第一個Arduino專案指南

概述

Arduino是一款開源軟硬體平臺，被業餘愛好者、DIY愛好者、學生和專業人士廣泛使用。由於其易用性和成本優勢，也成為我個人最喜歡的原型平臺。今天，我會詳細教您下載並安裝Arduino IDE、編寫一個LED閃爍Arduino程式、將程式上傳到Arduino板進行實現，以幫您輕鬆使用Arduino。

估計完成時間：30-45分鐘

所需元件和裝置

Arduino研發板（Uno、Nano、Mega等）
LED
電阻
麵包板
跳線
電腦，連接互聯網

安裝 Arduino IDE
搭建電路
編寫Arduino程式
上傳Arduino程式，點亮LED
附件：Arduino代碼

1) 安裝 Arduino IDE

Arduino IDE是Arduino的開源軟體整合式研發環境。該款IDE包含了軟體發展的所有必要工具。要使用Arduino研發板，您需要下載Arduino IDE，使用該IDE編輯您的原始程式碼，然後將代碼上傳至研發板。Windows、Mac和Linux系統都可以安裝Arduino IDE。

您可以在這裡下載最新版的Arduino IDE： https://www.arduino.cc/en/Main/Software

請下載程式，並按照必要的安裝步驟安裝到您的電腦上。

2) 搭建電路

需要搭建的電路非常簡單。我使用麵包板來搭建這個電路。您可以將元件焊接在一起，也可以利用原型板為您的Arduino製作一塊研發板。搭建電路之前，我喜歡先用Fritzing繪製我的電路原理圖（圖1：Fritzing原理圖）。Fritzing是一款開源原理圖設計和PCB佈線軟體。Fritzing的下載位址如下： http://fritzing.org/home/。

圖1：Fritzing原理圖

LED和電阻應串聯在數位I/O引腳3和接地引腳之間（圖2：Arduino電路板連接）。電阻的作用是限制流過LED的電流，並應根據您的LED進行相應調整，以防止電流過大將LED燒壞。

圖2：Arduino電路板連接

圖3：面板上的LED和電阻

3) 編寫Arduino程式

Arduino IDE安裝成功之後，我們就可以開始編寫代碼了。Arduino的原始程式碼檔稱為Sketch（草擬程式）。Arduino程式設計語言基於C/C++，而且非常相似。打開Arduino IDE，螢幕上會出現一個新的空白程式（圖4：新Arduino程式）。

圖4：新Arduino程式

Arduino程式分為兩個部分：a) 設定和b) 迴圈。我喜歡為我的所有原始程式碼添加一個頭檔，描述代碼的標題、日期、說明和版本（如有必要）（圖5：原始程式碼標頭檔）。

圖5：原始程式碼標頭檔

下一步應包含任何必要的程式館，但是我們的代碼不使用任何程式館，因此我們可以跳過這一步。

接下來，我們編寫全域變數定義。這一步並不是必須的。但是，在處理更複雜的代碼時，這種定義可以簡化代碼並使得程式編輯更加容易。定義一個變數時，其實是為變數分配一個值。在本例中，我將Arduino Uno上的數位I/O引腳3定義為LED輸出引腳（圖6：LED引腳定義）。

如果將來我想改變LED的輸出引腳，那麼我只需改變這個定義即可，不必更改任何其他代碼。

圖6：LED引腳定義

代碼的設定部分是進行必要軟硬體配置的地方。這部分代碼只運行一次。我們想驅動LED，因此我們應將LED所連的數位I/O引腳配置為輸出引腳（圖7：引腳配置）。

圖7：引腳配置

現在我們已經完成了Arduino的設定，可以編寫代碼的主體了。編寫的代碼應位於迴圈部分中，系統上電後會一直重複執行，除非另有說明或直到Arduino電源斷開後才會停止。

為了每秒閃爍一次LED，我們編寫以下命令（圖8：LED閃爍迴圈）：
1) 點亮LED
2) 等待0.5秒（500毫秒）
3) 熄滅LED
4) 等待0.5秒
5) 重複

由於我們編寫的代碼位於迴圈函數中，因此Arduino會自動重複執行這些代碼。

圖8：LED閃爍迴圈

4) 上傳Arduino程式

用USB電纜將Arduino研發板連至電腦。連接Arduino後，請按照以下步驟上傳程式：

1) 選擇目標板（圖9：目標板選擇）

目標板選擇會告訴Arduino IDE您要上傳的Arduino研發板。
注：如果您的研發板不是Arduino Uno，那麼請選擇您的研發板對應的型號。

圖9：目標板選擇

2) 選擇電路板連接的串口（圖10：串口連接）

注：在Windows系統上，串口通常是一個COM埠。

圖10：串口連接

3) 按下“上傳”按鈕將程式上傳到Arduino（圖11：上傳按鈕位置）

圖11：上傳按鈕位置

祝賀您！現在您的LED應該每秒閃爍一次（圖12：LED熄滅，圖13：LED點亮）。您剛剛安裝了Arduino IDE，並用它成功編寫並上傳了您的第一個Arduino程式。

圖12：LED熄滅

圖13：LED點亮

5) 附件：Arduino代碼

/*       Project: LED_Blink 
 *       Written by:Chris Marella  
 *       Date: January 4, 2017
 *       Description: The following code will flash an LED on and off.  
*/

//Pin Definitions
const int LED = 3;  //define digital pin 3 as LED output

void setup() {
  
  //Pin Configurations
  pinMode(LED, OUTPUT); //configure the LED pin as an Output
  
}

void loop() {
  
  //Flash a LED on and off every second
  digitalWrite(LED, HIGH);  //Turn LED on for 1/2 a second
  delay(500);
  digitalWrite(LED, LOW);   //Turn LED off for 1/2 a second
  delay(500);

}

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/* Project: LED_Blink

* Written by:Chris Marella

* Date: January 4, 2017

* Description: The following code will flash an LED on and off.

*/

//Pin Definitions

const int LED = 3; //define digital pin 3 as LED output

void setup() {

//Pin Configurations

pinMode(LED, OUTPUT); //configure the LED pin as an Output

}

void loop() {

//Flash a LED on and off every second

digitalWrite(LED, HIGH); //Turn LED on for 1/2 a second

delay(500);

digitalWrite(LED, LOW); //Turn LED off for 1/2 a second