Arduino開發(fā)環(huán)境的搭建與編程入門基礎(chǔ)教程

ID:468714 · 發(fā)表于 2019-1-15 18:46

一、下載安裝
Arduino 是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺(tái)，包含硬件（各種型號(hào)的arduino板）和軟件（arduino IDE)。它適用于藝術(shù)家、設(shè)計(jì)師、愛好者和對(duì)于“互動(dòng)”有興趣的朋友們。
1.Arduino IDE下載
官網(wǎng)下載地址：https://www.arduino.cc/en/Main/Software
官網(wǎng)下載有時(shí)打不開可以直接下載老師網(wǎng)盤中的軟件。

官網(wǎng)下載界面.png

將網(wǎng)頁(yè)界面改成中文模式后選擇合適的安裝包。我的系統(tǒng)為win10，64位，所以選擇下載Windows安裝包。當(dāng)然也可以選擇英文模式中的Windows installer。下載完成后，直接雙擊exe文件開始安裝。
2.安裝
（1）許可協(xié)議

許可協(xié)議.png

點(diǎn)擊 I Agree。
（2）安裝選項(xiàng)

安裝選項(xiàng).png

從上到下依次是：
安裝Arduino軟件
安裝USB驅(qū)動(dòng)
創(chuàng)建開始菜單快捷方式
創(chuàng)建桌面快捷方式
關(guān)聯(lián)ino文件
安裝保持默認(rèn)即可
（3）安裝文件夾

選擇安裝位置.png

選擇安裝位置，其中默認(rèn)安裝位置為C：\Program Files(x86)\Arduino，可以根據(jù)自己的需要調(diào)整安裝位置。
（4）安裝過(guò)程

安裝過(guò)程中.png

USB驅(qū)動(dòng)安裝1.png

USB驅(qū)動(dòng)安裝2.png

LLC端口安裝.png

安裝完成后點(diǎn)擊close
（5）安裝完成
這時(shí)桌面上出現(xiàn)Arduino圖標(biāo)

logo.png

（6）界面介紹

軟件界面.png

菜單欄包括：文件，編輯，項(xiàng)目，工具，幫助

文件菜單：
寫好的程序通過(guò)文件的形式保存在計(jì)算機(jī)時(shí)，需要使用文件菜單，文件菜單常用的選項(xiàng)包括：新建文件，打開文件，保存，另存為，關(guān)閉，示例，
編輯菜單：
緊鄰文件菜單右側(cè)的是編輯菜單，編輯菜單顧名思義是編輯文本時(shí)常用的選項(xiàng)集合。常用的編輯選項(xiàng)為恢復(fù)、重做、剪切、復(fù)制、粘貼、全選和查找。這些選項(xiàng)的快捷鍵也和Microsoft Windows 應(yīng)用程字的編輯快捷鍵相同。恢復(fù)為Ctrl+Z、剪切為Ctrl+X、復(fù)制為Ctrl+C、粘貼為Ctrl+V、全選為Ctrl+A、查找為 Ctrl+F。此外，編輯菜單還提供了其他選項(xiàng)，如“注釋”和“取消注釋”，Arduino編輯器中使用“//” 代表注釋。還有“增加縮進(jìn)”和“減少縮進(jìn)”選項(xiàng)、“復(fù)制到論壇”和“復(fù)制為HTML”等選項(xiàng)。
項(xiàng)目菜單
程序菜單包括與程序相關(guān)功能的菜單項(xiàng)。主要包括:
驗(yàn)證/編譯：用以完成程序的檢查與編譯，通過(guò)使用編譯器編譯程序來(lái)檢查代碼的語(yǔ)法錯(cuò)誤。
顯示項(xiàng)目文件夾：會(huì)打開當(dāng)前程序的文件夾。
加載庫(kù)：導(dǎo)入所引用的Arduino庫(kù)文件。
添加文件：可以將一個(gè)其他程序復(fù)制到當(dāng)前程序中，并在編輯器窗口的新選項(xiàng)卡中打開。
工具菜單
工具菜單是一個(gè)與Arduino開發(fā)板相關(guān)的工具和設(shè)置集合。主要包括:
自動(dòng)格式化：可以整理代碼的格式，包括縮進(jìn)、括號(hào)，使程序更易讀和規(guī)范。
項(xiàng)目存檔：將程序文件夾中的所有文件均整合到一個(gè)壓縮文件中，以便將文件備份或者分享。
修正編碼并重新裝載：在打開一個(gè)程序時(shí)發(fā)現(xiàn)由于編碼問(wèn)題導(dǎo)致無(wú)法顯示程序中的非英文字符時(shí)使用的，如一些漢字無(wú)法顯示或者出現(xiàn)亂碼時(shí)，可以使用另外的編碼方式重新打開文件。
串口監(jiān)視器：是一個(gè)非常實(shí)用而且常用的選項(xiàng)，類似即時(shí)聊天的通訊工具，PC與Arduino 開發(fā)板連接的串口-交談1的內(nèi)容會(huì)在該串口顯示器中顯示出來(lái)。在串口監(jiān)視器運(yùn)行時(shí)，如果要與Arduino 開發(fā)板通信，需要在串口監(jiān)視器頂部的輸入欄中輸入相應(yīng)的字符或字符串，再單擊發(fā)送按鈕就能發(fā)送信息給Arduino.在使用串口監(jiān)視器時(shí)，需要先設(shè)置串口波特率，當(dāng)Arduino與PC的串口波特率相同時(shí)，兩者才能夠進(jìn)行通訊。Windows PC的串口波特率的設(shè)置在計(jì)算機(jī)設(shè)備管理器中的端口屬性中設(shè)置。
開發(fā)板：用來(lái)選澤串口連接的Arduino開發(fā)板型號(hào)，當(dāng)連接不同型號(hào)的開發(fā)板時(shí)需要根據(jù)開發(fā)板的型號(hào)到“板卡1選項(xiàng)中選擇相應(yīng)的開發(fā)板。
端口：需要手動(dòng)設(shè)置系統(tǒng)中可用的串口時(shí)選擇的，在每次插拔一個(gè)Arduino電路板時(shí)，這個(gè)菜單的菜單項(xiàng)都會(huì)自動(dòng)更新，也可手動(dòng)選擇哪個(gè)串口接開發(fā)板。
串口：需要手動(dòng)設(shè)置系統(tǒng)中可用的串口時(shí)選擇的，在每次插拔一個(gè)Arduino電路板時(shí)，這個(gè)菜單的菜單項(xiàng)都會(huì)自動(dòng)更新，也可手動(dòng)選擇哪個(gè)串口接開發(fā)板。
板卡：用來(lái)選澤串口連接的Arduino開發(fā)板型號(hào)，當(dāng)連接不同型號(hào)的開發(fā)板時(shí)需要根據(jù)開發(fā)板的型號(hào)到“板卡1選項(xiàng)中選擇相應(yīng)的開發(fā)板。

菜單欄下方按鈕包括：驗(yàn)證，上傳，新建，打開程序，保存程序，串口監(jiān)視器

校驗(yàn)：用以完成程序的檢查與編譯，通過(guò)使用編譯器編譯程序來(lái)檢查代碼的語(yǔ)法錯(cuò)誤。
上傳：即通常所說(shuō)的下載或燒寫功能，將編譯后的程序文件上傳到Arduino板中，用于更新Arduino板中的程序。
新建：新建一個(gè)程序文件。
打開：打開一個(gè)存在的程序文件
保存，保存當(dāng)前的程序文件。
串口監(jiān)視窗，可監(jiān)視開發(fā)環(huán)境使用的串口收發(fā)的數(shù)據(jù)，打開一個(gè)串口終端窗口，通過(guò)這個(gè)窗口可以使用ISP串口與Arduino通信。

二、Arduino編程語(yǔ)言特點(diǎn)
1.Arduino語(yǔ)言
arduino 使用C/C++語(yǔ)言編寫程序，雖然C++兼容C語(yǔ)言，但是這兩種語(yǔ)言又有所區(qū)別。C語(yǔ)言是一種面向過(guò)程的編程語(yǔ)言，C++是一種面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言。早期的 arduino核心庫(kù)使用C語(yǔ)言編寫，后來(lái)引進(jìn)了面向?qū)ο蟮乃季S，目前最新的arduino核心庫(kù)使用C與C++混合編程。
通常所說(shuō)的Arduino語(yǔ)言，是指Arduino核心庫(kù)所提供的各種應(yīng)用程序編程接口（Application Programming Interface，簡(jiǎn)稱API）的集合。這些API是對(duì)更底層的單片機(jī)支持庫(kù)進(jìn)行二次封裝所形成的。這些封裝好的API使得程序中的語(yǔ)句更容易被理解，因此可以不用理會(huì)單片機(jī)中繁雜的寄存器配置就能直觀的控制Aeduino，在增強(qiáng)了程序可讀性的同時(shí)，也提高了開發(fā)效率。
2.Arduino程序結(jié)構(gòu)
Arduino程序結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的C/C++的程序結(jié)構(gòu)有所不同——Arduino程序中沒(méi)有main（）函數(shù)。
其實(shí)并不是Arduino程序中沒(méi)有main（）函數(shù)，而是main（）函數(shù)定義隱藏在了Arduino的核心庫(kù)文件中。在進(jìn)行Arduino開發(fā)時(shí)一般不直接操作main函數(shù)，而是使用setup（）和loop（）兩個(gè)函數(shù)。
Arduino程序的基本結(jié)構(gòu)如下：
void setup{//在這里填寫setup（）函數(shù)代碼，它只會(huì)運(yùn)行一次}void loop{//在這里填寫loop（）函數(shù)代碼，它會(huì)不斷重復(fù)運(yùn)行}

setup（）
Arduino控制器通電或復(fù)位后，即會(huì)開始執(zhí)行setup（）函數(shù)中的程序，改程序只會(huì)執(zhí)行一次。
通常是在setup（）函數(shù)中完成Arduino的初始化設(shè)置，如配置I/O口狀態(tài)和初始化串口等操作
loop（）
setup（）函數(shù)中的程序執(zhí)行完畢后，Arduino會(huì)接著執(zhí)行l(wèi)oop（）函數(shù)中的程序。而loop（）函數(shù)是一個(gè)死循環(huán)，其中的程序會(huì)不斷地重復(fù)執(zhí)行。
通常loop（）函數(shù)中完成程序的主要功能，如驅(qū)動(dòng)各種模塊和采集數(shù)據(jù)等。

3.Arduino C/C++語(yǔ)言部分基礎(chǔ)
（1）數(shù)據(jù)類型

常量
在程序運(yùn)行過(guò)程中其值不能改變的量，常量可以是字符也可以是數(shù)字，通常使用語(yǔ)句 ↓ 定義常量

#define 常量名常量值比如在Arduino核心庫(kù)中已定義的常量PI，即是使用語(yǔ)句 ↓ 定義的
#define PI 3.1415926535897932384626433832795

變量
程序中可變的值稱為變量，其定義方法是：

類型變量名;例如：
int i;int i =95;int i;i=95①整型

整數(shù)即整數(shù)類型。Arduino可用的整數(shù)類型及取值范圍如下表所示。在ArduinoDue中int型及unsigned int 型占用四字節(jié)。

Arduino可用整數(shù)類型及其取值范圍.jpg

②浮點(diǎn)型
浮點(diǎn)數(shù)就是平常所說(shuō)的實(shí)數(shù)，在Arduino中有float和double兩種浮點(diǎn)類型，但在使用AVR座位核心的Arduino上兩者的精度是一樣的，都占用4字節(jié)內(nèi)存空間。在Arduino Due中，double類型占用8字節(jié)內(nèi)存空間。
浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)的運(yùn)算較慢且有一定的誤差，因此通常會(huì)把浮點(diǎn)類型轉(zhuǎn)換為整型來(lái)處理相關(guān)運(yùn)算。如9.8cm通常會(huì)換算為98mm來(lái)計(jì)算。
③字符型
即char類型，占用1字節(jié)，存儲(chǔ)字符變量。存儲(chǔ)字符變量時(shí)，字符需要用單引號(hào)引用，如
char col='C'④布爾型
即boolean類型。它的值只用兩個(gè)：false（假）和true（真）。占用一字節(jié)。
（2）選擇結(jié)構(gòu)

if 語(yǔ)句
①簡(jiǎn)單分支結(jié)構(gòu)

if（表達(dá)式）{  語(yǔ)句；}②雙分支語(yǔ)句
if(表達(dá)式){  語(yǔ)句1;}else{  語(yǔ)句2;}③多分支語(yǔ)句
if（表達(dá)式1）{  語(yǔ)句1;}else if（表達(dá)式2）{  語(yǔ)句2;}else if（表達(dá)式3）{  語(yǔ)句3;}else if（表達(dá)式4）{  語(yǔ)句4;}……

switch...case語(yǔ)句

switch（表達(dá)式）{ case 常量表達(dá)式1: 語(yǔ)句1 break; case 常量表達(dá)式2: 語(yǔ)句2 break; case 常量表達(dá)式3: 語(yǔ)句3 break; …… default：語(yǔ)句n break;}

（3）循環(huán)結(jié)構(gòu)

循環(huán)語(yǔ)句
①while循環(huán)

while（表達(dá)式）{  語(yǔ)句；}②do...while循環(huán)
do{  語(yǔ)句；}while（表達(dá)式）；③for循環(huán)
for（表達(dá)式1；表達(dá)式2；表達(dá)式3）{  語(yǔ)句；}

循環(huán)控制語(yǔ)句
①break

if（表達(dá)式）{ break；}②continue
if（表達(dá)式）{ continue；}

4.基礎(chǔ)語(yǔ)句1.配置引腳的模式為輸入模式或輸出模式
pinMode(pin,mode); pin為指定配置的引腳編號(hào)，mode為指定的配置模式——input（輸入），output（輸出）
2.設(shè)置引腳輸出高電平或低電平
digitalWrite(pin,value);pin為指定輸出的引腳編號(hào)，value為要指定的輸出電平——high（高電平），low（低電平）
3.讀取外部輸入的數(shù)字信號(hào)
digitalRead(pin);pin為指定讀取狀態(tài)的引腳編號(hào)。
4.延時(shí)函數(shù)
delay(ms);單位為ms