- Arduino项目开发：智能家居
- 李永华
- 1871字
- 2021-04-02 01:13:27
1.3 Arduino软件开发平台
本节主要介绍Arduino开发环境的特点及使用方法，包括Arduino开发环境的安装，以及简单的硬件系统与软件调试方法。
1.3.1 Arduino平台特点
作为目前最流行的开源硬件开发平台，Arduino具有非常多的优点，正是这些优点使得Arduino平台得以广泛地应用，包括：
（1）开放源代码的电路图设计和程序开发界面，可免费下载，根据需求自己修改；Arduino可使用ICSP线上烧录器，将Bootloader烧入新的IC芯片；也可依据官方电路图，简化Arduino模组，完成独立运作的微处理控制。
（2）能够与传感器或各式各样的电子元件连接（如红外线、超声波、热敏电阻、光敏电阻、伺服电机等）；支持多样的互动程序，如Flash、Max/Msp、VVVV、PD、C、Processing等；使用低价格的微处理控制器；USB接口无须外接电源；可提供9V直流电源输入以及多样化的Arduino扩展模块。
（3）在应用方面，通过各种各样的传感器来感知环境、控制灯光、直流电机和其他装置来反馈并影响环境；可以方便地连接以太网扩展模块进行网络传输，使用蓝牙传输、WiFi传输、无线摄像头控制等多种应用。
1.3.2 Arduino IDE的安装
Arduino IDE是Arduino开放源代码的集成开发环境。它的界面友好，语法简单且方便下载程序，这使得Arduino的程序开发变得非常便捷。作为一款开放源代码的软件，Arduino IDE也是由Java、Processing、AVR-GCC等开放源代码的软件写成的。Arduino IDE的另一个特点是跨平台的兼容性，适用于Windows、Mac OS X以及Linux。2011年11月30日，Arduino官方正式发布了Arduino 1.0版本，可以下载不同操作系统的压缩包，也可以在GitHub上下载源代码重新编译自己的Arduino IDE。安装过程如下：
（1）从Arduino官网下载最新版本IDE，下载界面如图1-13所示。在下载界面选择适合自己计算机操作系统的安装包。这里以64位Windows 7系统中的安装过程为例进行介绍。
图1-13 Arduino下载界面
（2）双击EXE文件选择安装，弹出如图1-14所示的界面。单击“是”按钮，弹出如图1-15所示的界面。
图1-14 Arduino安装界面
图1-15 Arduino协议界面
（3）单击I Agree按钮同意协议，弹出如图1-16所示的界面。
图1-16 Arduino选择安装组件
（4）选择需要安装的组件，单击Next按钮，弹出如图1-17所示的界面。
图1-17 Arduino选择安装位置
（5）选择安装位置，单击Install按钮，弹出如图1-18所示的界面。
图1-18 Arduino安装过程
（6）安装USB驱动，如图1-19所示。
图1-19 Arduino安装USB驱动
（7）安装完成，如图1-20所示。
图1-20 Arduino安装完成
（8）进入Arduino IDE开发界面，如图1-21所示。
图1-21 Arduino IDE开发界面
1.3.3 Arduino IDE的使用
首次使用Arduino IDE时，需要将Arduino开发板通过USB线连接到计算机，计算机会为Arduino开发板安装驱动程序，并分配相应的COM端口，如COM1、COM2等。不同的计算机和系统分配的COM端口是不一样的，所以安装完毕要在计算机的硬件管理中查看Arduino开发板被分配到了哪个COM端口。这个端口就是计算机与Arduino开发板的通信端口。
Arduino开发板的驱动安装完毕，需要在Arduino IDE中设置相应的端口和开发板类型。方法如下：Arduino集成开发环境启动后，在菜单栏中选择“工具”→“端口”命令，进行端口设置，设置为计算机硬件管理中分配的端口；然后，在菜单栏中选择“工具”→“开发板”命令，选择Arduino开发板的类型，如UNO、DUE、YUN等前面介绍过的开发板。这样，计算机就可以与开发板进行通信。工具栏显示的功能如图1-22所示。
图1-22 Arduino IDE的工具栏功能
在Arduino IDE中带有很多种示例，包括基本的、数字的、模拟的、控制的、通信的、传感器的、字符串的、存储卡的、音频的、网络多种示例。下面介绍最简单、具有代表性的例子——Blink，以便于读者快速熟悉Arduino IDE，进而开发出新的产品。
在菜单栏中选择“文件”→“示例”→01Basic→Blink命令，这时在主编辑窗口会出现可以编辑的程序。这个Blink范例程序的功能是控制LED的亮灭。在Arduino编译环境中，是以C/C++的风格来编写的。程序的前几行是注释行，介绍程序的作用及相关声明等；然后是变量的定义；最后是Arduino程序的两个函数，即void setup（）和void loop（）。void setup（）中的代码会在导通电源时执行一次，void loop（）中的代码会不断重复执行。由于在Arduino UNO开发板的引脚13上有LED，所以定义整型变量LED=13，用于函数的控制。另外，程序中用了一些函数，pinMode（）是设置引脚的作用为输入还是输出；delay（）是设置延迟的时间，单位为毫秒（ms）；digitalWrite（）是向LED变量写入相关的值，使得引脚13的LED电平发生变化，即HIGH或者LOW，这样LED就会根据延迟时间交替地亮灭。
完成程序编辑之后，在工具栏中找到存盘按钮，将程序进行存盘。然后，在工具栏中找到上传按钮，单击该按钮将被编辑后的程序上传到Arduino开发板中，使得开发板按照修改后的程序运行。同时，还可以单击工具栏中的串口监视器，观察串口数据的传输情况。它是非常直观、高效的调试工具。
主编辑窗口中的程序如下：
当然，目前还有其他支持Arduino的开发环境，如SonxunStudio。它是由松迅科技开发的集成开发环境，目前只支持Windows系统的Arduino系统开发，包括Windows XP以及Windows 7，使用方法与Arduino IDE大同小异。由于本书篇幅的关系，这里不再赘述。