第1章 Arduino 是什麼？從零開始認識 Arduino 與微控制器
本章從零開始介紹 Arduino 的基本概念，說明 Arduino 開源電子開發平台、微控制器、Arduino Uno R3、一般電腦與 Raspberry Pi 之間的差異，並整理 Arduino 在感測器、顯示器、馬達控制、物聯網與自動化專案中的常見應用，適合沒有電子與程式基礎的初學者閱讀。
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第1章Raspberry Pi 是什麼？樹莓派型號、用途與 Arduino 差異完整介紹
Raspberry Pi 是什麼？本章完整介紹 Raspberry Pi 5、Pi 4、Zero 2 W、Pico 等樹莓派型號與常見用途，並比較 Raspberry Pi 與 Arduino 在 Linux、GPIO、效能、即時控制與 IoT 應用上的差異。
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第2章Raspberry Pi 5 硬體完整介紹：GPIO、USB、HDMI、網路與電源
Raspberry Pi 5 是目前 Raspberry Pi 主流高效能單板電腦，本章完整認識 Raspberry Pi 5 主機板上的 BCM2712 處理器、RP1 I/O 控制器、40-pin GPIO、USB 3.0、USB 2.0、雙 micro HDMI、Gigabit Ethernet、Wi-Fi、Bluetooth、microSD、PCIe、MIPI Camera/Display、RTC、風扇接頭與 USB-C 電源，並說明 5V/5A 供電、散熱及初學者接線時必須注意的硬體觀念。
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第4章Raspberry Pi OS 基本操作：桌面、Terminal 與 Linux 指令入門
本章從 Raspberry Pi OS Desktop 開始，完整介紹 Terminal、Linux 檔案系統、絕對路徑與相對路徑，以及 pwd、ls、cd、mkdir、touch、cp、mv、rm、cat、less、nano、grep、find、sudo、chmod、chown、df、free、hostname 等常用 Linux 指令。並實際建立資料夾、檔案、複製與移動資料，學習 Linux 使用者、root、檔案權限與 APT 套件管理，建立後續 Raspberry Pi Python、GPIO、SSH、Flask、MQTT 與 IoT 實作所需的 Linux 基礎。
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第5章Raspberry Pi 網路設定與 SSH 遠端登入完整教學
本章完整介紹 Raspberry Pi 5 的 Ethernet、Wi-Fi、IPv4、DHCP、Gateway、DNS、Hostname、mDNS 與 NetworkManager 網路設定，並實際使用 hostname、ip、ping、nmcli 等 Linux 指令查看 Raspberry Pi 網路狀態。接著設定 SSH Server，從 Windows 10/11、macOS 或 Linux 遠端登入 Raspberry Pi，建立 SSH Key、Public Key Authentication 與 Headless Raspberry Pi 管理環境，並說明 DHCP Reservation、固定 IP 以及 SSH Connection Refused、Timeout、Permission Denied 等常見問題。
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第6章Raspberry Pi Python 入門：建立與執行第一支 Python 程式
本章從零開始學習 Raspberry Pi Python 程式設計，介紹 Python 3、Interactive Mode、.py 程式檔、print、變數、int、float、str、bool、input、型別轉換、運算子、if、elif、else、for、while、range、List、Function、Module、import 與 Exception。並實際在 Raspberry Pi OS 建立 Python 專案目錄、使用 nano 編寫第一支 Python 程式、從 Terminal 執行程式，以及建立 Python virtual environment，說明 Raspberry Pi OS 新版為什麼不建議直接使用 pip 修改系統 Python。完成本章後，即可進入 GPIO、感測器與 IoT 程式開發。
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第7章Raspberry Pi 40-pin GPIO 完整介紹：BCM 編號、電壓與接線安全
本章完整介紹 Raspberry Pi 5 的 40-pin GPIO，包括 Physical Pin 與 BCM GPIO 編號差異、3.3V、5V、GND、Digital Input、Digital Output，以及 I²C、SPI、UART、PWM 等 Alternate Function。並說明 Raspberry Pi 5 GPIO 由 RP1 I/O Controller 管理、GPIO 採 3.3V 邏輯、為什麼不能將 5V 訊號直接送入 GPIO，以及 LED 限流電阻、按鍵 Pull-up/Pull-down、Relay、Motor、Servo、Level Shifter、Voltage Divider、共地與外部電源等接線安全原則。完成本章後即可進入 Python GPIO Zero LED 控制實作。
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第8章Raspberry Pi GPIO Output 實作：Python 控制 LED 閃爍與流水燈
本章正式進入 Raspberry Pi 5 GPIO Output 實作，使用 Python 3 與 GPIO Zero 控制 LED。從 GPIO17、Physical Pin 11、GND、330Ω 限流電阻與 LED 極性開始，實際完成 LED ON/OFF、toggle、Blink、不同閃爍速度、多顆 LED 控制、4 顆 LED 流水燈、8 顆 LED 跑馬燈與往返流水燈，並說明 Raspberry Pi 5 的 lgpio Pin Factory、BCM GPIO 編號、Ctrl+C、KeyboardInterrupt、GPIO 資源釋放與 LED 不亮時的完整故障排除流程。
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第9章Raspberry Pi GPIO Input 實作：按鍵輸入、Pull-up、Pull-down 與 Debounce
本章完整介紹 Raspberry Pi 5 GPIO Input 與按鍵實作，從 Push Button、Normally Open、Floating Input、Internal Pull-up、Pull-down 開始，使用 Python GPIO Zero 的 Button 類別讀取按鍵狀態，實作 is_pressed、wait_for_press、when_pressed、when_released、事件驅動控制與 LED toggle。並深入說明機械按鍵 Contact Bounce、Debounce 與 bounce_time，最後使用兩顆按鍵控制上一章 8 顆 LED 跑馬燈的加速與減速，建立 Raspberry Pi 第一個同時包含 GPIO Input、GPIO Output 與人機互動的完整專案。
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第10章Raspberry Pi PWM 控制：LED 調光、呼吸燈與蜂鳴器實作
本章完整介紹 Raspberry Pi 5 PWM（Pulse Width Modulation）控制原理，從 Frequency、Period、Duty Cycle 開始，使用 Python GPIO Zero 的 PWMLED 控制 LED 亮度，實作 25%、50%、75%、100% Duty Cycle、漸亮漸暗與呼吸燈 pulse()。接著比較 Software PWM 與 Hardware PWM，說明 Raspberry Pi 5 GPIO12、GPIO13、GPIO18、GPIO19 的 Hardware PWM 能力，以及 GPIO Zero PWMLED 與 Hardware PWM 的差異。最後實作 Active Buzzer、Passive Buzzer、TonalBuzzer、不同頻率與音階警報，並加入按鍵調整 LED 亮度，建立 Raspberry Pi Input、Digital Output 與 PWM Output 的完整互動控制系統。
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第11章Raspberry Pi 感測器入門：DHT11 / DHT22 溫溼度監測
本章完整介紹 Raspberry Pi 連接 DHT11 與 DHT22 溫溼度感測器的方法，包含兩款感測器規格比較、3.3V GPIO 電壓安全、DATA Pull-up 電阻、GPIO4 接線，以及 Raspberry Pi OS Bookworm 虛擬環境設定。讀者將使用 Adafruit Blinka 與 adafruit-circuitpython-dht 撰寫 Python 程式，完成即時溫溼度顯示、讀取失敗重試、狀態判斷，以及 LED、蜂鳴器警報控制。
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第12章Raspberry Pi I²C 通訊完整教學：I²C Scanner 與 LCD1602 顯示器
本章完整介紹 Raspberry Pi 5 I²C 通訊，從 SDA、SCL、Open-drain、Pull-up、Controller、Target、7-bit I²C Address 與多裝置共用 Bus 開始，實際在 Raspberry Pi OS 啟用 I²C、安裝 i2c-tools、使用 i2cdetect 掃描裝置 Address。接著介紹 LCD1602、HD44780 相容顯示器與 PCF8574 I²C Backpack，說明常見 0x20～0x27、0x38～0x3F 位址與 0x27／0x3F 的由來，並特別分析 Raspberry Pi 3.3V I²C 與 5V LCD Backpack 的電壓安全及雙向 Level Shifter。最後使用 Python、RPLCD 與 smbus2 顯示文字，以及整合上一章 DHT22 溫溼度資料，完成 Raspberry Pi Sensor + LCD 即時環境監測器。
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第13章Raspberry Pi SPI 通訊入門：MCP3008 ADC 讀取類比訊號
本章完整介紹 Raspberry Pi 5 SPI 通訊與 MCP3008 ADC 類比輸入實作，從 MOSI、MISO、SCLK、CE0、CE1、Controller、Peripheral、Chip Select 與 Full-duplex 概念開始，實際在 Raspberry Pi OS 啟用 SPI，確認 /dev/spidev0.0 與 /dev/spidev0.1。接著介紹 MCP3008 10-bit、8-channel ADC、VDD、VREF、AGND、DGND、CH0～CH7 與 SPI 接線，使用 10kΩ 可變電阻產生 0～3.3V 類比訊號，並透過 GPIO Zero MCP3008 與 Python spidev 取得 0～1023 Raw ADC、0.0～1.0 Normalized Value 與電壓值。最後加入 Moving Average 與 PWMLED，完成可變電阻直接控制 LED 亮度的 Raspberry Pi 類比輸入專案。
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第14章Raspberry Pi UART Serial 通訊：與 Arduino 進行序列資料交換
本章介紹 Raspberry Pi UART Serial 通訊，從 TX、RX、GND、Baud Rate、8N1、/dev/serial0 與 raspi-config 開始，使用 Python pySerial 與 Arduino UNO R3 建立單向及雙向資料交換。並實作 LED 控制、感測器資料傳輸與文字命令協定，同時說明 Raspberry Pi 3.3V 與 Arduino 5V 邏輯電位差異，以及 Level Shifter 與安全接線。
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第15章Raspberry Pi 控制繼電器、馬達與伺服馬達：外部負載控制入門
本章介紹 Raspberry Pi GPIO 控制外部負載的基本原理，從 GPIO 3.3V 邏輯、電流限制、外部電源與 Common Ground 開始，說明為何 GPIO 不應直接驅動繼電器、DC 馬達與伺服馬達。接著介紹 Relay 的 COM、NO、NC、MOSFET、Flyback Diode、PWM、H-Bridge Motor Driver，以及 SG90 Servo 的外部供電、角度控制與 Pulse Width 校正，延伸至自動風扇、自動門、澆水、機器人車與 IoT 控制應用。
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第16章Raspberry Pi Camera 完整教學：拍照、錄影與 Picamera2 Python 控制
本章介紹 Raspberry Pi Camera 的硬體安裝、拍照、錄影與 Python 控制方式，從 Camera Module、CSI / MIPI CSI-2 介面、Camera 排線與 Raspberry Pi 4、Raspberry Pi 5 接頭差異開始，使用新版 Raspberry Pi OS 的 rpicam-apps 進行相機測試、JPEG 拍照與影片錄製。接著介紹 Picamera2 Python API，設定解析度、拍攝照片與日期時間檔名，最後完成自動定時拍照與 Time Lapse 縮時攝影，並延伸至智慧監控、OpenCV、AI Camera、Flask、MQTT 與 SQLite 應用。
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第17章Raspberry Pi Flask Web Server：用瀏覽器遠端控制 GPIO
本章介紹 Raspberry Pi Flask Web Server 與網頁遠端 GPIO 控制實作，從 Client、Server、HTTP、IP Address、Port 與 LAN 等網路基礎開始，使用 Python Flask 建立 Web Server。接著介紹 Flask Route、HTML、GET / POST Request 與 GPIO Zero，將 Web Route 與 GPIO17 LED 控制整合，讓手機、平板或電腦透過瀏覽器執行 LED ON、OFF 並查看 GPIO 狀態，最後延伸至 Relay、Sensor、Camera、SQLite、MQTT 與 IoT Web Control 應用。
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第18章 Raspberry Pi IoT 入門：MQTT 遠端感測與裝置控制
本章介紹 Raspberry Pi MQTT 與 IoT 通訊實作，從 Broker、Client、Publisher、Subscriber、Topic、Payload 與 Publish / Subscribe 架構開始，說明 MQTT 如何讓 Raspberry Pi、ESP32、感測器與控制設備交換資料。接著安裝 Eclipse Mosquitto MQTT Broker，使用 mosquitto_pub 與 mosquitto_sub 測試訊息發布與訂閱，再利用 Python Paho MQTT 建立 Publisher、Subscriber 與 Callback。最後整合 DHT11 / DHT22 與 GPIO17 LED，完成溫溼度資料發布、LED 遠端控制與設備狀態回報。
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第19章Raspberry Pi 資料庫與環境監測：SQLite 儲存感測器歷史資料
本章介紹 Raspberry Pi SQLite Database 與環境感測器歷史資料記錄，從 Database、SQLite、Table、Row、Column、Primary Key 與 SQL 基礎開始，學習 CREATE TABLE、INSERT、SELECT、WHERE、ORDER BY、LIMIT 與 Timestamp。接著使用 Python sqlite3 建立 environment.db，整合 DHT11 / DHT22 溫溼度感測器並定期儲存資料。最後進行歷史查詢、MAX、MIN、AVG、COUNT 統計、CSV 匯出、Index 與 Database Backup，完成 Raspberry Pi Sensor Data Logger。
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第20章Raspberry Pi 綜合專題：智慧環境監控與遠端控制系統
本章整合 Linux、Python、GPIO、DHT11 / DHT22、LCD1602 I²C、LED、蜂鳴器、Relay、Camera、Flask、MQTT、SQLite、SSH 與 systemd，完成 Raspberry Pi 智慧環境監控與遠端控制系統。系統可即時讀取溫溼度、透過 LCD1602 顯示環境狀態，並在溫度超過設定值時自動啟動 LED、蜂鳴器與 Relay 風扇。SQLite 保存歷史資料，Flask 提供 Web Dashboard，MQTT 負責 Sensor Data 與遠端控制，Picamera2 提供相機拍照，並透過 systemd 實現開機自動啟動。
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