初识Arduino

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Arduino自2005年推出以来，广受好评，如今已成为最热门的开源硬件之一。在全球最大的开源社区Github上，Arduino已经成为了一个语言分类；而IEEE发布的2017年编程语言流行程度排行榜上，Arduino成为了仅次于C/C++的嵌入式编程语言；近年来，国内各大高校，甚至中小学都开始使用Arduino开展教学工作。Arduino的热门程度可见一斑。



什么是Arduino

在回答Arduino是什么之前，让先来看看几个基于Arduino开发的项目。

温湿度计。该设备上有温湿度传感器，可以测量出环境温湿度信息，还带有时钟芯片，可以记录时间信息，这些信息都通过设备上的显示屏呈现。其测量到温湿度历史数据，可以通过网络连接存储到云端服务器，方便日后查看历史信息。

智能电灯。该设备使用WiFi连接到网络，通过App可以远程控制其开关、设定开关时间、调整灯光亮度、色温等，还可以连接语音助手，通过语音控制其状态。

教育机器人。是一款用于教育领域的机器人，由Camilo设计，其中包含Arduino控制板、超声波传感器和舵机，可以通过编程让其做出不同的动作，还可以通过其中的超声波传感器与之交互。

无人机控制器。ArduPilot是基于Arduino开发的无人机控制系统，是目前最强大的基于惯性导航的开源飞行控制器之一。集成有陀螺仪、加速度传感器、电子罗盘传感器、大气压传感器、GPS等部件。

图1-x为使用ArduPilot制作的四轴飞行器。

微型卫星。ArduSat是美国加州的NanoSatisfi团队在众筹网站Kickstarter上推出的Arduino制作的微型人造卫星项目（见图1-4），目的是让任何人都可以用更低的成本从事有关宇宙的研究。
它只有10立方厘米大小，将会以音速18倍的速度围绕地球飞行，并配备照相机和多达25种的感应器，搭载的感应器包括电磁波测定装置、分光器、振动传感器、光传感器、GPS、盖革计数器、陀螺仪、磁场传感器、二氧化碳检测传感器等等。

Arduino并不仅仅是一块小小的电路板，而是一个开放的电子开发平台。它包含了硬件——电路板、软件——开发环境，还有许许多多开发者、使用者创造的代码、程序、电路、项目。

Arduino抛开了传统硬件开发的复杂操作，不需要了解硬件内部结构和寄存器设置，不需要过多的电子知识、编程知识，只需要通过简单的学习，了解各个引脚和函数的作用，便可以利用它开发出各种出色的项目。

还可以将Arduino与多种软件结合（如Flash、Max/Msp、VVVV、Processing）制作出有趣的互动作品。

自Arduino推出以来，短短几年时间，其在全球积累了大量的用户，推动了开源硬件、创客运动，甚至是硬件创业领域的发展。越来越多的软硬件提供商宣布自己产品对Arduino的支持。

在Arduino的推动下，诞生了许多优秀的开源硬件项目，有趣的是，Arduino本身也是多个开源项目融合的成果。图1-9为Arduino使用了的部分开源项目。

Arduino编译器使用的是GCC，这是GNU开源计划的核心，使用最为广泛的编译器之一；Arduino语言衍生自Wiring语言，这是一个开源的单片机编程架构，同时Arduino语言又是基于AVR libc这个AVR单片机扩展库编写的，AVR libc也是一个优秀的开源项目；Arduino集成开发环境是基于Processing集成开发环境的，Processing是一个为设计师设计新型语言，当然这也是一个开源项目。Processing集成开发环境是由Java编写的，Java是众多周知的开源项目；要想将编译好的Arduino程序上传到Arduino控制器中，还需使用到avrdude，这也是一个开源项目的成果。

可以说，没有这些开源项目，就没有今天的Arduino。

为什么使用Arduino

用Arduino制作作品或者进行产品开发的优势是很明显的。

• 跨平台

  
  

Arduino IDE可以在Windows、Macintosh OSX、Linux三大主流操作系统上运行，而其他的大多数控制器只能在Windows上开发。

• 简单清晰的开发

  
  

Arduino IDE基于processing IDE开发。对于初学者来说，极易掌握，同时有着足够的灵活性。Arduino语言基于wiring语言开发，是对单片机底层接口的二次封装，不需要太多的单片机基础、编程基础，简单学习后，即可快速进行开发。

• 开放性

  
  

Arduino的硬件原理图、电路图、IDE软件及核心库文件都是开源的，在开源协议范围内里可以任意修改原始设计及相应代码。

• 社区与第三方支持

  
  

Arduino有着众多的开发者和用户，通过开源社区可以找到他们提供的众多开源的示例代码、硬件设计。例如，可以在Github.com、Arduino.cc、Arduino.cn等网站找到Arduino第三方硬件、外设、类库等支持，更快更简单的扩展Arduino项目。

• 硬件开发的趋势

  
  

Arduino不仅仅是全球最流行的开源硬件，也是一个优秀的硬件开发平台，更是硬件开发的趋势。Arduino简单的开发方式使得开发者更关注创意与实现，更快的完成自己的项目开发，大大节约了学习的成本，缩短了开发的周期。

因为Arduino的种种优势，越来越多的专业硬件开发者已经或开始使用Arduino来开发他们的项目、产品；越来越多的软件开发者使用Arduino进入硬件、物联网等开发领域；大学里，自动化、软件，甚至艺术专业，也纷纷开展了Arduino相关课程。