第一章 準備工作(Arduino邊做邊學:從點亮Led到物聯網)

本系列文章為作者原創,未經作者書面同意,不得轉載!

在使用Arduino開發項目之前,你并不需要做太多的準備工作,不像你學習其它的語言或者硬件做一個項目,比方說你希望用Java來開發一個基于Web的物業管理系統,你可能需要先學習Java語言,然后還需要學習項目的應用框架(如:Spring MVC),還有Web應用服務器的安裝部署,然后還有數據庫的安裝部署以及SQL編程,還有前端框架(如:Bootstrap),還有JavaScript、CSS等等(好了,請您別說了!)。這個過程有些漫長,但是Arduino不一樣,你不用擔心你沒有計算機的專業知識,你需要的只是你的想法和堅持。但是就像您在享受您的燭光晚宴之前,也得準備好蠟燭和碗筷一樣,學習Arduino之前,您也需要做一些簡單的準備工作。

1.硬件的準備

您需要有一塊Arduino UNO電路板,它幾乎是所有入門學習Arduino的人的選擇。隨著學習的深入,根據您項目的需要,您可以選擇Arduino的其它電路板,但在剛開始,您沒有必要花時間在猶豫選擇哪個電路板來開始您的Arduino之旅上。好吧,現在,我們來認識一下UNO電路板。

UNO.jpg

您也可以了解一下Arduino官網上的其它電路板:
002.png

官網地址

1.1 Arduino UNO介紹

下面這段話是Arduino官網對UNO電路板的介紹:

The UNO is the best board to get started with electronics and coding. If this is your first experience tinkering with the platform, the UNO is the most robust board you can start playing with. The UNO is the most used and documented board of the whole Arduino family.

這段話有三個意思:

  1. UNO是最佳的Arduino入門學習電路板;
  2. 對于一個初學者來說,UNO也是最容易使用的電路板;
  3. UNO也是整個Arduino社區最流行,同時也是文檔教程最全面的電路板。

UNO的技術參數

類型 參數
微處理器型號 ATmega328P
工作電壓 5V
輸入電壓(推薦) 7~12V
輸入電壓(范圍) 6~20V
數字I/O引腳 14(其中6個提供PWM輸出功能)
模擬輸入引腳 6
I/O引腳最大電流 20毫安
Flash 32KB
SRAM 2KB
EEPROM 1KB
時鐘頻率 16MHz

1.2 Arduino UNO的獲取

您可以在國內的電商平臺購買Arduino UNO電路板,一塊Arduino官方原版的UNO電路板的價格不到90元,當然您也可以購買兼容的非官方出品的電路板,它們的價格更低,最便宜的不到20元。如果經濟條件允許,筆者建議您購買官方正版的UNO電路板,原因有二:

  • 官方原版的電路板質量更好,更加穩定;
  • 最主要的原因還在于,Arduino是一個開源的硬件平臺,除了Arduino的商標需要授權外,任何人都可以生產銷售其電路板,所以Arduino官方團隊就靠通過商標授權銷售其正版電路板獲得利潤,購買正版的Arduino也算是給開源世界做一點點貢獻吧。

另外,在購買UNO電路板時,別忘了需要其配對的數據線,這個數據線并非標準的USB數據線,它實際上跟我們常見的打印機連接電腦的數據線一樣。

提醒一下,如果您購買的正版的UNO板,在WIN10下,系統會自動安裝USB驅動,您可以直接使用,如果您購買的時兼容電路板,您可能需要安裝相應的USB驅動,您需要知道您的電路板上的USB轉串口的芯片型號,一般是CH340,安裝完驅動后,您就可以使用了。

好了,我們現在已經有了一塊Arduino UNO電路板,但如果你要做一個項目,你還需要一些其它外圍模塊,如:傳感器、繼電器、直流電機、面包板、杜邦線、電源等等,本系列文章在每個項目實戰章節都會給出每個項目需要的模塊,您自行購買。

2. 開發環境搭建

本系列課程的所有項目用例都是基于WIN10操作系統,Arduino IDE是跨平臺的,它支持Windows、Linux和Mac OS,理論上講,WIN10下編譯通過的程序在其它平臺也不會存在問題,但是筆者并沒有測試過。同時不同的操作系統,外部庫的安裝方式可能不同,所以您在學習的過程中要注意,如果您使用的是蘋果電腦或者Linux操作系統,可能會存在稍許差異。

2.1 Arduino IDE的下載

您可以到Arduino的官網下載Arduino IDE,筆者建議您下載免安裝版的ZIP包,下載下來后,解壓縮后,您就可以直接運行。
Arduino IDE官網下載地址

打開上面的地址后,您會進入下面的頁面,由于網站在國外,有時候訪問會比較慢,請您耐心一點,后面我也會將本系列文章中要用到的軟件資源共享在網盤中。


003.png

Arduino IDE的最新版本是:1.8.5,直接下載這個版本就可以,按照下圖紅色箭頭,您可以選擇下載安裝版(Windows Installer)和免安裝版(Windows ZIP file)。點擊相應的鏈接進入下一個頁面:


004.png

在下面的這個頁面您可以為 Arduino軟件貢獻一定數目的資金(需要使用信用卡或者PayPal帳號),當然您也可以選擇不貢獻,直接下載,見下面圖片中的紅色箭頭。


005.png

2.2 Arduino IDE的安裝

如果您下載的是安裝版,本小節將指導您進行軟件的安裝,如果您下載的是免安裝版,則只需要將其解壓縮即可運行,您可以跳過本小結內容。

以下待補充......

  • 步驟一:
  • 步驟二:
  • 步驟三:
  • 步驟四:

2.3 Arduino IDE使用介紹

2.3.1 啟動Arduino IDE

我們首先運行Arduino IDE,如果您用的是免安裝版本,在解壓縮后的目錄中直接運行arduino.exe,如下圖所示:


IDE.png

如果您用的是安裝版,在電腦左下角:“開始”-程序啟動欄中會有Arduino IDE的啟動快捷方式,如下圖所示:


IDE 01.png

好了,我們運行arduino.exe,程序啟動后的界面如下圖所示:


IDE3.png

在這里先簡單介紹一下這個IDE工具:

2.3.2 新建項目

IDE 01.gif

如上圖,我們在文件菜單下選擇“新建”即可新建一個項目,Arduino會自動為您的程序起一個名字,如:sketch_may22a,它的含義是:五月22號的第一個程序。Arduino的程序叫做“sketch”,您也許會問,為什么不叫作program,有一種說法是Arduino的創立者比較謙虛,認為在Arduno上執行的Program都是小小的簡簡單單的東西,所以就用“素描,輪廓,速寫”這個意思的英文單詞來表示Arduino的程序,即:sketch,我個人不太贊同“簡單”這個說法,因為有人用Arduino做了一個衛星并送上了天,這個是當時項目發起眾籌時的鏈接,另外這個項目的代碼也是開源的github地址,有對衛星感興趣的盆友,你們可以做一個。

所以我的理解是:使用Arduino,我們可以快速的實現我們的創意,這也是Arduino為什么這么流行的原因。習慣的原因,在本系列文章中,筆者還是用“程序(program)”一詞來表示arduino的sketch,不過在arduino的官網社區,一般使用“sketch”,初學者注意一下就可以了。

好了,言歸正傳,第一單詞:sketch,表示Arduino的程序,第二個單詞是當前月份:may(五月),“22”表示五月的22號,最后一個字母“a”表示序號:a表示第一個,b表示第二個,依此類推。

完成新建項目后,arduino IDE會自動為我們把程序的結構建立好,包括setup()函數和loop()函數,關于這兩個函數,在后面會詳細介紹。

2.3.3 驗證(編譯)項目

在上傳程序到Arduino電路板之前,我們可以先對程序進行驗證(編譯),如果程序沒有問題,編譯就會成功,否則出錯,我們需要根據錯誤提示對程序進行修改。

編譯項目非常簡單,直接在工具欄點擊“驗證”按鈕即可,如下圖:


ide 4.png

工具欄上從左至右五個快捷鍵依次是:驗證、上傳、新建、打開、保存。

如果編譯成功,會在狀態欄提示:編譯成功,如下圖:


ide 5.png

2.3.4 上傳項目

如果程序編譯通過,我們就可以上傳程序到Arduino電路板了,是不是有點小激動呢?

上傳之前,我們要先要在IDE的工具菜單下先選擇我們的開發板型號,由于筆者用的是UNO電路板,所以選擇“Arduino/Genuino Uno”,然后我們選擇UNO電路板跟電腦通信的串口號,選擇好這兩項后,我們點擊工具欄上的“上傳”按鈕,Arduino IDE便開始上傳程序,完成后,在狀態欄有“上傳成功”的提示,整個過程如下圖所示:

IDE 02.gif

3 項目中用到的其它軟件介紹

在Arduino的學習過程中,您可能還會用到其它幾款軟件工具,它們不是必須的,但對于Arduino的學習很有幫助。

Fritzing

以下是其官網介紹:

Fritzing是一款開放源碼的電路開發軟件,它操作簡單,使得用戶能非常容易的設計他們的電子產品,軟件的開發者們以Processing和Arduino的精神提供一個軟件工具,一個社區網站和服務,培養一個創造性的生態系統,讓用戶記錄他們的原型,與他人分享,在教室里教電子,布局和制造專業的pcb。

可能您還是有點迷惑,這款軟件到底是做什么用的?上一張圖片您就知道了:


006.png

它是用來畫電路接線路的,由于Arduino項目很多都需先設計電路,然后進行連線,所以一款簡單易用的電路設計軟件是非常必要的,Fritzing也許不是專業的電路設計軟件,但它開源免費,界面友好,您幾乎不需要專門的學習它就可以直接使用它,如果您并不是從事專業的電路設計工作,我想它完全可以滿足您的需求。

軟件特點

零件庫

Fritzing與零件庫一起安裝。在Fritzing中,零件被組織成“箱子”,可以從右邊的零件調色板進入。只需拖動草圖區域上的一部分即可使用它,然后在信息面板中調整其屬性。

操作簡單

對藝術家或是非電子信息背景的人來說,Frizing算是很好上手的工具,你可以很簡單方式拖拉元件以及連接線路。簡化了過去PCB布局工程師在干的事情,全部使用“拖拖拉拉”的方完成復雜的電路設計。

下載地址

Fritzing官網下載地址

Mixly

Mixly(米思奇)是北京大學創客教育實驗室開發的一款圖形化Arduino編程軟件。

未完待續...

如果您喜歡本文,您可以點擊一下下面的喜歡按鈕,您也可以關注我,謝謝您的支持!

最后編輯于
?著作權歸作者所有,轉載或內容合作請聯系作者
平臺聲明:文章內容(如有圖片或視頻亦包括在內)由作者上傳并發布,文章內容僅代表作者本人觀點,簡書系信息發布平臺,僅提供信息存儲服務。

推薦閱讀更多精彩內容