- 導(dǎo)語 -
本次Arduino技術(shù)專題分為五大篇章,基礎(chǔ)篇介紹Arduino的基礎(chǔ)知識與相關(guān)功能;教程篇提供了熱門教程內(nèi)容,設(shè)計篇收集了大量以Arduino為基礎(chǔ)的優(yōu)秀設(shè)計方案,DIY篇匯總了大量創(chuàng)意十足的Arduino DIY作品,評測篇總結(jié)了一些主流產(chǎn)品的評測信息。希望大家可以通過這五大篇章的內(nèi)容充分了解Arduino平臺,為學(xué)習(xí)Arduino知識助一把力。
- Arduino 平臺之基礎(chǔ)篇 -
1. 什么是Arduino ?
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Arduino是一個比你的臺式電腦更能夠用來感應(yīng)和控制現(xiàn)實物理世界的一套工具。 它由一個基于簡易單片機(jī)并且開放源碼的計算機(jī)平臺,和一套為Arduino板編寫程序 的開發(fā)環(huán)境組成。
Arduino可以用來開發(fā)交互產(chǎn)品,比如它可以讀取大量的開關(guān)和傳感器信號,并且可以控制 各式各樣的電燈、電機(jī)和其他物理設(shè)備。Arduino項目可以是單獨的,也可以在運行時和 你電腦中運行的程序(例如:Flash,Processing,MaxMSP)進(jìn)行通訊。Arduino板你可以 選擇自己去手動組裝或是購買已經(jīng)組裝好的;Arduino開源的IDE可以免費下載得到。
Arduino的編程語言就像似在對一個類似于物理的計算平臺進(jìn)行相應(yīng)的連線,它基于處理多媒體的編程環(huán)境。
2. Arduino的由來
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Massimo Banzi之前是意大利Ivrea一家高科技設(shè)計學(xué)校的老師。他的學(xué)生們經(jīng)常抱怨找不到便宜好用的微控制器。 2005年冬天, Massimo Banzi跟David Cuartielles討論了這個問題。 David Cuartielles是一個西班牙籍晶片工程師,當(dāng)時在這所學(xué)校做訪問學(xué)者。兩人決定設(shè)計自己的電路板,并引入了Banzi的學(xué)生David Mellis為電路板設(shè)計編程語言。兩天以后,David Mellis就寫出了程式碼。又過了三天,電路板就完工了。Massimo Banzi喜歡去一家名叫di Re Arduino的酒吧,該酒吧是以1000年前意大利國王Arduin的名字命名的。為了紀(jì)念這個地方,他將這塊電路板命名為Arduino。
3.為什么要使用Arduino?
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有很多的單片機(jī)和單片機(jī)平臺都適合用做交互式系統(tǒng)的設(shè)計。例如:Parallax Basic Stamp, Netmedia's BX-24,Phidgets,MIT's Handyboard 和其它等等提供類似功能的。 所有這些工具,你都不需要去關(guān)心單片機(jī)編程繁瑣的細(xì)節(jié),提供給你的是一套容易使用的工具包。 Arduino同樣也簡化了同單片機(jī)工作的流程,但同其它系統(tǒng)相比Arduino在很多地方更具有優(yōu)越性, 特別適合老師,學(xué)生和一些業(yè)余愛好者們使用:
·便宜·跨平臺·簡易的編程環(huán)境·軟件開源并可擴(kuò)展·硬件開源并可擴(kuò)展
4.Arduino功能特點
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Arduino在開發(fā)之初,就明確了其應(yīng)用環(huán)境,設(shè)計了開源開放的平臺,便于對其進(jìn)行二次開發(fā)。Arduino的主要功能特點如下:
開放源代碼的電路圖設(shè)計。程序開發(fā)接口免費下載,也可依需求自己修改。
使用低價格的微處理控制器(ATmega8或ATmega128)?梢圆捎肬SB接口供電,不需外接電源,也可以使用外部9VDC輸入。
支持ISP線上燒入器,將Bootloader固件燒入芯片。Arduino控制器內(nèi)帶Bootloader程序,是系統(tǒng)上電后運行的第一段代碼,就好比PC機(jī)BIOS中的程序,啟動就進(jìn)行自檢,配置端口等等,當(dāng)然,單片機(jī)是靠燒寫熔絲位來設(shè)定上電從boot區(qū)啟動的,使用這個程序就可以直接把從串口發(fā)來的程序存放到flash區(qū)中。所以,使用Arduino編譯環(huán)境下載程序時,就先讓單片機(jī)復(fù)位,啟動Boodoader程序引導(dǎo)串口發(fā)過來的程序順利寫入flash區(qū)中,flash可以重復(fù)燒寫,因此想更新軟件非常方便。有了Bootloader之后,可以通過串口或者USB to RS232線更新固件。
可依據(jù)官方提供的PCB和SCH電路圖,簡化Arduino模組,完成獨立運作的微處理控制。
可簡單地與傳感器,各式各樣的電子元件連接,如紅外線、超音波、熱敏電阻、光敏電阻、伺服馬達(dá)等。
支持多樣的互動程序,如Flash,Max/MSP,VVVV,PurEDAta,C,Processin等。使用低價格的微處理控制器。
應(yīng)用方面,利用Arduino,突破以往只能使用鼠標(biāo)、鍵盤、CCD等輸入的裝置的互動內(nèi)容,可以更簡單地達(dá)成單人或多人游戲互動。Arduino的功能特點,使其得到了越來越廣泛的應(yīng)用。
5. Arduino的基本結(jié)構(gòu)
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Arduino系統(tǒng)針對不同的應(yīng)用環(huán)境還開發(fā)了不同的版本,文中以"Arduino DuEMIlanove"版本為例介紹,該版本于2009年開發(fā),基于ATm ega328微控制器板,能自動選擇何種供電,直接將它用USB線連上計算機(jī)或者用一個電源適配器給它供電,就可以開始使用。
1個9V DC輸入,為Arduino板提供外部電源輸出,使Arduino控制板具有能夠驅(qū)動舵機(jī)等大功率外部設(shè)備的能力;
1個USB口,通過該口連接到計算機(jī),由Arduino的IDE將用戶編寫好的控制程序上傳到控制板中,同時還可以通過該口為電路板供電,驅(qū)動小功率的外部設(shè)備;
14個數(shù)字輸入/輸出端,其中端口0(RX)和1(TX)分別連接主控芯片的串行引腳,用來接收和發(fā)送TTL串行數(shù)據(jù)。其中端口2、3可以接收外部信號,實現(xiàn)外部中斷功能;端口3、5、6、9、10、11作為PWM端口,可用于電機(jī)PWM調(diào)速[5]或音樂播放;端口10(SS)、11(MOSI)、12(MISO)和13(SCK)在SPI模塊庫的支持下,可以提供SPI通信模式;端口13內(nèi)部連接了一個LED指示燈,隨著13腳上電平的高低變化,實現(xiàn)開啟和關(guān)閉;
6個模擬輸入/輸出端,其中端口4(SDA)和端口5(SCL)端口可以實現(xiàn)I2C通信;
1個5 V DC輸出和1個3.3 V DC輸出,可為其它電路提高3.3 V和5 V直流電源; 1個復(fù)位接口。
- Arduino 平臺之教程篇 -
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Arduino做為一款微控制器,最大的優(yōu)點就是擁有豐富的接口、簡便的編程環(huán)境并且提供了極高的自由度和可拓展性。
這樣的優(yōu)點使得大量優(yōu)秀的DIYER在Arduino上將自己新奇的創(chuàng)意進(jìn)行實現(xiàn),誕生了許多有趣的DIY產(chǎn)品
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