前言

物联网、智能硬件和大数据技术给社会带来了巨大的冲击，个性化、定制化和智能化的硬件设备成为未来的发展趋势。中国制造2025计划，德国的工业4.0，美国的工业互联网，都是将人、数据和机器连接起来，其本质是工业的深度信息化，为未来智能社会的发展提供制造技术基础。

在“大众创业，万众创新”的时代背景下，人才的培养方法和模式，也应该满足当前的时代需求。作者试图依据当今信息社会的发展趋势，结合Arduino开源硬件的发展及智能硬件的发展要求，采取激励创新的工程教育方法，培养可以适应未来工业4.0发展的人才。因此，尝试探索基于创新工程教育的基本方法，并将其提炼为适合我国国情、具有自身特色的创新实践教材。本书将实际教学中应用智能硬件的创新工程教学经验进行总结，包括具体的创新方法和开发案例，希望对教育、教学及工业界有所帮助，起到抛砖引玉的作用。

本书系统地介绍了如何利用Arduino开发平台进行产品开发，包括相关的设计、实现与产品的应用。传统Arduino方面的书籍仅侧重介绍具体硬件开发平台的实现方法，而很少关注具体创新案例的开发及工程教育方法应用。本书则试图面向未来的工业创新与发展，通过CDIO的工程教育方法，以智能开源硬件平台为基础，培养面向工业4.0的创新型人才。

本书的内容和素材，主要来自于作者所在的学校近几年承担的教育部和北京市的教育、教学改革项目和成果，是北京邮电大学信息工程专业的所有同学的成果。通过基于CDIO工程教育方法的实施，同学们创新产品的整个过程得到了实现，不但学到了知识，提高了能力，而且为本书提供了第一手素材和资料。本书的主要内容包括Arduino项目设计基础及开发案例，涉及智能控制类开发案例，生活便捷类开发案例，物联网络类开发案例，人机交互类开发案例和其他创意类开发案例。

书中对于每个案例都从项目背景、创意描述、功能及总体设计、具体电路图、系统流程图、子模块介绍、产品展示、故障及问题分析以及每个案例所用元器件进行详细讲解，使读者可以从不同层面对开发案例进行分析、理解和具体实现。

本书的编写得到了教育部电子信息类专业教学指导委员会、信息工程专业国家第一类特色专业建设项目、信息工程专业国家第二类特色专业建设项目、教育部CDIO工程教育模式研究与实践项目、教育部本科教学工程项目、信息工程专业北京市特色专业建设、北京市教育教学改革项目、北京邮电大学教学综合改革项目的大力支持，在此表示感谢！

同时，也特别感谢林家儒教授的鼎力支持和悉心指导，感谢郑铖、谭扬、黄旭新、顾铁玥等研究生同学的大力协助，感谢北京邮电大学信息工程专业所有同学，感谢父母妻儿在精神上给予的支持与鼓励，才使得本书得以问世！

本书由北京市教育科学“十二五”规划重点课题（优先关注）、北京市职业教育产教融合专业建设模式研究（ADA15159）资助，特此表示感谢！

由于作者的水平有限，书中不当及错误之处在所难免，衷心地希望各位读者多提宝贵意见及具体的整改措施，以便作者进一步修改和完善。

李永华于北京邮电大学

2017年7月