Arduino学习笔记① 初识Arduino

版权声明：署名，允许他人基于本文进行创作，且必须基于与原先许可协议相同的许可协议分发本文 （Creative Commons）

1.前言

    近段时间，博主陆续更新了ESP8266学习笔记，主要开发平台是Arduino。但是，对于很多无基础的初学者来说，甚至不了解Arduino是什么。因此，博主决定加入一个Arduino学习笔记，方便零基础的初学者。初学者可以从基础去了解Arduino，这样才能设计自己的东西，所以博主建议初学者可以参考《ARDUINO程序设计基础》，《Arduino-语法手册》，请点击 传输门 提取码:0923。

注意：

• 博主建议边学边练，巩固知识

2.什么是Arduino

    Arduino可以是一块小小电路板，也可以是一个开放的电子开发平台。它既包含了硬件，也包含了软件——开发环境以及开发者、使用者创造出来的代码、程序。Arduino抛开了传统硬件开发的复杂操作，不需要了解硬件的内部结构和寄存器设置（如果是单片机开发，是需要了解寄存器并且设置各个寄存器），也不需要过多的电子知识和编程知识，开发者只需要通过简单学习，了解各个引脚和函数的作用，便可利用它开发出各种出色的项目。
    Arduino编译器使用GCC，Arduino语音衍生自Wiring语言，这是一个开源的单片机编程架构，同时Arduino语言又是基于AVR-Libc这个AVR单片机扩展库编写的，意味着很多单片机的寄存器设置细节应该是被二次封装了。

3.选择一款适合自己的Arduino控制器

3.1 Arduino UNO

    Arduino UNO 是目前使用最广泛的Arduino控制器，具有Arduino的所有功能，是初学者最佳选择。掌握UNO开发技巧，其他型号控制器也是类似的。

• 处理器 ATmega328
• 工作电压 5V
• 输入电压（推荐） 7-12V
• 输入电压（范围） 6-20V
• 数字IO脚 14 (其中6路作为PWM输出）
• 模拟输入脚 6
• IO脚直流电流 40 mA
• 3.3V脚直流电流 50 mA
• Flash Memory 32 KB （ATmega328，其中0.5 KB 用于 bootloader）
• SRAM 2 KB （ATmega328）
• EEPROM 1 KB （ATmega328）
• 工作时钟 16 MHz

3.2 Arduino MEGA

    Arduino Mega 是一个增强型的Arduino 控制器，相对于UNO，它提供了更多的输入/输出接口，可以控制更多的设备，以及拥有更大的程序空间和内存，是完成较大型项目的较好选择。

• 控制器 ATmega2560
• 工作电压 5V
• 输入电压（推荐） 7-12V
• 输入电压（限制） 6-20V
• 数字I/0口 54 (含15路PWM输出)
• 模拟输入口 16
• 每个I/0口直流电流 40 mA
• 3.3v口直流电流 50 mA
• 闪存（Flash Memory） 256 KB（其中8 KB用作bootloader）
• 静态存储器（SRAM） 8 KB
• EEPROM 4 KB
• 时钟 16 MHz

3.3 Arduino Leonardo

    Arduino Leonardo 使用集成了USB功能的AVR单片机作为主控芯片，具备其他型号Arduino控制器的所有功能之外还可以轻松模拟USB键盘/鼠标等USB设备。

• 微控制器 ATmega32u4
• 工作电压 5V
• 输入电压（推荐） 7-12V
• 输入电压（限制） 6-20V
• 数字I/O引脚 20
• PWM通道 7
• 模拟输入通道 12
• 每个I/O直流输出能力 40毫安
• 3.3V端口输出能力 50毫安
• Flash 32 KB（ATmega32u4）其中4 KB由引导程序使用
• SRAM 2.5 KB（ATmega32u4）
• EEPROM 1 KB（ATmega32u4）
• 时钟速度 16MHz

3.4 Arduino Due

    Arduino Due 突破性使用了32位的ARM Cortex-M3作为主控芯片。它集成了多种外设，有着其他Arduino板无法比拟的性能，是目前最为强大的Arduino控制器。

• 微控制器 AT91SAM3X8E
• 工作电压 Voltage 3.3V
• 输入电压（推荐） 7-12V
• 输入电压（限制） 6-20V
• 数字I/O引脚 54 (其中12路PWM输出)
• 模拟输入通道 Pins 12
• 模拟输出通道 Pins 2 (DAC)
• IO口总输出电流 130 mA
• 3.3V端口输出能力 800 mA
• 5V端口输出能力 800 mA
• Flash 512 KB （所有空间都可以储存用户程序）
• SRAM 96 KB (两个部分: 64KB and 32KB)
• 时钟速率 84 MHz

3.5 小型化的Arduino

    常见小型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，最大的不同是没有电源插座以及USB接口是Mini-B型插座。

• 处理器 ATmega168 or ATmega328
• 工作电压 5V
• 输入电压（推荐） 7-12V
• 输入电压（范围） 6-20V
• 数字IO脚 14 (其中6路作为PWM输出）
• 模拟输入脚 6
• IO脚直流电流 40 mA
• Flash Memory 16 or 32 KB （其中2 KB 用于 bootloader）
• SRAM 1 KB or 2 KB
• EEPROM 0.5 KB or 1 KB （ATmega328）
• FT232RL FTDI USB接口芯片
• 工作时钟 16 MHz

3.5.2 Arduino LilyPad

    Arduino 一个特殊版本，是为可穿戴设备和电子纺织品而开发的。
    Arduino LilyPad可以通过USB连接或者外部电源供电，电压可从2.7V到5.5V，需要注意Arduino LilyPad没有保护电路，输入电压不能正负接反也不能超过阀值。

• 处理器 ATmega168 or ATmega328
• 工作电压 2.7V-5.5V
• 输入电压 2.7V-5.5V
• 数字IO脚 14 (其中6路作为PWM输出）
• 模拟输入脚 6
• IO脚直流电流 40 mA
• 3.3V脚直流电流 50 mA
• Flash Memory 16 KB （ATmega168，其中2 KB 用于 bootloader）
• SRAM 1 KB
• EEPROM 0.5 KB
• 工作时钟 8 MHz

3.5.3 Arduino Mini

    Arduino Mini是Arduino 的最简洁微型版本，可以插在面包板上，适用于对尺寸要求严苛的场合。
    Arduino MIni必须外接扩展板才能够下载程序。

• 处理器 ATmega328
• 工作电压 5V
• 输入电压 7-9V
• 输入充电电压 3.7-7V
• 数字IO脚 14 (其中6路作为PWM输出）
• 模拟输入脚 8
• IO脚直流电流 40 mA
• Flash Memory 32 KB （其中2 KB 用于 bootloader）
• SRAM 2 KB
• EEPROM 1 KB
• 工作时钟 16 MHz

4.第一行代码

    博主这里不交大家安装ArduinoIDE，请自行到Arduino官网下载最新版本，目前是1.8.9版本。当你在Arduino IDE上新增项目，默认是以下代码：

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

    会发现，Arduino的程序结构与传统的c程序结构有所不同——Arduino程序中没有main函数。其实并不是Arduino程序中没有main函数，而是main函数的定义隐藏在了Arduino的核心库文件中。在进行Arduino开发中不直接操作main函数，而是使用setup和loop这两个函数。

4.1 setup（）

    Arduino控制器通电或者复位后，就会开始执行Arduino的初始化配置（IO口 串口等）;

4.2 loop（）

    setup函数执行完毕后，Arduino会接着执行loop（）函数中的程序。而loop函数是一个死循环，其中的程序会不断地重复运行。通常在loop函数中完成程序的主要功能，如驱动各种模块和采集数据等。
    所以，这个模型应该是这样的:

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

    这样就满足c的程序结构了。

5.总结

    本篇主要讲解常用的Arduino板子以及它们的硬件特性，读者可以根据自己的实际情况购买学习，博主建议初学者可以入手Mega板子，性价比高。