1.3　Arduino軟件開發(fā)平臺(tái)

本節(jié)主要介紹Arduino開發(fā)環(huán)境的特點(diǎn)及使用方法，包括Arduino開發(fā)環(huán)境的安裝，以及簡(jiǎn)單的硬件系統(tǒng)與軟件調(diào)試方法。

1.3.1　Arduino平臺(tái)特點(diǎn)

作為目前最流行的開源硬件開發(fā)平臺(tái)，Arduino具有非常多的優(yōu)點(diǎn)，正是這些優(yōu)點(diǎn)使Arduino平臺(tái)得以廣泛地應(yīng)用。Arduino的優(yōu)點(diǎn)包括以下方面：

（1）開放源代碼的電路圖設(shè)計(jì)和程序開發(fā)界面，可免費(fèi)下載，也可依需求自己修改；Arduino可使用ICSP線上燒錄器，將Bootloader燒入新的IC芯片；可依據(jù)官方電路圖，簡(jiǎn)化Arduino模組，完成獨(dú)立運(yùn)作的微處理控制。

（2）可以非常簡(jiǎn)便地與傳感器或各式各樣的電子元件連接（如紅外線、超聲波、熱敏電阻、光敏電阻、伺服電機(jī)等）；支持多樣的互動(dòng)程序，如Flash、Max/Msp、VVVV、PD、C、Processing等；使用低價(jià)格的微處理控制器；USB接口無須外接電源；可提供DC 9V電源輸入以及多樣化的Arduino擴(kuò)展模塊。

（3）在應(yīng)用方面，可通過各種各樣的傳感器來感知環(huán)境，并通過控制燈光、電機(jī)和其他裝置來反饋并影響環(huán)境；可以方便地連接以太網(wǎng)擴(kuò)展模塊進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸，使用藍(lán)牙傳輸、WiFi傳輸、無線攝像頭控制等多種應(yīng)用。

1.3.2　Arduino IDE的安裝

Arduino IDE是Arduino的開放源代碼的集成開發(fā)環(huán)境。它的界面友好，語(yǔ)法簡(jiǎn)單且方便下載程序，這使得Arduino的程序開發(fā)變得非常便捷。作為一款開放源代碼的軟件，Arduino IDE也是由Java、Processing、AVR-GCC等開放源代碼的軟件寫成的。Arduino IDE的另一個(gè)特點(diǎn)是跨平臺(tái)的兼容性，適用于Windows、Max OS X以及Linux。2011年11月30日，Arduino官方正式發(fā)布了Arduino1.0版本，可以下載不同操作系統(tǒng)的壓縮包，也可以在GitHub上下載源代碼重新編譯自己的Arduino IDE。安裝過程如下：

（1）從Arduino官網(wǎng)下載最新版本IDE，下載界面如圖1-13所示。

如圖1-13所示，選擇適合自己計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的安裝包。這里以介紹在64位Windows 7系統(tǒng)中的安裝過程為例。

（2）雙擊EXE文件選擇安裝，彈出如圖1-14所示的界面。

（3）同意協(xié)議如圖1-15所示。

（4）選擇需要安裝的組件，如圖1-16所示。

（5）選擇安裝位置，如圖1-17所示。

（6）安裝過程如圖1-18所示。

（7）安裝USB驅(qū)動(dòng)，如圖1-19所示。

（8）安裝完成，如圖1-20所示。

（9）進(jìn)入Arduino IDE開發(fā)界面，如圖1-21所示。

1.3.3　Arduino IDE的使用

首次使用Arduino IDE時(shí)，需要將Arduino開發(fā)板通過USB線連接到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)會(huì)為Arduino開發(fā)板安裝驅(qū)動(dòng)程序，并分配相應(yīng)的COM端口，如COM1、COM2等。不同的計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)分配的COM端口是不一樣的，所以，安裝完畢后，要在計(jì)算機(jī)的硬件管理中查看Arduino開發(fā)板被分配到了哪個(gè)COM端口，這個(gè)端口就是計(jì)算機(jī)與Arduino開發(fā)板的通信端口。

Arduino開發(fā)板的驅(qū)動(dòng)安裝完畢之后，需要在Arduino IDE中設(shè)置相應(yīng)的端口和開發(fā)板類型。方法如下：在Arduino集成開發(fā)環(huán)境啟動(dòng)后，在菜單欄中選擇“工具”→“端口”命令，進(jìn)行端口設(shè)置，設(shè)置為計(jì)算機(jī)硬件管理中分配的端口；然后，在菜單欄中選擇“工具”→“開發(fā)板”命令，選擇Arduino開發(fā)板的類型，如UNO、DUE、YUN等前面介紹過的開發(fā)板。這樣計(jì)算機(jī)就可以與開發(fā)板進(jìn)行通信。工具欄顯示的功能如圖1-22所示。

在Arduino IDE中帶有很多種示例，包括基本的、數(shù)字的、模擬的、控制的、通信的、傳感器的、字符串的、存儲(chǔ)卡的、音頻的、網(wǎng)絡(luò)的示例等。下面介紹一個(gè)最簡(jiǎn)單、最具有代表性的例子——Blink，以便于讀者快速熟悉Arduino IDE，從而開發(fā)出新的產(chǎn)品。

在菜單欄中選擇“文件”→“示例”→01Basic→Blink命令，這時(shí)在主編輯窗口會(huì)出現(xiàn)可以編輯的程序。這個(gè)Blink范例程序的功能是控制LED燈的亮滅。在Arduino編譯環(huán)境中，是以C/C++的風(fēng)格來編寫的。程序的前幾行是注釋行，介紹程序的作用及相關(guān)的聲明等；然后是變量的定義；最后是Arduino程序的兩個(gè)函數(shù)，即void setup()和void loop()。void setup()中的代碼會(huì)在導(dǎo)通電源時(shí)執(zhí)行一次，void loop()中的代碼會(huì)不斷重復(fù)地執(zhí)行。由于在Arduino UNO開發(fā)板的第13引腳上有LED燈，所以定義整型變量LED=13，用于函數(shù)的控制。另外，程序中用了一些函數(shù)，pinMode()是設(shè)置引腳的作用為輸入還是輸出；delay()是設(shè)置延遲的時(shí)間，單位為毫秒；digitalWrite()是向LED變量寫入相關(guān)的值，使得第13引腳的LED燈的電平發(fā)生變化，即HIGH或者LOW，這樣LED燈就會(huì)根據(jù)延遲的時(shí)間交替地亮滅。這些函數(shù)將在1.4節(jié)介紹。

完成程序編輯之后，在工具欄中找到存盤按鈕，將程序進(jìn)行存盤。然后，在工具欄中找到上傳按鈕，單擊該按鈕將被編輯后的程序上傳到Arduino開發(fā)板中，使得開發(fā)板按照修改后的程序運(yùn)行。同時(shí)，還可以單擊工具欄中的串口監(jiān)視器，觀察串口數(shù)據(jù)的傳輸情況。它是非常直觀高效的調(diào)試工具。

主編輯窗口中的程序如下：

當(dāng)然，目前還有其他支持Arduino的開發(fā)環(huán)境，如SonxunStudio，它是由松迅科技開發(fā)的集成開發(fā)環(huán)境，目前只支持Windows系統(tǒng)的Arduino系統(tǒng)開發(fā)，包括Windows XP以及Windows 7，使用方法與Arduino IDE大同小異。由于篇幅的關(guān)系，這里不再一一贅述。