3.3 Arduino開發(fā)環(huán)境

Arduino開發(fā)包含兩個要素：Arduino開發(fā)板和Arduino集成開發(fā)環(huán)境。目前應(yīng)用最多的Arduino開發(fā)環(huán)境為官方的免費Arduino IDE編程環(huán)境，官方網(wǎng)址為https：//www.arduino.cc，到本書撰寫時最新的版本為1.8.4，支持Windows，MacOS和Linux操作系統(tǒng)。如果習(xí)慣微軟的Visual Studio環(huán)境，也有Arduino for Microsoft Visual Studio的插件，網(wǎng)址http://www.visualmicro.com/，安裝后可以在Visual Studio里面進(jìn)行Arduino的開發(fā)。

ArduBlock是一款為Arduino設(shè)計的圖形化編程軟件，ArduBlock是一個Arduino的擴展庫，以圖形化積木搭建的方式編程。

Processing的最初目標(biāo)是開發(fā)圖形的sketchbook和環(huán)境，用來形象地教授計算機科學(xué)的基礎(chǔ)知識。之后，它逐漸演變成了用于創(chuàng)建圖形可視化專業(yè)項目的一種環(huán)境。如今，圍繞它已經(jīng)形成了一個專門的社區(qū)，致力于構(gòu)建各種庫以供用這種語言和環(huán)境進(jìn)行動畫、可視化、網(wǎng)絡(luò)編程及很多其他的應(yīng)用。

下面分別進(jìn)行介紹。

3.3.1 Arduino IDE介紹

Arduino IDE的主頁為https：//www.arduino.cc，支持Windows、Mac OS和Linux操作系統(tǒng)，最新版本為1.8.4。Windows平臺又分為Windows安裝包和Windows免安裝ZIP包，如圖3-18所示。

下面以“Windows免安裝ZIP包”為例說明使用過程。

下載軟件包arduino-1.8.4-windows.zip以后，解壓，不需要安裝，直接運行其中的arduino.exe文件即可，如圖3-19所示。

運行arduino.exe文件，啟動Arduino IDE，界面如圖3-20所示，開發(fā)環(huán)境非常簡潔，包括菜單欄、圖形化的工具欄、中間的編輯區(qū)域和底部的狀態(tài)區(qū)域。

Arduino IDE界面的工具欄，從左至右依次為“編譯”“下載”“新建”“打開”“保存”、“串口監(jiān)視器（Serial Monitor）”和“新建標(biāo)簽”等按鈕。

Arduino開發(fā)板和運行Arduino IDE的PC是通過USB線連接的，如圖3-21所示，因此首先需要安裝USB變SERIAL的驅(qū)動。

Arduino開發(fā)板的驅(qū)動文件大部分在Arduino IDE的drivers目錄下，如果安裝不成功，先確定Arduino開發(fā)板的USB變SERIAL驅(qū)動芯片，再下載相應(yīng)的驅(qū)動程序，安裝完成以后在設(shè)備管理器可以看到對應(yīng)的串口號，如圖3-22所示。

然后在Arduino IDE的主界面，選中菜單欄中的“工具”＞“端口”命令，接著選擇串口號，如圖3-23所示。

還需要選擇開發(fā)板類型，方法是在Arduino IDE主界面的菜單欄中選擇“工具”＞“開發(fā)板”命令。

Arduino的程序組成必須有的兩個函數(shù)是：

前一個函數(shù)放置初始化Arduino的程序，以及引腳的輸出模式，在未執(zhí)行后一個函數(shù)之前設(shè)置好相關(guān)參數(shù)。后一個是一個死循環(huán)，意思就是一直執(zhí)行，除非斷電。

比如，Arduino UNO開發(fā)板13號引腳連接板上的LED燈，控制LED亮滅的Arduino的代碼如下：

單擊Arduino IDE中的“下載”按鈕下載到目標(biāo)板，就可以看到LED燈的閃爍效果。

3.3.2 ArduBlock-Arduino的圖形開發(fā)環(huán)境

ArduBlock中文版是一款開源的圖形化編程工具，這款軟件必須依附于Arduino IDE環(huán)境啟動，ArduBlock是以圖形化積木搭建的方式編程的，這樣的方式會使編程的可視化和交互性加強，降低編程門檻，即使沒有編程經(jīng)驗的人也可以嘗試給Arduino控制器編寫程序。

然后啟動Arduino IDE，在主界面選擇“工具”＞“ArduBlock”命令（ArduBlock是安裝ArduBlock插件出現(xiàn)的新菜單），彈出可視化編程窗口，如圖3-25所示。

例如，串口顯示超聲波測距的ArduBlock程序，如圖3-26所示。單擊“下載到Arduino”按鈕可直接下載到Arduino開發(fā)板。

3.3.3 Arduino使用外部庫

Arduino IDE中已經(jīng)集成了庫管理功能，通過選擇“項目”＞“加載庫”＞“管理庫”命令，如圖3-27所示，就可以打開庫管理器了。

“庫管理器”對話框如圖3-28所示，在這里以安裝DHT11庫為例，搜索找到DHT11庫，然后選擇想要安裝的庫版本，然后單擊“安裝”按鈕，開始安裝。

安裝完成以后，在Arduino IDE中選擇“文件”＞“首選項”命令，打開“首選項”對話框，在“項目文件夾位置”下的“l(fā)ibraries”目錄下存放下載的文件，如圖3-29所示。

在Arduino IDE菜單欄中選擇“文件”＞“示例”命令，可以看到新增加的“Simple DHT”命令，選擇此命令即可打開DHT類庫的示例程序，如圖3-30所示。

例如，選擇“DHT11 Default”命令，示例代碼及運行結(jié)果如圖3-31所示（DHT11溫濕度傳感器的使用詳見第六章）。

在“庫管理器”對話框中可以很方便地添加第三方庫，但其中只提供了一些常用的庫資源，如果需要添加更多的庫資源或者自定義的庫，就需要用戶自己準(zhǔn)備，找到或編寫庫。大部分開發(fā)者都喜歡將他們編寫的Arduino庫放到開源社區(qū)上分享。

Github是全球最大的git服務(wù)提供商，也是最大的開源社區(qū)之一，很多常用的Arduino庫，都可以通過Github找到。

仍以SR04超聲波傳感器模塊為例，可以在以下網(wǎng)址下載這個類庫：http://clz.me/101-book/lib/sr04/，在該頁面可以使用SR04的下載超鏈接，下載后，會得到一個名為SR04.zip的文件，使用這個庫有兩種方法。

方法1

解壓該文件，并將解壓出的SR04文件夾放到Arduino IDE所在文件夾中的libraries文件夾內(nèi)，例如arduino-1.8.4\libraries，如圖3-32所示。

libraries文件夾中存放的是Arduino的各種類庫，將類庫放入其中后，便可以在編寫程序時調(diào)用這個庫及使用示例代碼。

需要注意的是：庫文件夾下要直接顯示?.cpp和?.h文件，絕對不可以把這些庫文件再套到二級以上目錄，否則會導(dǎo)致IDE無法識別。

打開Arduino IDE，可以在Arduino IDE的菜單中選擇“文件”＞“示例”命令，可以看到新增加的“SR04”命令，如圖3-33所示，選擇此命令即可打開SR04類庫的示例程序。

SR04示例OutputDistance的代碼如圖3-34所示（SR04超聲波傳感器的使用詳見第六章）。

方法2

在Arduino IDE的菜單中選擇“項目”＞“加載庫”＞“添加一個.zip庫”命令，如圖3-35所示。

將庫文件加載到C：\Users\用戶名\Documents\Arduino\libraries目錄下，便可以在編寫程序時調(diào)用這個庫及使用示例代碼。