Arduino學習筆記① 初識Arduino

1.前言

    近段時間，博主陸續更新了ESP8266學習筆記，主要開發平臺是Arduino。可是，對於不少無基礎的初學者來講，甚至不瞭解Arduino是什麼。所以，博主決定加入一個Arduino學習筆記，方便零基礎的初學者。初學者能夠從基礎去了解Arduino，這樣才能設計本身的東西，因此博主建議初學者能夠參考《ARDUINO程序設計基礎》，《Arduino-語法手冊》，請點擊 傳輸門 提取碼:0923。

注意：

• 博主建議邊學邊練，鞏固知識

2.什麼是Arduino

    Arduino能夠是一塊小小電路板，也能夠是一個開放的電子開發平臺。它既包含了硬件，也包含了軟件——開發環境以及開發者、使用者創造出來的代碼、程序。Arduino拋開了傳統硬件開發的複雜操做，不須要了解硬件的內部結構和寄存器設置（若是是單片機開發，是須要了解寄存器而且設置各個寄存器），也不須要過多的電子知識和編程知識，開發者只須要經過簡單學習，瞭解各個引腳和函數的做用，即可利用它開發出各類出色的項目。
    Arduino編譯器使用GCC，Arduino語音衍生自Wiring語言，這是一個開源的單片機編程架構，同時Arduino語言又是基於AVR-Libc這個AVR單片機擴展庫編寫的，意味着不少單片機的寄存器設置細節應該是被二次封裝了。

3.選擇一款適合本身的Arduino控制器

3.1 Arduino UNO

    Arduino UNO 是目前使用最普遍的Arduino控制器，具備Arduino的全部功能，是初學者最佳選擇。掌握UNO開發技巧，其餘型號控制器也是相似的。

• 處理器 ATmega328
• 工做電壓 5V
• 輸入電壓（推薦） 7-12V
• 輸入電壓（範圍） 6-20V
• 數字IO腳 14 (其中6路做爲PWM輸出）
• 模擬輸入腳 6
• IO腳直流電流 40 mA
• 3.3V腳直流電流 50 mA
• Flash Memory 32 KB （ATmega328，其中0.5 KB 用於 bootloader）
• SRAM 2 KB （ATmega328）
• EEPROM 1 KB （ATmega328）
• 工做時鐘 16 MHz

3.2 Arduino MEGA

    Arduino Mega 是一個加強型的Arduino 控制器，相對於UNO，它提供了更多的輸入/輸出接口，能夠控制更多的設備，以及擁有更大的程序空間和內存，是完成較大型項目的較好選擇。

• 控制器 ATmega2560
• 工做電壓 5V
• 輸入電壓（推薦） 7-12V
• 輸入電壓（限制） 6-20V
• 數字I/0口 54 (含15路PWM輸出)
• 模擬輸入口 16
• 每一個I/0口直流電流 40 mA
• 3.3v口直流電流 50 mA
• 閃存（Flash Memory） 256 KB（其中8 KB用做bootloader）
• 靜態存儲器（SRAM） 8 KB
• EEPROM 4 KB
• 時鐘 16 MHz

3.3 Arduino Leonardo

    Arduino Leonardo 使用集成了USB功能的AVR單片機做爲主控芯片，具有其餘型號Arduino控制器的全部功能以外還能夠輕鬆模擬USB鍵盤/鼠標等USB設備。

• 微控制器 ATmega32u4
• 工做電壓 5V
• 輸入電壓（推薦） 7-12V
• 輸入電壓（限制） 6-20V
• 數字I/O引腳 20
• PWM通道 7
• 模擬輸入通道 12
• 每一個I/O直流輸出能力 40毫安
• 3.3V端口輸出能力 50毫安
• Flash 32 KB（ATmega32u4）其中4 KB由引導程序使用
• SRAM 2.5 KB（ATmega32u4）
• EEPROM 1 KB（ATmega32u4）
• 時鐘速度 16MHz

3.4 Arduino Due

    Arduino Due 突破性使用了32位的ARM Cortex-M3做爲主控芯片。它集成了多種外設，有着其餘Arduino板沒法比擬的性能，是目前最爲強大的Arduino控制器。

• 微控制器 AT91SAM3X8E
• 工做電壓 Voltage 3.3V
• 輸入電壓（推薦） 7-12V
• 輸入電壓（限制） 6-20V
• 數字I/O引腳 54 (其中12路PWM輸出)
• 模擬輸入通道 Pins 12
• 模擬輸出通道 Pins 2 (DAC)
• IO口總輸出電流 130 mA
• 3.3V端口輸出能力 800 mA
• 5V端口輸出能力 800 mA
• Flash 512 KB （全部空間均可以儲存用戶程序）
• SRAM 96 KB (兩個部分: 64KB and 32KB)
• 時鐘速率 84 MHz

3.5 小型化的Arduino

    常見小型Arduino控制器有Arduino Nano，Arduino Mini，Arduino Micro，Arduino LilyPad等。

3.5.1 Arduino Nano

    Arduino Nano是Arduino USB接口的微型版本，最大的不一樣是沒有電源插座以及USB接口是Mini-B型插座。

• 處理器 ATmega168 or ATmega328
• 工做電壓 5V
• 輸入電壓（推薦） 7-12V
• 輸入電壓（範圍） 6-20V
• 數字IO腳 14 (其中6路做爲PWM輸出）
• 模擬輸入腳 6
• IO腳直流電流 40 mA
• Flash Memory 16 or 32 KB （其中2 KB 用於 bootloader）
• SRAM 1 KB or 2 KB
• EEPROM 0.5 KB or 1 KB （ATmega328）
• FT232RL FTDI USB接口芯片
• 工做時鐘 16 MHz

3.5.2 Arduino LilyPad

    Arduino 一個特殊版本，是爲可穿戴設備和電子紡織品而開發的。
    Arduino LilyPad能夠經過USB鏈接或者外部電源供電，電壓可從2.7V到5.5V，須要注意Arduino LilyPad沒有保護電路，輸入電壓不能正負接反也不能超過閥值。

• 處理器 ATmega168 or ATmega328
• 工做電壓 2.7V-5.5V
• 輸入電壓 2.7V-5.5V
• 數字IO腳 14 (其中6路做爲PWM輸出）
• 模擬輸入腳 6
• IO腳直流電流 40 mA
• 3.3V腳直流電流 50 mA
• Flash Memory 16 KB （ATmega168，其中2 KB 用於 bootloader）
• SRAM 1 KB
• EEPROM 0.5 KB
• 工做時鐘 8 MHz

3.5.3 Arduino Mini

    Arduino Mini是Arduino 的最簡潔微型版本，能夠插在麪包板上，適用於對尺寸要求嚴苛的場合。
    Arduino MIni必須外接擴展板纔可以下載程序。

• 處理器 ATmega328
• 工做電壓 5V
• 輸入電壓 7-9V
• 輸入充電電壓 3.7-7V
• 數字IO腳 14 (其中6路做爲PWM輸出）
• 模擬輸入腳 8
• IO腳直流電流 40 mA
• Flash Memory 32 KB （其中2 KB 用於 bootloader）
• SRAM 2 KB
• EEPROM 1 KB
• 工做時鐘 16 MHz

4.第一行代碼

    博主這裏不交你們安裝ArduinoIDE，請自行到Arduino官網下載最新版本，目前是1.8.9版本。當你在Arduino IDE上新增項目，默認是如下代碼：

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
 
}
 
void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
 
}

    會發現，Arduino的程序結構與傳統的c程序結構有所不一樣——Arduino程序中沒有main函數。其實並非Arduino程序中沒有main函數，而是main函數的定義隱藏在了Arduino的核心庫文件中。在進行Arduino開發中不直接操做main函數，而是使用setup和loop這兩個函數。

4.1 setup（）

    Arduino控制器通電或者復位後，就會開始執行Arduino的初始化配置（IO口 串口等）;

4.2 loop（）

    setup函數執行完畢後，Arduino會接着執行loop（）函數中的程序。而loop函數是一個死循環，其中的程序會不斷地重複運行。一般在loop函數中完成程序的主要功能，如驅動各類模塊和採集數據等。
    因此，這個模型應該是這樣的:

int main（）{
    setup（）；
    while（1）{
        loop（）；
    }
}

    這樣就知足c的程序結構了。

5.總結

    本篇主要講解經常使用的Arduino板子以及它們的硬件特性，讀者能夠根據本身的實際狀況購買學習，博主建議初學者能夠入手Mega板子，性價比高。