Arduino是源于意大利的一套開源硬件開發(fā)平臺(tái)，ArduinoUno是其推出的最為基礎(chǔ)的開發(fā)板。配合外圍器件（傳感器，控制開關(guān)，LED屏等），任何稍有電子電路基礎(chǔ)的人都可以基于這個(gè)平臺(tái)快速搭建出具有各種有趣功能的實(shí)用電子電路。首先介紹一下ArduinoUno開發(fā)板的基本組成。

圖1 ?ArduinoUno開發(fā)板

1.微處理器：ATmega328，8位微處理器，片內(nèi)包含32KBFlash（0.5KB由BootLoader使用），2KBSRAM，1KBEEPROM，運(yùn)行時(shí)鐘頻率為16MHz。

2.USB接口：與電腦連接，用于從電腦中下載程序，同時(shí)給Uno單板供電。

3.外接電源：當(dāng)Uno脫離電腦獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，用來(lái)給裝置供電，一般使用9V電池供電即可。

4.電源管腳，地：可輸出5V，3.3V；也可以通過Vin給整個(gè)裝置供電。

5.模擬輸入：6個(gè)模擬輸入，提供10-bit的解析度（0-1023）。

6.數(shù)字輸入/輸出：14個(gè)數(shù)字輸入/輸出管腳，可以由程序自己定義為輸入或者輸出；其中0，1兩個(gè)管腳是串口復(fù)用管腳；3，5，6，9，10，11六個(gè)管腳可提供8位（0-255）的PWM輸出；13管腳與板上LED相連，當(dāng)輸出高電平時(shí)，LED點(diǎn)亮。

下面簡(jiǎn)要介紹一下Arduino的開發(fā)環(huán)境。

大家可根據(jù)自己的需要選擇不同的版本。工具安裝運(yùn)行后界面見圖2。由于是單板和PC相連是通過串口轉(zhuǎn)USB，所以PC上通常需要安裝一下驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)就在Arduino軟件目錄下的driver目錄，例如：f：arduino-1.6.4drivers。安裝驅(qū)動(dòng)后，可以看到當(dāng)前的端口，如圖3所示（不同PC端口號(hào)一般都不相同，例如此處是COM3）。

圖2. Arduino 開發(fā)工具界面

圖3. 當(dāng)驅(qū)動(dòng)安裝正確，連接PC后，會(huì)顯示對(duì)應(yīng)的端口

編輯窗口中有兩個(gè)函數(shù)，一個(gè)是setup，這個(gè)函數(shù)將在程序運(yùn)行一開始就調(diào)用，通常是進(jìn)行一些管腳的初值設(shè)置；而loop就是程序運(yùn)行的主函數(shù)，系統(tǒng)會(huì)不斷循環(huán)調(diào)用loop，我們將軟件邏輯寫在loop函數(shù)中就可以了。

下面再介紹一下軟件常用的函數(shù)。

pinMode（pin， mode） - 定義數(shù)字管腳的輸入/輸出，pin可以取0-13，對(duì)應(yīng)14個(gè)數(shù)字管腳；mode為INPUT/OUTPUT之一，表明該管腳是用于輸入還是輸出

digitalWrite（pin， val） - 設(shè)置數(shù)字管腳輸出電平，val取值為HIGH/LOW之一

digitalRead（pin）– 讀取數(shù)字輸入管腳的電平，函數(shù)返回值為HIGH/LOW之一，通常根據(jù)返回值為高或者低從而進(jìn)行不同的處理

analogRead（pin） – 讀取模擬輸入管腳的值，pin取值為A0 – A5；返回0-1023之間的值

analogWrite（pin， val） – 設(shè)置數(shù)字管腳中的PWM管腳的輸出值，val取值為0-255

Serial.begin（speed） – 初始化串口并設(shè)置串口速率，如Serial.begin（9600）; 即將串口速率設(shè)置為9600bps

Serial.print（）/Serial.println（） – 串口輸出函數(shù)

delay（val） – 延時(shí)函數(shù)，單位為ms，如delay（1000）為延時(shí)1s

Arduino的編程與C語(yǔ)言很類似，例如行尾以分號(hào)結(jié)尾，int定義整形變量，if做判斷，for做循環(huán)等等。例如，下面這段是一個(gè)最基本的程序，完成的功能是控制led燈閃爍。

intledPin = 13; //使用管腳13來(lái)控制led（實(shí)際是用板子上自帶的led）

voidsetup（） {

// put your setup code here， to run once：

pinMode（ledPin， OUTPUT）; //設(shè)定數(shù)字管腳13為輸出管腳

}

voidloop（） {

// put your main code here， to runrepeatedly：

digitalWrite（ledPin， HIGH）; //輸出高電平，led燈亮

delay（1000）; //延時(shí)1s

digitalWrite（ledPin， LOW）; //輸出低電平，led燈滅

delay（1000）; //延時(shí)1s

}

編輯完程序后，按圖2中菜單下面的“√”按鈕即可啟動(dòng)編譯，若有錯(cuò)誤會(huì)在下面的窗口給出提示；如果正確就可以繼續(xù)按后面的“→”按鈕將程序下載到Arduino單板并開始運(yùn)行。例如上面的程序?qū)⒖刂瓢迳献詭У膌ed以2s的頻率亮滅變化。

另外，為便于對(duì)編程不了解的人使用，還可以安裝Ardublock工具，該工具提供控件拖放來(lái)實(shí)現(xiàn)程序邏輯，后臺(tái)自動(dòng)生成代碼，不需要手工敲代碼，例如上面的代碼段用Ardublock可以表示為圖3的邏輯。不過個(gè)人還是覺得，對(duì)于稍有編程基礎(chǔ)的人來(lái)說(shuō)，還是直接寫代碼更加方便一些。

圖3 用Ardublock來(lái)完成控制led燈閃爍的功能

ArduinoUno是最基本的開發(fā)板，對(duì)于更加復(fù)雜的應(yīng)用，Arduino還有多種硬件可供選擇。Arduino開發(fā)套件配合面包板及各種元器件，提供了一種快速開發(fā)硬件原型的平臺(tái)和手段，是當(dāng)前學(xué)習(xí)電子制作，進(jìn)行硬件原型開發(fā)的優(yōu)秀平臺(tái)。

Arduino開發(fā)環(huán)境搭建和使用

使用Arduino的最小化配置為：一臺(tái)PC、一根A口公頭轉(zhuǎn)B口公頭的USB線，以及一塊Arduino板（比如Arduino Uno）。將Arduino板與PC通過USB線連接，安裝一款A(yù)rduino IDE軟件就可以開始Arduino之旅了，如圖。

下載Arduino IDE，并且針對(duì)Windows操作系統(tǒng)Arduino官方還提供了免安裝版本。選擇“Windows（ZIP file）”下載Arduino IDE壓縮包，筆者使用的版本是Arduino 1.5.5 Beta（見圖1-10）。

解壓下載好的zip文件，無(wú)需進(jìn)行安裝，直接雙擊arduino.exe運(yùn)行Arduino IDE。

進(jìn)入Arduino IDE（見圖1-11）。軟件共分為三部分，上方的菜單欄和工具欄，中間的代碼編輯器，以及下方的調(diào)試信息欄和狀態(tài)欄。菜單欄包含了Arduino IDE的全部功能選項(xiàng)。File菜單用于文件操作，如新建Sketch或打開實(shí)例；Edit菜單包含文本編輯和查找等功能；Sketch菜單包括編譯和導(dǎo)入函數(shù)庫(kù)選項(xiàng)；Tools菜單用于對(duì)目標(biāo)板類型、編程器和串口進(jìn)行選擇和操作。