایل: تبدیل کد به فایل‌های آبجکت
• 10. مرحله لینک کردن: تجمیع کتابخانه‌ها و فایل‌های آبجکت
• 11. ساختار فایل HEX و نحوه تفسیر آن
• 12. AVRDUDE: ابزار برنامه‌ریزی میکروکنترلر
• 13. بوت‌لودر (Bootloader) چیست و چه کاربردی دارد؟
• 14. کاوش در بوت‌لودر Optiboot
• 15. فرایند آپلود کد از طریق بوت‌لودر
• 16. برنامه‌ریزی سریال درون مداری (ISP) و سوزاندن بوت‌لودر
• 17. ورودی پنهان برنامه: تابع ()main کجاست؟
• 18. تابع ()init: اقدامات اولیه قبل از ()setup
• 19. انطباق با بردهای مختلف: نقش تابع ()initVariant
• 20. حلقه بی‌نهایت: واقعیت پشت پرده تابع ()loop
• 21. معماری میکروکنترلرهای AVR: نگاهی کلی
• 22. نقشه حافظه: Flash، SRAM و EEPROM
• 23. واحد پردازش مرکزی (CPU) و واحد محاسبه و منطق (ALU)
• 24. رجیسترهای I/O: پل ارتباطی نرم‌افزار و سخت‌افزار
• 25. رجیسترهای پورت: DDRx، PORTx و PINx
• 26. برنامه‌نویسی مستقیم پورت‌ها (Direct Port Manipulation)
• 27. عملیات بیتی (Bitwise Operations): کلید کنترل رجیسترها
• 28. مقایسه سرعت: برنامه‌نویسی مستقیم در برابر توابع آردوینو
• 29. رجیستر وضعیت (SREG) و فلگ‌های پردازنده
• 30. پشته (Stack) و اشاره‌گر پشته (Stack Pointer)
• 31. شمارنده برنامه (Program Counter)
• 32. کلیدواژه volatile: چرا و چه زمانی از آن استفاده کنیم؟
• 33. درون تابع ()pinMode: دستکاری رجیسترهای DDR
• 34. کالبدشکافی تابع ()digitalWrite: تغییر بیت در رجیسترهای PORT
• 35. رمزگشایی تابع ()digitalRead: خواندن از رجیسترهای PIN
• 36. مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC): سخت‌افزار داخلی
• 37. مراحل اجرای تابع ()analogRead: رجیسترهای ADMUX و ADCSRA
• 38. فرکانس نمونه‌برداری ADC و نقش Prescaler
• 39. تغییر ولتاژ مرجع با تابع ()analogReference
• 40. تابع ()analogWrite آنالوگ نیست: حقیقت مدولاسیون عرض پالس (PWM)
• 41. نحوه پیکربندی تایمرها برای تولید PWM توسط ()analogWrite
• 42. مقدمه‌ای بر تایمرها و شمارنده‌های AVR
• 43. معرفی تایمر/شمارنده صفر (Timer0)
• 44. معرفی تایمر/شمارنده یک (Timer1)
• 45. معرفی تایمر/شمارنده دو (Timer2)
• 46. رجیسترهای کلیدی تایمرها: TCCRx، TCNTx، OCRx
• 47. حالت‌های کاری تایمرها: Normal، CTC، Fast PWM
• 48. منابع کلاک و Prescalerها: کنترل سرعت تایمر
• 49. کالبدشکافی توابع ()millis و ()micros: وقفه سرریز Timer0
• 50. پدیده سرریز شدن ()millis و روش‌های مدیریت آن
• 51. تابع ()delay: یک حلقه انتظار مشغول (Busy-Wait)
• 52. بررسی تابع ()delayMicroseconds و محدودیت‌های آن
• 53. تولید سیگنال PWM با دستکاری مستقیم رجیسترهای تایمر
• 54. تفاوت مدهای Fast PWM و Phase Correct PWM
• 55. کنترل دقیق فرکانس PWM
• 56. استفاده از Timer1 برای PWM با وضوح بالا
• 57. وقفه (Interrupt) چیست؟ نگاهی مفهومی
• 58. جدول بردار وقفه (Interrupt Vector Table)
• 59. وقفه‌های خارجی: INT0 و INT1
• 60. وقفه‌های تغییر پین (Pin Change Interrupts)
• 61. کالبدشکافی توابع ()attachInterrupt و ()detachInterrupt
• 62. روال سرویس وقفه (ISR): قوانین و محدودیت‌ها
• 63. اشتراک‌گذاری داده بین ISR و حلقه اصلی
• 64. عملیات اتمی (Atomic Operations) و نواحی بحرانی
• 65. اولویت وقفه‌ها در معماری AVR
• 66. وقفه‌های تایمر: فراتر از سرریز
• 67. ایجاد رویدادهای زمان‌بندی شده دقیق با وقفه‌های تایمر
• 68. ارتباط سریال: مفاهیم پایه UART و USART
• 69. سخت‌افزار USART در میکروکنترلرهای AVR
• 70. کالبدشکافی ()Serial.begin: پیکربندی رجیسترهای USART
• 71. پشت صحنه ()Serial.print: بافر ارسال و وقفه UDRE
• 72. پشت صحنه ()Serial.read: بافر دریافت و وقفه RXC
• 73. مقایسه کتابخانه‌های HardwareSerial و SoftwareSerial
• 74. پروتکل I2C و رابط دو سیمه (TWI)
• 75. کالبدشکافی کتابخانه Wire: رجیسترهای سخت‌افزار TWI
• 76. پروتکل SPI (Serial Peripheral Interface)
• 77. کالبدشکافی کتابخانه SPI: رجیسترهای SPCR و SPSR
• 78. مدیریت حافظه SRAM: بخش‌های data، bss، heap و stack
• 79. تشخیص سرریز پشته و تداخل با هیپ (Heap)
• 80. تکنیک‌های بهینه‌سازی مصرف SRAM
• 81. حافظه برنامه (PROGMEM): ذخیره داده‌های ثابت در Flash
• 82. استفاده از توابع pgm_read برای دسترسی به PROGMEM
• 83. رمزگشایی ماکروی ()F برای ذخیره رشته‌ها در Flash
• 84. حافظه EEPROM: ذخیره‌سازی پایدار داده‌ها
• 85. کالبدشکافی کتابخانه EEPROM.h و رجیسترهای مربوطه
• 86. تایمر نگهبان (Watchdog Timer) و کاربردهای آن
• 87. حالت‌های خواب (Sleep Modes) برای کاهش مصرف انرژی
• 88. شناسایی افت ولتاژ (Brown-out Detection)
• 89. فیوز بیت‌ها (Fuse Bits) و پیکربندی‌های اساسی میکروکنترلر
• 90. نحوه تغییر فیوز بیت‌ها با یک برنامه‌ریز ISP
• 91. شخصی‌سازی محیط آردوینو: ویرایش فایل boards.txt
• 92. شخصی‌سازی هسته آردوینو (Arduino Core)
• 93. استفاده از اسمبلی خطی (Inline Assembly) برای کنترل نهایی
• 94. اصول نوشتن یک کتابخانه کارآمد و بهینه
• 95. مقایسه عملکرد C و C++ در سیستم‌های نهفته
• 96. کتابخانه C استاندارد (avr-libc) و توابع مفید آن
• 97. مفاهیم پیشرفته لینک کردن: بخش‌های حافظه و اسکریپت لینکر
• 98. پروژه عملی: ساخت یک زمان‌بند (Scheduler) ساده با تایمرها
• 99. اشکال‌زدایی سطح پایین: فراتر از Serial.print
• 100. جمع‌بندی نهایی و مسیرهای آینده (ARM, RTOS, PlatformIO)