6 Arduino 极客的玩具

6 Arduino

6.1 极客的玩具

Arduino,是一个开放源代码的单芯片微电脑,它使用了Atmel AVR单片机,采用了基于开放源代码的软硬件平台,构建于开放源代码 simple I/O 接口板,并且具有使用类似Java,C 语言的Processing/Wiring开发环境。

Arduino开发板封装了常用的库到开发环境中,可以让用户在开发产品时,将主要注意力放置于所需要实现的功能上,而不是开发的过程中。在为Arduino写串口程序时,我们只需要用Serial.begin(9600)以9600的速率初始化串口,而在往串口发送数据时,可以用Serial.write('1')的方式向串口发送字串'1'。

Arduino的出现很大程度上降低了电子制作的难度,初学者甚至不懂编程也可以上手Arduino,这也是它的魅力所在。

6.2 硬件熟悉

为了满足各种需求,Arduino团队设计了很多款开发板,如UNO、Pro mini、Mega2560、Due、Leonardo、Yún、Pro、Fio、Nano等十几种 开发板和扩展板。最适合初学者的一款是Arduino UNO 。下图是Arduino UNO 的外观图:

UNO

注:后面的程序也是基于Arduino UNO开发板来讲解。

6.3 开发环境

Arduino

开发环境如上图,十分简洁,编写代码需要知道两个基本的函数:

void setup(){

}

void loop(){

}

setup()函数用于初始化(如GPIO初始化,串口初始化,定时器初始化等)特点是只执行一次;loop()函数是一个死循环,可以看做C语言的while(1)函数。

6.4 点亮一个LED

对初学者来说,点亮led已成为入门必修课,使用Arduino控制led十分简单,并且很容易理解。 使用到的函数:

  • pinMode(pin,mode)
  • digitalWrite(pin,value)

上一段代码分析:

int led=13; 

void setup()
{
    pinMode(led,OUTPUT);
}
void loop()
{
    digitalWrite(led,HIGH);
    delay(1000);
    digitalWrite(led,LOW);
    delay(1000);
}

该程序实现Arduino单片机13号引脚以1S时间电平翻转,如果外接一个led,就可以看到led以1S的间隔闪烁;函数pinMode()有两个参数pin、value,pin参数用来指定引脚号,本程序中设置为13号引脚,mode用于设置引脚模式,有三个值:

  • INPUT
  • OUTPUT
  • INPUT_PULLUP

    表示让某一个IO引脚作输入,反之,

    • OUTPUT则使一个IO引脚做输出
    • INPUT_PULLUP则配置一个IO引脚具有上拉输入功能(上拉电阻的目的是为了保证在无信号输入时输入端的电平为高电平),从英文意思也能很直观的看出来。

理解了pinMode()函数,digitalWrite()就很容易理解啦,value的取值有两个HIGHLOW,HIGH表示让某一个引脚输出高电平,反之,LOW则使某一个引脚输出低电平。 程序中还是用到delay(ms)函数,它表示延时多少毫秒,例如延时500 ms ,直接调用delay(500);就可以了。

如果你仔细查看我的描述,你会发现我没有讲13号引脚怎么来的,是这样的:Arduino团队为了简化对引脚描述,对每个引脚都进行了编号,以UNO开发板为例,可以发现开发板排座的附近有对应的白颜色的数字,那便是所有的引脚编号,A0~A5是6路ADC输入引脚,0-13表示13路基本IO,数字前面的~表示该引脚具有PWM功能。如果要使用某一引脚,只需要知道引脚编号就可编写相应代码进行操作。

例如digitalWrite(2,LOW)表示向2号引脚输出低电平。其他操作类似,是不是so easy ^-^ !

6.5 串口通信

使用到的基本函数:

  • Serial.begin()
  • Serial.write()
  • Serial.read()
  • Serial.available()

在此项目中需要使用串口,Arduino串口初始化使用Serial.begin(9600);,其传输波特率为9600,其他波特率也行,函数位于setup()中,之后可以使用Serial.read()Serial.write()读入一个字符,输出一个字符,使用Serial.print()输出字符串.代码如下:

char ch='1';
void setup()
{
    Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
    Serial.write(ch);
    while(1)
    {
        if(Serial.available())    
        {
            ch = Serial.read();
            Serial.print(ch);
        }
    }
}

以上程序实现字符的输出(Serial.write(),Serial.print())和读入(Serial.read())。如果需要了解更多,可以参考:Arduino官网

6.5.1 关于Arduino Setup()

如果你对Arduino的Setup很疑惑的话,可以看看这里。下面Arduino源码目录中的main函数:

#include <Arduino.h>

int main(void)
{
    init();
    setup();        
    for (;;) {
        loop();
        if (serialEventRun) serialEventRun();
    }
    return 0;
}

图像说明文字