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开源硬件之 Arduino：简介与开发入门
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关键词：开源硬件；Arduino；点亮LED 一、Arduino 简介
Arduino UNO
Arduino 是一款简单易用、便于上手的开源电子原型平台，包含硬件部分（各种符合 Arduino 规范的开发板）和软件部分（Arduino IDE和相关的开发包）。 硬件部分（或称开发板）由微控制器（MCU）、闪存（Flash）以及一组通用输入/输出接口（GPIO）等构成，你可以将它理解为是一块微型电脑主板。 软件部分则主要由PC端的 Arduino IDE 以及相关的板级支持包（BSP）和丰富的第三方函数库组成。使用者可以借由 Arduino IDE 轻松地下载你所持有的开发板相关的BSP和需要的函数库，用于编写你的程序。 Arduino 是一个开源平台，至今已经有了多种型号及众多衍生控制器，包括 Arduino Uno、Arduino Nano、ArduinoYún 等等。另外，Arduino IDE 如今也不仅仅支持 Arduino 系列开发板，还以引入BSP的方式增加了对 Intel Galileo、NodeMCU 等流行开发板的支持。 实验室（C102）主要提供 Arduino Uno 及 NodeMCU 两款实验平台 二、配置开发环境 1. 通过下载安装包安装Arduino IDE登陆 Arduino 官方网站软件下载页 https://www.arduino.cc/en/Main/Software?setlang=cn 
下载Arduino软件
如果你的系统是 win7/8/10，推荐在浏览器内点击并下载“Windows免安装ZIP包”，下载到你所指定的任意文件目录后解压 
解压安装包
打开Arduino IDE
然后进入解压后的文件夹，点击“arduino.exe”，正常运行出现如图所示的程序窗口则环境安装成功 2. 通过Microsoft Store安装Arduino IDE如果你的系统是 win10，也可以通过 Microsoft Store （在开始菜单中可以找到）安装 Arduino IDE，进入 Microsoft Store 后，在搜索栏搜索“Arduino”，如下 
应用商店搜索Arduino
点选“Arduino IDE”，跳转到如下页面，点击“安装”即可，随后 Arduino IDE 的图表会出现在你的开始菜单当中 
安装Arduino IDE
3. 其他平台
如果你使用 Linux 或 Mac OS X 等系统，请参考 Arduino 官网的安装示例配置你的环境 三、实现你的第一个应用学习一门编程语言是从打印出第一行“hello world”开始，而学习嵌入式则是从点亮第一个 led 开始的，下面就以一个控制 led 的例子来让大家了解一个 Arduino 项目是如何工作的。 实验器材：Arduino UNO 开发板×1、USB转接线（Micro USB Type-B）×1、面包板×1、LED二极管×1、220Ω电阻×1、杜邦线×2 实验环境：Arduino IDE 1.8.4 
实验器材图示
杜邦线：用于无焊接电路实验，代替导线的作用；
面包板：用于无焊接实验的电路串并联接线，板上每一排5个插口（abcde）间相互导通，排与排之间相互独立；
色环电阻：可以根据色环读取阻值；
led二极管：两个不同长度的引脚，较短的引脚接地。
1. 硬件接线
按照如图所示的方式连线： 
硬件接线图示
1）USB转接线一段连PC机的USB口，一端连到Arduino UNO的转接口上，用于从PC机上下载代码到开发板及供电； 2）两条杜邦线分别一端接开发板的数字输入/输出5号（会在之后的代码中定义数字“5”）和接地两个接口，另一端接入面包板不同的两排（在本图中，若按照面包板上“字母/数字”的方式定位，绿色接入a10，红色接入a20，实际操作时可以接入任意独立的两排，不影响实验现象）； 3）将二极管的长引脚插入面包板上红色杜邦线插入的排，短引脚插入相邻的排，然后将220Ω电阻的一端接短引脚，另一端接绿线（即接地），完成连线。 2. 编写代码1）新建项目 初次打开 Arduino IDE 会有一个默认的新建项目，你也可以依次点击工具栏中“文件→新建”或使用 Ctrl+N 快捷键来创建一个新的项目，项目的命名和保存与大多数 IDE 和编辑器相同，这里就不做过多介绍。 
新建项目
2）代码结构 Arduino IDE 项目使用简化版的 C/C++ 语言编写代码，只要你有一点点 C 语言学习的基础就很容易入门，新建项目默认有两个函数体 void setup() 和 void loop()，这两个函数体是一个 Arduino 项目所必须的。 同 C/C++ 代码一样，在代码的头部定义函数库的引用及全局变量等； void setup() 是设备上电，即初始化会调用的函数，只执行一次，函数体内部一般包含引脚的定义信息； void loop() 相当于 C语言中的主函数，函数体内部的代码会在设备供电期间循环执行，你希望 Arduino 能完成的主要工作都写在这个函数体当中； 除上述两个必要函数外，你也可以定义其他函数再在 void loop() 中调用，或将函数写在外部的 .cpp 文件中，再以像 C/C++ 项目的方式来调用3）编写代码 
例程代码
int ledPin = 5;
void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(ledPin, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(ledPin, LOW);
delay(1000);
}
本例代码如上图，除去注释，控制一个灯的代码仅有短短数行 3. 上传程序到开发板编写好代码后，就要把代码通过数据线上传到开发板了，首先要确保编译条件匹配你的开发板并保持端口畅通，点击菜单栏“工具”，确保你的开发板选择为“Arduino/Genuino Uno” 
选择开发板
端口号则因不同PC分配的端口号不同而有差异，笔者电脑上为“COM9”，这个信息可以在 windows 设备管理器中查看（可以通过 windows开始菜单 搜索“设备管理器”，或在控制面板中打开）。 
设备管理器
查看端口
保证上述两个条件无误后，可以先点击菜单栏下 圆形√按钮 进行预编译/验证，如有问题，下方的信息栏会报错。 然后你可以直接点击菜单栏下的 圆形→按钮 或者点击 “项目→上传”或使用快捷键 Ctrl+U 进行上传，等待片刻，IDE 会提示“上传成功”，然后就能观察到你刚刚连接的 led灯不断闪烁的实验现象。 上传前会重新编译，如果有问题也会报错，错误信息输出在下方的信息栏中 |
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