arduino入门很简单(上)

arduino入门很简单(上) 第1章Arduino概述O1.1Arduino的起源O1.2术语Arduino的含义O1.3Arduino的硬件产品主板O1.4Arduino的硬件产品盾板O1.5Arduino硬件产品新手套件O1.6Arduino硬件产品附件O1.7Arduino UNOO1.8Arduino可以做什么1.1Arduino的起源O Arduino开始于xx年伊夫雷亚交互设计院（Interaction DesignInstitute Ivrea）的一个学生项目。 O现在，Arduino是一个开源项目，它的所有设计资料都可以在它的官网得到。 Arduino官方开发板在30美元左右，而相关的“克隆”版本已经低至9美元。 1.2术语Arduino的含义O1.2.1Arduino的硬件O1.2.2Arduino的软件O1.2.3Arduino的社区1.2.1Arduino的硬件O Arduino的硬件开发板有许多种型号。 它是一个单片机集成电路，它的核心就是一个单片机，开发板上的其他电路用来供电和转换信号。 官方Arduino使用的是megaAVR系列的芯片，特别是ATmega 8、ATmega 168、ATmega 328、ATmega1280以及ATmega2560，还有一小部分使用的是Arduino兼容的处理器。 1.2.2Arduino的软件O Arduino IDE是专门为Arduino开发板量身定做的集成开发环境。 1.2.3Arduino的社区O Arduino为用户提供了Arduino社区。 它的网址是forum.arduino./。 1.3Arduino的硬件产品主板O1.3.1Arduino UNOO1.3.2Arduino LeonardoO1.3.3Arduino DueO1.3.4Arduino Yn O1.3.5Arduino TreO1.3.6Arduino MicroO1.3.7Arduino RobotO1.3.8Arduino Esplora1.3Arduino的硬件产品主板O1.3.9Arduino Mega系列O1.3.10Arduino EtherO1.3.11Arduino Mini O1.3.12LiLyPad Arduino系列O1.3.13Arduino NanoO1.3.14Arduino Pro系列O1.3.15Arduino FioO1.3.16Arduino Zero1.3.1Arduino UNOO ArduinoUno开发板基于ATmega328。 1.3.2Arduino LeonardoO Arduino Leonardo是基于ATmega32U4的微控制器。 1.3.3Arduino DueO ArduinoDue是一个基于Atmel SAM3X8E ARMCortex-M3CPU的微控制器。 它是第一个基于32位ARM核心微控制器的Arduino板。 1.3.4Arduino Yn O Arduino Yn是一个基于ATmega32U4和Atheros AR9331的微控制器版。 1.3.5Arduino TreO ArduinoTre是第一个在美国制造的Arduino板。 它使用的是1GHz的Sitara AM335x处理器。 1.3.6Arduino MicroO ArduinoMicro是一个基于ATmega32U4的微控制器板，它是与Adafruit联合开发的。 1.3.7Arduino RobotO ArduinoRobot是官方推出的第一个原型板子。 1.3.8Arduino EsploraO ArduinoEsplora是源自ArduinoLeonardo的微控制器板。 1.3.9Arduino Mega系列O1.Arduino MegaO2.Arduino Mega2560O3.Arduino MegaADK1.Arduino MegaO Arduino Mega是基于ATmega1280的微控制器板。 2.Arduino Mega2560O Arduino Mega2560是为替代ArduinoMega而设计的。 3.ArduinoMegaADK OArduion MegaADK在Mega2560的基础上增加了一个USB接口。 1.3.10Arduino EtherO Arduino Ether是基于ATmega328的微控制器板。 1.3.11Arduino MiniO ArduinoMin最初是基于ATmega168的微控制器板，现在已经改用ATmega328。 1.3.12LiLyPad Arduino系列O1.LiLyPad ArduinoO2.LilyPad ArduinoSimple O3.LilyPad ArduinoSimpleSnap O4.LilyPad ArduinoUSB1.LiLyPad ArduinoO LiLyPad Arduino是为可穿戴和电子织物而设计的。 2.LilyPad ArduinoSimple OLilyPad ArduinoSimple相对LiLyPadArduino来说只有9个数字输入输出针脚（其中5个拥有PWM输出能力。 3.LilyPad ArduinoSimpleSnap OLilyPad ArduinoSimpleSnap大部分与LilyPad ArduinoSimple类似。 4.LilyPad ArduinoUSB OLilyPad ArduinoUSB是基于ATmega32u4的微控制器板。 1.3.13Arduino NanoO ArduinoNano是一个小巧、完整、面包板友好的基于ATmega328（第3版）或ATmega168（第2版）的微控制器板。 1.3.14Arduino Pro系列O1.Arduino ProO2.Arduino ProMini1.Arduino ProO Arduino Pro是基于ATmega168或ATmega328的微控制器板。 2.Arduino ProMiniO它是ArduinoPro的迷你版本。 1.3.15Arduino FioO ArduinoFio是基于Atmega328P的微控制器板，运行在3.3V/8MHz下。 1.3.16Arduino ZeroO ArduinoZero是由Arduino UNO衍生而来的32位扩展版本。 1.4Arduino的硬件产品盾板O1.4.1Arduino GSM盾板O1.4.2Arduino Ether盾板O1.4.3Arduino WiFi盾板O1.4.4Arduino Wireless SD盾板O1.4.5Arduino Motor盾板O1.4.6Arduino Wireless Proto盾板O1.4.7Arduino Proto盾板1.4.1Arduino GSM盾板O ArduinoGSM盾板可以使你的Arduino使用GPRS无线网络连接到因特网。 1.4.2Arduino Ether盾板O通过ArduinoEther盾板可以连接到因特网。 1.4.3Arduino WiFi盾板O ArduinoWiFi可以让Arduino板通过WiFi连接到因特网。 1.4.4Arduino WirelessSD盾板O Arduino WirelessSD盾板允许Arduino板使用无线模块进行无线通讯，它基于的是Xbee模块。 1.4.5Arduino Motor盾板O ArduinoMotor盾板基于L298，它是设计用来驱动像继电器、螺线管、直流电机和步进电机这样的感性负载。 1.4.6Arduino WirelessProto盾板O ArduinoWirelessProto盾板与ArduinoWirelessSD盾板非常类似。 1.4.7Arduino Proto盾板O ArduinoProto盾板就是一块完全的原型板。 1.5Arduino硬件产品新手套件O新手套件是为欠缺经验的Arduino爱好者准备的，它将通过让你亲手实践的方式来学会Arduino板的基本使用。 1.6Arduino硬件产品附件O1.6.1TFT LCD屏幕O1.6.2微型USB/Serial适配器1.6.1TFT LCD屏幕O LCD屏幕在Arduino做的项目中一直占有很大的比重，因此，官方提供了这个附件。 在这个LCD屏幕上，你可以使用官方提供的TFT库来绘制文字、图片以及图像。 1.6.2微型USB/Serial适配器O Arduino官方提供了USB/Serial适配器来简少为这类Arduino板编程的麻烦。 1.7Arduino UNOO1.7.1Arduino UNO上的主要元器件O1.7.2Arduino UNO上的端口1.7.1Arduino UNO上的主要元器件电源指示灯数字口13的LEDICSP下载口复位开关USB接口外部电源插座晶体振荡器5V稳压器USB接口芯片AVR单片机ICSP下载接口TX和RX指示灯1.7.2Arduino UNO上的端口O ArduinoUNO共有两排两排端口，按功能主要分为数字I/O、模拟I/O口和电源接口。 电源接口模拟I/O口数字I/O口1.数字I/O口O数字I/O口可以输入和输出数字信号。 数字信号只有两种形态，高电平和低电平。 2.模拟I/O口O模拟I/O口可以输入模拟信号和数字信号，但是不能输出模拟信号。 它可以测量连接在它上面的电压以供程序使用。 3.电源接口O电源端口部分有多个不同名字的接口O IOREFO RESETO3.3V和5V O两个GND OVin1.8Arduino可以做什么O前面的内容事无巨细地介绍了Arduino的方方面面，就差告诉读者它到底能做什么了。 概括地来说，它可以通过传感器和致动器来让你控制物理世界。 第2章电路设计软件Fritzing O2.1Fritzing基础O2.2Fritzing的元件库O2.3元件O2.4画出手电筒的电路图2.1Fritzing基础O2.1.1Fritzing的下载与安装O2.1.2认识Fritzing的主面板2.1.1Fritzing的下载与安装O1.下载对应的Fritzing Fritzing的官方网址是fritzing，下载页面地址是fritzing/download/。 O2.安装Fritzing2.1.2认识Fritzing的主面板O1.菜单栏O2.主工作区O3.元件栏O4.指示栏O5.快捷操作栏O6.提示信息栏2.2Fritzing的元件库O2.2.1元件的组织形式O2.2.2导入元件库O2.2.3导出元件库2.2.1元件的组织形式O Fritzing并不是将所有的元件都无规律地放在一起的，而是以各种规则组织为不同的库。 Fritzing最主要的是CORE库和MINE库。 Fritzing中的库可以通过元件栏中的标签选择。 2.2.2导入元件库O得益于开源和开放的优势，Fritzing的元件增加和更新的速度还是比迅速的。 而Fritzing每个版本又不可能包含所有的元件，并且包含太多元器件也会造成软件相应缓慢。 那么，在后期势必需要有方法来更新或者添加元件，Fritzing提供了导入功能来实现。 O1.下载元件库O s:/code.google./p/fritzing/issues/detail?id=2753；O s:/code.google./p/fritzing/issues/detail?id=875。 O2.导入元件库2.2.3导出元件库O导出元件库是与导入元件库对应的。 你在互联网下载到的库文件是别人导出的元件库，而你自己制作的库（制作方法见2.3）也可以导出后分析给他人，如图2.19所示为一些自制的元件。 2.3元件O2.3.1Fritzing的元件器O2.3.2制作元件的面包板视图O2.3.3制作元件的原理图视图O2.3.4制作元件的PCB视图O2.3.5元件器的图标和元数据视图O2.3.6关联所有视图的针脚2.3.1Fritzing的元件器O在当前版本中（0.8.7），Fritzing规定了不可以从头开始制作一个元件，所以要打开元件器需要以一个元件为基础。 下面以按钮为基础来总体介绍一下Fritzing的元件器。 2.3.2制作元件的面包板视图O“面板板”视图可能是Fritzing用户使用的最多的一个视图。 O1.选择一个类似的元件O2.SVG文件O3.导入SVG文件2.3.3制作元件的原理图视图2.3.4制作元件的PCB视图O推荐的做法是使用Fritzing中设计的的PCB然后使用SVG器进行微调，因为这样可以避免去查阅PCB相关的规范。 2.3.5元件器的图标和元数据视图O元件器的图标视图和元数据视图并不需要其他的辅助工具，而且他们也非常容易理解和实现。 1.图标视图O图标视图用来元件在元件选择器中显示的图标，通常情况下它是与面包板视图相同的，而且在元件器中也提供了对应的选项。 2.元数据视图O元数据视图用来元件的元数据如标题、日期、作者等信息。 2.3.6关联所有视图的针脚O做好面包板、原理图和PCB视图只是完成了整个制作过程的一部分，现在的元件还不能正常使用，因为Fritzing并不知道你的元件哪里可以进行连接，即使针脚就明显地摆在那里。 这就需要各种视图与Fritzing之间做一些关联。 2.4画出手电筒的电路图O1.选择元件O2.连接电路第3章Arduino IDE安装与使用O3.1Arduino IDE安装O3.2Windows7下的Arduino驱动安装O3.3在Arduino上运行程序O3.4Arduino IDE编码流程O3.5高级的Arduino IDEMariaMole3.1Arduino IDE安装O3.1.1Arduino IDE安装包下载O3.1.2使用二进制安装包安装Arduino IDEO3.1.3使用压缩包形式安装Arduino IDEO3.1.4Arduino IDE中文化3.1.1Arduino IDE安装包下载O Arduino IDE的安装包可以从Arduino官网很方便地下载，其下载链接为arduino./en/Main/Software。 3.1.2使用二进制安装包安装Arduino IDEO Arduino IDE的二进制安装包应该是以“.exe”为后缀的文件。 3.1.3使用压缩包形式安装Arduino IDEO Arduino IDE的安装的压缩包应该是以“.zip”为后缀的文件。 3.1.4Arduino IDE中文化O默认的Arduino IDE语言是英语。 如果读者想要使用简体中文或者其他语言，可以在Arduino IDE的“File”菜单项目中的“Preferences”中修改。 3.2Windows7下的Arduino驱动安装O3.2.1自动安装Arduino驱动O3.2.2手动安装Arduino驱动3.2.1自动安装Arduino驱动O在Windows7操作系统下可以在设备管理器中右键单击对应的设备来为其安装驱动。 3.2.2手动安装Arduino驱动O手动安装需要准备Arduino的驱动。 在Arduino IDE的安装包中就提供了驱动文件，相关文件就放在drivers目录下。 3.3在Arduino上运行程序O3.3.1Arduino IDE主界面简介O3.3.2运行一个闪烁LED示例程序O3.3.3运行一个控制台输出示例程序3.3.1Arduino IDE主界面简介菜单栏快捷操作按钮源代码标签栏信息提示框源代码区域端口及开发板信息3.3.2运行一个闪烁LED示例程序O这个示例程序可以通过依次选择“文件”-“示例”-“01.Basics”-“Blink”命令打开。 3.3.3运行一个控制台输出示例程序O在有些情况下Arduino版子要与主机做一些交互。 例如，输出调试信息等。 这些信息可以通过串口来传输到主机，在主机中通过串口软件就可以读取到Arduino开发板发出的信息。 Arduino IDE提供了一个简易的串口监视器。 监视的端口号信息格式化选项波特率发送数据信息显示3.4Arduino IDE编码流程O3.4.1创建、保存和打开源文件O3.4.2源文件O3.4.3校验源文件O3.4.4下载程序到开发板3.4.1创建、保存和打开源文件O新建源文件可以通过菜单栏中的“文件”-“新建”命令、快捷按钮或快捷键Ctrl+N完成。 O存储文件可以通过菜单栏中的“文件”-“保存”、快捷按钮或快捷键Ctrl+S保存，ArduinoIDE程序会将文件默认保存为以“.ino”为后缀的文件。 O如果需要修改以前编写的源代码，可以通过菜单栏中的“文件”-“打开”命令、快捷按钮或快捷键Ctrl+O完成。 3.4.2源文件O在ArduinoIDE中做的大部分工作就是源文件。 源文件时只需要将期望的代码写入区域即可。 3.4.3校验源文件O校验源文件就是通过编译源代码来检查代码中是否有错误。 校验可以通过菜单栏中的“程序”-“校验/编译”命令、快捷按钮或快捷键Ctrl+R完成。 校验完成的提示信息校验完成的提示信息3.4.4下载程序到开发板O下载的作用就是将编译好的二进制程序文件传输到Arduino开发板中。 可以通过菜单栏中的“文件”-“下载”命令、快捷按钮和快捷键Ctrl+U完成。 3.5高级的ArduinoIDEMariaMole OMariaMole可以从其官网下载到，其网址为dalpix.。 第4章Arduino编程语言基础O4.1Arduino程序必要的setup()和loop()O4.2程序中的值O4.3运算符O4.4语法进阶O4.5控制结构O4.6函数O4.7C+语言的类和对象O4.8库4.1Arduino程序必要的setup()和loop()O如下是一段可以正确被下载到Arduino开发板并运行的程序O voidsetup()OO voidloop()OO setup()函数中的代码只会被运行一次，通常用来做一些初始化工作；O loop()中的代码会被无限次地重复运行，程序的主体部分会写在这里。 4.2程序中的值O4.2.1变量和常量O4.2.2变量类型O4.2.3变量的作用域和修饰符O4.2.4获取变量大小的工具sizeof()O4.2.5变量类型转换4.2.1变量和常量O常量非常容易理解，它是一个字面量，它只可以表示一个特定的量。 常量名说明false逻辑假true逻辑真HIGH高电平LOW低电平INPUT输入模式INPUT_PULLUP输入模式（激活上拉电阻）OUTPUT输出模式4.2.2变量类型类型存储空间占用（字节）取值范围byte10255int2-3276832767unsigned int2065535word2065535long4-21474836482147483647unsigned long404294967295short2-3276832767boolean1取值为false和true char1-128127unsigned char10255float43.4028235E+383.4028235E+38double43.4028235E+383.4028235E+38string-根据具体情况确定String-根据具体情况确定array-根据具体情况确定void0只是一个标识符，不占用存储空间4.2.3变量的作用域和修饰符O变量的作用域是用来限制其可以被使用的范围，而变量的修饰符用来改变变量的一些特性。 O1.变量的作用域O2.变量的修饰符1.变量的作用域O作用域即作用范围，Arduino语言中的变量是有确定的作用范围的。 变量的作用域是被限制在语句块中的。 在变量作用域之外的位置无法访问到该变量。 2.变量的修饰符O在Arduino语言中，有static、volatile和const三个变量修饰符。 static和const的作用是修改变量的存储位置以适应不同的需求4.2.4获取变量大小的工具sizeof()O通过sizeof()来获取指定变量的大小。 4.2.5变量类型转换O Arduino语言提供了一些函数可以将指定的值转换为特定的类型。 函数作用char()将指定值转换为char类型byte()将指定值转换为byte类型int()将指定值转换为int类型word()将指定值转换为word类型long()将指定值转换为long类型float()将指定值转换为float类型4.3运算符O4.3.1数学运算符O4.3.2比较运算符O4.3.3布尔运算符O4.3.4指针运算符O4.3.5位运算符O4.3.6复合运算符4.3.1数学运算符O数学运算符包括四则运算符以及取模运算符。 运算符名称作用+加法对操作数执行加法运算-减法对操作数执行减法运算*乘法对操作数执行乘法运算/除法对操作数执行除法运算%求余对操作数进行取模运算=赋值将右操作数中的值赋给左操作数4.3.2比较运算符O比较运算符的结果是boolean类型的true或false。 运算符名称作用大于判断左操作数是否大于右操作数=大于等于判断左操作数是否大于或者等于右操作数=小于等于判断左操作数是否小于或者等于右操作数!=不等于判断左操作数是否不等于右操作数4.3.3布尔运算符O布尔运算符用来对两个布尔表达式进行运算，运算的结果仍然为布尔值。 运算符名称作用&逻辑与对两个操作数进行逻辑与运算|逻辑或对两个操作数进行逻辑或运算!逻辑非对两个操作数进行逻辑非运算4.3.4指针运算符O指针运算符包括&（引用）和*（间接引用）。 &运算符用来引用变量或者函数的地址，*则是通过地址间接地引用指定地址中的内容。 4.3.5位运算符O位运算符用来按位操作数据。 运算符名称作用&按位与按位进行逻辑与操作|按位或按位进行逻辑或操作按位异或按位进行异或操作按位非按位进行逻辑非操作按位右移按位进行右移操作4.3.6复合运算符O复合操作运算符是部分数学运算符、位运算符与赋值运算的一种简写形式。 运算符名称说明+递增对操作数进行加1运算-递减对操作数进行减1运算+=加等将左右操作数之和赋值给左操作数-=减等将左右操作数之差赋值给左操作数*=乘等将左右操作数之积赋值给左操作数/=除等将左右操作数之商赋值给左操作数&=与等将左右操作数按位与的结果赋值给左操作数|=或等将左右操作数按位或的结果赋值给左操作数4.4语法进阶O4.4.1预定义命令#define和#include O4.4.2语句和语句块O4.4.3注释4.4.1预定义命令#define和#include O预处理的语句是在编译器的预处理步骤进行处理。 预处理命令#define用来定义一个常量，它的语法形式如下O#define constantNamevalue4.4.2语句和语句块O1.语句O2.语句块1.语句OArduino将分号（;）视为一条语句的结束符号2.语句块O两个花括号之间的语句称为语句块，它有两个作用将多条语句作为一个整体和形成一个作用域。 同时，语句块又是一个独立的作用域，因此其中定义的变量a无法在语句块之外使用。 4.4.3注释O注释用来对代码所实现的功能做一些描述，当然也可以用来做一些相关说明。 Arduino语言提供了两种注释方法。 “/*/”为多行注释，在“/*”和“*/”之间的内容就是注释内容4.5控制结构O4.5.1条件判断语句if和ifelse O4.5.2跳转语句break、continue、return和goto O4.5.3分支语句switch caseO4.5.4循环语句while和dowhile O4.5.5循环语句for4.5.1条件判断语句if和ifelse O if和ifelse可以根据不同的条件来执行不同的语句。 O if(条件)O语句1O后续语句Oif(条件)O语句1O elseO语句2O后续语句条件语句1falsetrue后续语句条件语句1falsetrue语句2后续语句4.5.2跳转语句break、continue、return和goto O break用于跳出switch、while、dowhile和for结构；O continue用于在while、dowhile和for循环结构中结束当前循环；O return用于立即结束当前程序执行；O goto用于将程序执行流程跳转到指定位置后继续执行。 4.5.3分支语句switch caseO switchcase结构可以根据变量不同的值而执行不同的语句O switch(var)O casevalue1:O语句1O break;O casevalue2:O语句2O break;O casevalue3:O语句3O break;O.O default:O语句Obreak;OO后续语句value1=var语句1false语句truevalue2=var语句2falsebreakbreakvalue3=var语句3falsebreakvaluen=var语句n breaktruetruetruefalse后续语句4.5.4循环语句while和dowhile O通过while结构就可以使计算机重复地执行一些语句，直到所要求的条件不满足为止，其语法结构如下O while(条件)O语句O后续语句O dowhile结构与while结构的执行过程类似，但dowhile结构会保证其中的“语句”会执行一次O doO语句Owhile(条件)O后续语句条件FALSETRUE语句后续语句条件FALSETRUE语句后续语句4.5.5循环语句for O for结构用来在满足指定条件的情况下循环执行语句，其语法结构如下Ofor(语句1;语句2;语句3)O语句O后续语句语句1语句2后续语句语句3否是后续语句4.6函数O4.6.1系统函数O4.6.2调用函数O4.6.3自定义函数4.6.1系统函数O系统函数是Arduino语言默认提供的函数，这些函数可以直接拿来使用而不需要定义。 系统函数类型作用数字I/O设置针脚属性和进行I/O操作模拟I/O设置针脚属性和进行I/O操作高级I/O操作波形和比特数据等时间输出时间和暂停程序等数学数学操作函数，如求绝对值等三角进行sin、cos和tan运算随机数产生随机数位和比特操作位和比特的函数外部中断响应或者关闭外部中断内部中断响应或者关闭内部中断通信主机与Arduino设备之间进行通信USB（只有Leonardo和Due具备）使用USB键盘和鼠标4.6.2调用函数O调用函数就是要使用函数的功能，可以使用如下语法进行调用O funame(arg1,arg2)4.6.3自定义函数O定义函数的语法如下O typeSpecifierfunctio