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，包含硬件（各種型號的arduino板）和軟件（arduino IDE)。它適用于藝術(shù)家、設(shè)計師、愛好者和對于“互動”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

點擊 I Agree。
（2）安裝選項

安裝選項.png

從上到下依次是：
安裝Arduino軟件
安裝USB驅(qū)動
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）安裝過程

安裝過程中.png

USB驅(qū)動安裝1.png

USB驅(qū)動安裝2.png

LLC端口安裝.png

安裝完成后點擊close
（5）安裝完成
這時桌面上出現(xiàn)Arduino圖標

logo.png

（6）界面介紹

軟件界面.png

菜單欄包括：文件，編輯，項目，工具，幫助

文件菜單：
寫好的程序通過文件的形式保存在計算機時，需要使用文件菜單，文件菜單常用的選項包括：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常用的選項集合。常用的編輯選項為恢復(fù)、重做、剪切、復(fù)制、粘貼、全選和查找。這些選項的快捷鍵也和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，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”和“減少縮進”選項、“復(fù)制到論壇”和“復(fù)制為HTML”等選項。
項目菜單
程序菜單包括與程序相關(guān)功能的菜單項。主要包括:
驗證/編譯：用以完成程序的檢查與編譯，通過使用編譯器編譯程序來檢查代碼的語法錯誤。
顯示項目文件夾：會打開當前程序的文件夾。
加載庫：導(dǎo)入所引用的Arduino庫文件。
添加文件：可以將一個其他程序復(fù)制到當前程序中，并在編輯器窗口的新選項卡中打開。
工具菜單
工具菜單是一個與Arduino開發(fā)板相關(guān)的工具和設(shè)置集合。主要包括:
自動格式化：可以整理代碼的格式，包括縮進、括號，使程序更易讀和規(guī)范。
項目存檔：將程序文件夾中的所有文件均整合到一個壓縮文件中，以便將文件備份或者分享。
修正編碼并重新裝載：在打開一個程序時發(fā)現(xiàn)由于編碼問題導(dǎo)致無法顯示程序中的非英文字符時使用的，如一些漢字無法顯示或者出現(xiàn)亂碼時，可以使用另外的編碼方式重新打開文件。
串口監(jiān)視器：是一個非常實用而且常用的選項，類似即時聊天的通訊工具，PC與Arduino 開發(fā)板連接的串口-交談1的內(nèi)容會在該串口顯示器中顯示出來。在串口監(jiān)視器運行時，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，需要先設(shè)置串口波特率，當Arduino與PC的串口波特率相同時，兩者才能夠進行通訊。Windows PC的串口波特率的設(shè)置在計算機設(shè)備管理器中的端口屬性中設(shè)置。
開發(fā)板：用來選澤串口連接的Arduino開發(fā)板型號，當連接不同型號的開發(fā)板時需要根據(jù)開發(fā)板的型號到“板卡1選項中選擇相應(yīng)的開發(fā)板。
端口：需要手動設(shè)置系統(tǒng)中可用的串口時選擇的，在每次插拔一個Arduino電路板時，這個菜單的菜單項都會自動更新，也可手動選擇哪個串口接開發(fā)板。
串口：需要手動設(shè)置系統(tǒng)中可用的串口時選擇的，在每次插拔一個Arduino電路板時，這個菜單的菜單項都會自動更新，也可手動選擇哪個串口接開發(fā)板。
板卡：用來選澤串口連接的Arduino開發(fā)板型號，當連接不同型號的開發(fā)板時需要根據(jù)開發(fā)板的型號到“板卡1選項中選擇相應(yīng)的開發(fā)板。

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

校驗：用以完成程序的檢查與編譯，通過使用編譯器編譯程序來檢查代碼的語法錯誤。
上傳：即通常所說的下載或燒寫功能，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：新建一個程序文件。
打開：打開一個存在的程序文件
保存，保存當前的程序文件。
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)，打開一個串口終端窗口，通過這個窗口可以使用ISP串口與Arduino通信。

二、Arduino編程語言特點
1.Arduino語言
arduino 使用C/C++語言編寫程序，雖然C++兼容C語言，但是這兩種語言又有所區(qū)別。C語言是一種面向過程的編程語言，C++是一種面向?qū)ο蟮恼Z言。早期的 arduino核心庫使用C語言編寫，后來引進了面向?qū)ο蟮乃季S，目前最新的arduino核心庫使用C與C++混合編程。
通常所說的Arduino語言，是指Arduino核心庫所提供的各種應(yīng)用程序編程接口（Application Programming Interface，簡稱API）的集合。這些API是對更底層的單片機支持庫進行二次封裝所形成的。這些封裝好的API使得程序中的語句更容易被理解，因此可以不用理會單片機中繁雜的寄存器配置就能直觀的控制Aeduino，在增強了程序可讀性的同時，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程序中沒有main（）函數(shù)。
其實并不是Arduino程序中沒有main（）函數(shù)，而是main（）函數(shù)定義隱藏在了Arduino的核心庫文件中。在進行Arduino開發(fā)時一般不直接操作main函數(shù)，而是使用setup（）和loop（）兩個函數(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，它只會運行一次}void loop{//在這里填寫loop（）函數(shù)代碼，它會不斷重復(fù)運行}

setup（）
Arduino控制器通電或復(fù)位后，即會開始執(zhí)行setup（）函數(shù)中的程序，改程序只會執(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會接著執(zhí)行l(wèi)oop（）函數(shù)中的程序。而loop（）函數(shù)是一個死循環(huán)，其中的程序會不斷地重復(fù)執(zhí)行。
通常loop（）函數(shù)中完成程序的主要功能，如驅(qū)動各種模塊和采集數(shù)據(jù)等。

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

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

#define 常量名常量值比如在Arduino核心庫中已定義的常量PI，即是使用語句 ↓ 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浮點型
浮點數(shù)就是平常所說的實數(shù)，在Arduino中有float和double兩種浮點類型，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。
浮點型數(shù)據(jù)的運算較慢且有一定的誤差，因此通常會把浮點類型轉(zhuǎn)換為整型來處理相關(guān)運算。如9.8cm通常會換算為98mm來計算。
③字符型
即char類型，占用1字節(jié)，存儲字符變量。存儲字符變量時，字符需要用單引號引用，如
char col='C'④布爾型
即boolean類型。它的值只用兩個：false（假）和true（真）。占用一字節(jié)。
（2）選擇結(jié)構(gòu)

if 語句
①簡單分支結(jié)構(gòu)

if（表達式）{  語句；}②雙分支語句
if(表達式){  語句1;}else{  語句2;}③多分支語句
if（表達式1）{  語句1;}else if（表達式2）{  語句2;}else if（表達式3）{  語句3;}else if（表達式4）{  語句4;}……

switch...case語句

switch（表達式）{ case 常量表達式1: 語句1 break; case 常量表達式2: 語句2 break; case 常量表達式3: 語句3 break; …… default：語句n break;}

（3）循環(huán)結(jié)構(gòu)

循環(huán)語句
①while循環(huán)

while（表達式）{  語句；}②do...while循環(huán)
do{  語句；}while（表達式）；③for循環(huán)
for（表達式1；表達式2；表達式3）{  語句；}

循環(huán)控制語句
①break

if（表達式）{ break；}②continue
if（表達式）{ continue；}

4.基礎(chǔ)語句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，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，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
digitalRead(pin);pin為指定讀取狀態(tài)的引腳編號。
4.延時函數(shù)
delay(ms);單位為ms