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Arduino到底是什么?
2013-04-18 08:24:43     我来说两句 
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本文所属图书 > Arduino从基础到实践

采用Arduino进行电子制作越来越流行,在网络上可以找到很多用Arduino制作机器人、媒体互动产品、电子创意项目的案例。本书用50个项目来介绍Arduino的应用,从最基础的输入输出项目逐渐进入较高级的话题,比如Ard...  立即去当当网订购

维基百科描述:“Arduino是一块单板的微控制器和一整套的开发软件,它的硬件包含一个以Atmel AVR单片机为核心的开发板和其他各种I/O板。软件包括一个标准编程语言开发环境和在开发板上运行的烧录程序。”

考虑到Arduino主要是为业余爱好者的使用而设计的,所以它被设计成一个小型计算机的形式,它使你可以给连接到Arduino开发板上的外部输入输出器件编程(见图1-1)。Arduino就是所谓的嵌入式计算机平台,这意味着它是一个交互式系统,可以通过硬件和软件与它的环境进行互动。例如,一个简单的Arduino应用项目是在按下一个按钮时,点亮一盏小灯并保持一段时间,比如说30秒。这个例子中必须有一盏小灯和一个按钮与Arduino相连。Arduino可以一直处于等待按钮被按下的状态,一旦按钮被按下,Arduino就点亮那盏小灯并开始计时,当它计时到30秒时,Arduino熄灭小灯并且等待下一次按钮被按下。你可以将这个小项目应用在一个小壁橱中。


 

你可以把以上项目通过连上其他传感器进行扩展,如一个红外探头,当红外探头被触发时点亮那盏小灯。以上是一些使用Arduino的简单例子。

Arduino可以用于开发孤立的互动项目,也可以将它与计算机相连,形成一个网络,甚至可以与互联网相连,用来接收或发送数据并按指令做出相应的动作。换句话说,它可以发送一些来自于传感器的数据到网络,这些数据可以以图表的形式显示出来。

Arduino可以与LED、点阵显示器(见图1-2)、按钮、旋钮、小电机、温度传感器、压力传感器、距离传感器、GPS接收机、以太网卡或者其他能够输出数据或被控制的任何东西相连接。随便到互联网上浏览一下,就会获得用Arduino读取数据或者控制各类电子原件的丰富资源。

Arduino开发板由一块Atmel AVR单片机、一个晶振或振荡器(一种天然的时钟,可以以特定的频率发出时间脉冲使Arduino以正确的速度运行)和一个5V的直流电源组成。根据你所使用Arduino类型的不同,可能需要一条USB线来连接你的PC或Mac计算机,用来下载程序或接收数据。Arduino开发板引出了Atmel AVR单片机的所有I/O(输入、输出)引脚,你可以连接这些引脚到其他电路或传感器。


 

最新的Arduino开发板——Uno,不同于以前的各种Arduino开发板,它不再使用FTDI的USB到串口驱动芯片,而是把Atmega8U2编程为一个USB到串口转换器,这给它带来了一系列不同于其上代Duemilank开发板的好处。首先,Atmega芯片比FTDI芯片便宜得多,这使得整个板子的价格有所下降。第二,也是最重要的一点,它可以使USB芯片刷写开发板的固件引导程序,使Arduino在PC端显示为一个USB设备,就像一个鼠标或游戏操作杆那样。这开辟了一系列Arduino的新用途。不幸的是,使用这种USB芯片使得克隆板制造者克隆Arduino Uno的难度大大增加了。

给Arduino编程(让它做你希望它做的事情)要使用IDE(集成开发环境),它是一款免费的软件,使用它你可以用Arduino可理解的语言(类似于C语言的编程语言)开发Arduino代码。IDE使你可以编写计算机程序。这是一种一步一步解释性的语言,你可以下载编好的程序到Arduino,你的Arduino就开始解释执行这些程序,并且与连接设备互动。在Arduino世界里,程序也叫做架构。

Arduino的硬件和软件都是开放的资源,这意味着代码、图表、设计等可以被任何人自由地获得,并用它们做任何他们喜欢做的事情。因此,可以买到大量的克隆板或基于Arduino的开发板,或者可使用同一个原理图自己做一个。实际上,你可以随意购买合适的元件在面包板上或者你自己的PCB(印制电路板)上制作属于自己的Arduino,唯一需要注意的是你不能使用“Arduino”这个词,这个名字是保留给官方版Arduino的。克隆板可以以诸如Freeduino、Roboduino等名字命名。

因为设计方案是公开的资源,任何克隆板都100%兼容官方版Arduino,所以任何软件、硬件、图表等也100%兼容正宗的Arduino。

Arduino可通过其他板进行扩展,它们是一些电路板,包含了其他元件(如GPS接收机、LCD显示器、网络模块等),你可以很方便地把它们连接到Arduino开发板上以获得拓展功能。拓展板能把Arduino的引脚引到它自己的电路板上,因此在拓展板上你可以使用Arduino的每一个引脚。如果你不想用拓展板,也可以不用。你可以使用面包板、针孔板、万用板或者你自己的PCB制作完全相同的电路。本书中的大多数项目都是在面包板上制作的。

Arduino有各种各样的版本。最新版本是Arduino Uno。之前的版本中最流行的是Duenilanove(2009年意大利产),也就是你从互联网上看到的大多数项目所使用的板子。你也可以得到Arduino小型的、微型的、基于蓝牙的变种开发板。另外一个新增产品线是Arduino Mega 2560,它提供了更大的存储空间和更多的I/O引脚,这种开发板使用了一个新的烧录器,叫做Optiboot,它释放了大约1.5KB Flash存储空间,并能更快速地启动。

Arduino系列中最通用、最受欢迎的板子是Uno或它之前的版本Duenilanove。这是因为它采用一个标准的28针IC(一个完整的电路)插座来安装Arduino上的单片机。这样做的优点在于,如果要用Arduino做点事情,并想把它转化成永久的东西,不必使用相对较贵的Arduino开发板,你可以把芯片从IC插座上拿下来,并把它安装到你自己制作的电路板上。这样,你可以做一个个性的嵌入式系统。这是相当方便的。

然后多花几元钱,你可以用一个新的AVR芯片替换你的Arduino上的芯片。记得这个芯片一定要事先编好Arduino下载程序(一种软件,运行在芯片上,使它能使用Arduino IDE)。你也可以购买一块AVR芯片自己去烧写启动程序,或直接买一块已经烧好的。大多数Arduino元件供应商提供这些支持。也可通过另外一个Arduino来烧写一块芯片。关于这些事情的说明可在线找到。

如果你以“Arduino”为检索词在网上做一次搜索,你会吃惊地发现有大量的网页是关于Arduino的,很多很棒的项目是用它开发的。Arduino是一个让人着迷的东西,它能使你做任何东西,从艺术互动产品(见图1-3)到机器人。有一点学习如何进行Arduino编程及如何使它与其他元件互动的激情,再加上一点想象力,你就可以做任何你能够想到的东西了。


 

本书告诉你如何开始这项有吸引力、有创造力的爱好的必要技能。现在你已经知道Arduino是什么了,让我们坐到计算机前使用它吧!

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