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arduino uno r3单片机封装图_随讲单片机与Arduino

    我相信所有嵌入式和创客DIY的人都对Arduino有所了解,但是Arduino到底是什么?Arduino和单片机的关系是什么?这篇就来好好说说,让刚接触的人有一些了解。

一、初识Arduino

    Arduino是一款火遍全球的开源电子原型平台。创客和电子科技爱好者可以发挥自己无穷的想象力与创造力,结合Arduino与各种传感器,设计开发出各种有趣好玩或实用的作品。Arduino平台的基础其实就是AVR指令集的单片机。

1、什么是单片机?

    官方的解释里单片机就是一台能够工作的计算机包含以下几个部份:中央处理单元CPU(进行运算、控制)、随机存储器RAM(数据存储)、存储器ROM(程序存储)、输入/输出设备I/O(串行口、并行输出口等)。在个人计算机(PC)上这些部份被分成若干块芯片,安装在一个被称之为主板的印刷线路板上。而在单片机中,这些部份全部被做到一块集成电路芯片中了,所以就称为单片(单芯片)机,而且有一些单片机中除了上述部份外,还集成了其它部份如模拟量/数字量转换(A/D)和数字量/模拟量转换(D/A)等。目前为止最常用的就是51单片机和32单片机。

2、单片机有什么用?

    单片机的使用领域已十分广泛,如仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。各种产品一旦用上了单片机,就能起到使产品升级换代的功效,常在产品名称前冠以形容词——“智能型”,如智能型洗衣机等。目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。

3、什么是Arduino?

    Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。包含硬件(各种型号的Arduino板)和软件(ArduinoIDE)。由一个欧洲开发团队于2005年冬季开发。其成员包括Massimo Banzi、David Cuartielles、Tom Igoe、Gianluca Martino、David Mellis和Nicholas Zambetti等。

    它构建于开放原始码simple I/O介面版,并且具有使用类似Java、C语言的Processing/Wiring开发环境。主要包含两个的部分:硬件部分是可以用来做电路连接的Arduino电路板;另外一个则是Arduino IDE,你的计算机中的程序开发环境。你只要在IDE中编写程序代码,将程序上传到Arduino电路板后,程序便会告诉Arduino电路板要做些什么了。

    Arduino能通过各种各样的传感器来感知环境,通过控制灯光、马达和其他的装置来反馈、影响环境。板子上的微控制器可以通过Arduino的编程语言来编写程序,编译成二进制文件,收录进微控制器。基于Arduino的项目,可以只包含Arduino,还可以包含Arduino和其他一些在PC上运行的软件,他们之间进行通信 (比如 Flash, Processing, MaxMSP)来实现。

二、Arduino种类

    因为目前Arduino行业的火爆,导致各种开发板让人看得头昏眼花。这里我就来简单的讲解几种Arduino开发板。

    要区分这么多板子,挑选合适的Arduino,主要看以下三个方面:性能、特性以及尺寸。

    首先看性能。即处理器内存、时钟频率以及位宽。硬件处理能力通常完全取决于这块板子的芯片,同时芯片也限制了能够运行的软件。

    其次看特性。包括所有板子上除微处理器之外的所有东西,例如输入/输出针脚,集成元器件(按钮、LED、电机驱动等)以及可用接口的种类和数量(USB、以太网等)。

    最后看尺寸。由于项目性质不同,其留给电子部分的体积和重量也大相径庭。

以下就是我认为最常见的几种开发板。

1.Arduino Uno

处理器: ATmega328 (8位 CPU, 16MHz 时钟频率, 2KB SRAM, 32KB 闪存)

特性: 14 个数字 I/O 口, 6 个模拟输入口, 可更换处理器设计

尺寸: 75 x 55mm

价格:适中

arduino uno r3单片机封装图_随讲单片机与Arduino

2.Arduino Leonardo

处理器: ATmega32u4 (8位 CPU, 16MHz 时钟频率, 2.5KB SRAM, 32KB 闪存)

特性: 20 个数字 I/O 口, 其中12 个可作为模拟口, 原生支持USB

尺寸: 75 x 55mm

价格: 适中

arduino uno r3单片机封装图_随讲单片机与Arduino

3.Arduino nano

Arduino Nano 是一款小巧的,可以在面包板使用的CPU,ATmega328P产品。提供与UNO板子一样的外部连接特性,并且也具有外部的插脚接口。UNO是意大利语,是一的意思,即Arduino UNO是Arduino的第一个控制板子。Arduino Nano字面翻译Nano是侏儒的意思,即是一个个头很小的板子。

价格:适中

arduino uno r3单片机封装图_随讲单片机与Arduino

4. Arduino Mega 2560

Arduino Mega 2560是基于ATmega2560的微控制板,有54路数字输入/输出端口(其中15个可以作为PWM输出),16路模拟输入端口,4路UART串口,16MHz的晶振,USB连接口,电池接口,ICSP头和复位按钮。简单地用USB连接电脑或者用交直流变压器就能使用。Mega 2560 是Arduino Mega系列的升级版。Mega 2560与之前的板子(最大)不同在于:它没用FTDI USB-to-serial驱动芯片,而是用ATmega16U2编程作为USB-to-serial传输器(V1版本使用8U2)。

价格:略高

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三、Arduino编译环境下载安装

1.安装包下载(推荐)

下载地址:https://download.csdn.net/download/qq_44629109/12691404

2.官网下载

下载地址:

2.认识Arduino IDE

我们先简单认识一下Arduino的这个编译器,以后可是要经常和它打交道的。

https://www.arduino.cc/en/Main/Software

安装的过程,基本上都一路“Next”下去就行了,很容易。

四、认识Arduino IDE

    本次举例的项目就是在Arduino UNO板上点亮13号引脚的LED灯,然后一秒闪一秒灭,做出一个闪烁的点灯程序。初学者建议Arduino UNO型号的控制板因为比较稳定,而且按照上面步骤也已经部署好了Arduino开发环境,安装好USB驱动。

1.连接Arduino控制板和电脑

将USB线一端插在Arduino控制板上,一端插在电脑的USB接口上。(注意:独立工作时Arduino控制板既可以选择从USB供电, 也可以选择用充电宝或电源适配器供电)

连接Arduino控制板和电脑

打开Arudino IDE,就会出现Arduino IDE的编辑界面

arduino uno r3单片机封装图_随讲单片机与Arduino

2.认识Arduino IDE

我们先简单认识一下Arduino的这个编译器,以后可是要经常和它打交道的。

arduino uno r3单片机封装图_随讲单片机与Arduino

    Arduino IDE是Arduino产品的软件编辑环境。简单的说就是用来写代码、下载代码的地方。

    任何的Arduino产品都需要下载代码后才能运作。

    我们所搭建的硬件电路是辅助代码来完成的,两者是缺一不可的。如同人通过大脑来控制肢体活动是一个道理。如果代码就是大脑的话,外围硬件就是肢体,肢体的活动取决于大脑,所以硬件实现取决于代码。

    Arduino IDE基本的功能区已经在上面标示出来了,上图大部分的白色区域就是代码的编辑区,用来输入代码的。注意,输入代码时,要切换到英文输入法的模式。下面黑色的区域是消息提示区,会显示编译或者下载是否通过。

3.下载一个点灯程序

UNO板上P13上有一个LED,这段测试代码就是让这个LED灯闪烁。

void setup() {  pinMode(13, OUTPUT);}void loop() {  digitalWrite(13, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)  delay(1000);                       // wait for a second  digitalWrite(13, LOW);    // turn the LED off by making the voltage LOW  delay(1000);                       // wait for a second  }
           

    程序在下载之前,我们还要先告诉Arduino IDE,我们用的是什么板子以及相应的串口是哪个。

4.设置板卡型号

Arduino包括多种版本的主控器,其中比较常见的是Uno、nano、Leonardo以及Mega系列的控制器。

在板子一栏,你需要根据自己选择的主控硬件的固件类型来选择板卡。(样例中选用的以Uno为bootloader的控制器) 工具 > 板卡 > Arduino Uno

arduino uno r3单片机封装图_随讲单片机与Arduino

并且要设置串口,工具 > 串口 > xx,这里的xx要和我们电脑设备管理器中看到的一致。

5. 编译上传

arduino uno r3单片机封装图_随讲单片机与Arduino

上传完毕,不出意外,我们就能在板子上直观地看到程序运行的效果了:

Adruino Uno板上13号引脚的LED灯在闪烁。

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