Arduino从零开始的高手之路——初识Arduino

初识Arduino

时隔若干年，重启Arduino入门教程~

Arduino自2005年推出以来，广受好评，如今已成为最热门的开源硬件之一。在全球最大的开源社区Github上，Arduino已经成为了一个语言分类；而IEEE发布的2017年编程语言流行程度排行榜上，Arduino成为了仅次于C/C++的嵌入式编程语言；近年来，国内各大高校，甚至中小学都开始使用Arduino开展教学工作。Arduino的热门程度可见一斑。

什么是Arduino

在回答Arduino是什么之前，让先来看看几个基于Arduino开发的项目。

典型项目案例

• 温湿度计
  该设备上有温湿度传感器，可以测量出环境温湿度信息，还带有时钟芯片，可以记录时间信息，这些信息都通过设备上的显示屏呈现。其测量到温湿度历史数据，可以通过网络连接存储到云端服务器，方便日后查看历史信息。
• 智能电灯
  该设备使用WiFi连接到网络，通过App可以远程控制其开关、设定开关时间、调整灯光亮度、色温等，还可以连接语音助手，通过语音控制其状态。
• 教育机器人
  OTTO是一款用于教育领域的机器人，由Camilo设计，其中包含Arduino控制板、超声波传感器和舵机，可以通过编程让其做出不同的动作，还可以通过其中的超声波传感器与之交互。
• 无人机控制器
  ArduPilot是基于Arduino开发的无人机控制系统，是目前最强大的基于惯性导航的开源飞行控制器之一。集成有陀螺仪、加速度传感器、电子罗盘传感器、大气压传感器、GPS等部件。

图1-x为使用ArduPilot制作的四轴飞行器。

• 微型卫星
  ArduSat是美国加州的NanoSatisfi团队在众筹网站Kickstarter上推出的Arduino制作的微型人造卫星项目（见图1-4），目的是让任何人都可以用更低的成本从事有关宇宙的研究。
  它只有10立方厘米大小，将会以音速18倍的速度围绕地球飞行，并配备照相机和多达25种的感应器，搭载的感应器包括电磁波测定装置、分光器、振动传感器、光传感器、GPS、盖革计数器、陀螺仪、磁场传感器、二氧化碳检测传感器等等。

Arduino的本质

Arduino并不仅仅是一块小小的电路板，而是一个开放的电子开发平台。它包含了：

• 硬件——电路板
• 软件——开发环境
• 开发者生态——众多开发者、使用者创造的代码、程序、电路、项目

开发优势

1. 简化开发
   抛开了传统硬件开发的复杂操作：

• 不需要了解硬件内部结构和寄存器设置
• 不需要过多的电子知识、编程知识
• 通过简单的学习即可开发出色项目

1. 创意扩展
   可以与多种软件结合（如Flash、Max/Msp、VVVV、Processing）制作互动作品

开源基因

Arduino本身是多个开源项目融合的成果（图1-9为Arduino使用的部分开源项目）：

组件	基于的开源项目	说明
编译器	GCC	GNU核心编译器
编程语言	Wiring/AVR libc	单片机编程架构/AVR扩展库
开发环境	Processing IDE	设计师导向的开发环境
上传工具	avrdude	AVR编程工具

可以说，没有这些开源项目，就没有今天的Arduino。

为什么使用Arduino

核心优势

跨平台
Arduino IDE支持Windows、Mac OSX、Linux三大操作系统

简单开发

• 基于Processing IDE开发，易学易用
• 对底层接口二次封装，降低学习门槛

完全开源
硬件原理图、电路图、IDE软件及核心库文件全部开源

强大生态

• 活跃的开源社区（Github/Arduino.cc/Arduino.cn）
• 丰富的第三方硬件/外设/类库支持

行业趋势

• 全球最流行的开源硬件平台
• 显著降低开发周期和学习成本
• 已被专业开发者、教育机构广泛采用

应用场景

• 专业硬件产品开发
• 物联网项目实现
• 高校自动化/软件/艺术课程
• 创客教育/STEAM教育