Arduino平台软硬件原理及使用——Arduino Uno板卡的使用

本文目录
一、Arduino平台简介
二、Arduino Uno板卡简介
三、Arduino编译器简介
四、Arduino平台结合Arduino Uno板卡的使用

一、Arduino平台简介

Arduino 是一个灵活、易于使用的开源电子平台，这个平台包含软件和硬件。
Arduino能通过各种各样的传感器来感知环境，以及通过控制灯光、马达和其他的执行器来影响环境。
板卡上的微控制器可以通过Arduino的编程语言来编写程序，通过编译成二进制文件，烧录进微控制器，从而进行控制；对Arduino的编程是利用 Arduino编程语言和Arduino开发环境来实现的。
其工作步骤为：使用基于C/C++语言的Arduino编程语言编写程序代码，并且将要使用的传感器及执行器按照程序指定的接线顺序与Arduino板进行连接，通过一条数据传输线将电脑与Arduino连接，最后使用Arduino编译器将程序上传至Arduino板，即可实现相应的功能。

二、Arduino Uno板卡简介

以上来自仿真器的图片，展示了Arduino不同的板卡型号，其功能及尺寸上存在不同，比如图片右上角的Nano型号板卡，具有较小的尺寸优势，左侧的Mega型号板卡，具有较多的引脚优势等；本文我们仅介绍较为常用且功能基本满足需求的Uno型号板卡。

首先对Arduino UNO板卡进行简要介绍：
1.Arduino UNO板卡采用的芯片型号为ATMega328P；
2.板子的右上角为一个USB-B型串口，可直接通过串口线与电脑设备连接；
3.左上角为DC电源母座，可外接电源供电；
4.另外整个板卡的外围区域分为3种不同类型的端口区域，分别为power区域（电源）、DIGITAL区域（数字引脚）及ANALOG区域（模拟引脚）；

1.ATMega328P芯片

如上图为Arduino Uno型号板卡使用的ATMega328P芯片（拥有两种不同尺寸的封装），其来自于美国ATMEL公司，低功耗并且售价便宜，被广泛用于各类最小系统板；如上图，其共有32个引脚，可以根据芯片表面的圆形标记来与Arduino板上的芯片引脚一一对应。在对Arduino Uno板的使用过程中不需要深度了解上图的引脚，原因是各引脚均已在Uno板卡上按照功能进行划分及标注，体现了其极高的易用性。

2.Uno板卡功能区

<1>POWER区域

IOREF：该引脚是输入/输出参考，提供了微控制器工作的参考电压；
RESET：用于给板卡复位/重置
3.3V：输出3.3v的电压
5V：输出5v的电压
GND：相当于负极
VIN：输出由DC电源座接入的电压

<2>ANALOG IN

此区域为模拟输入端口，即可以连接如电位器等需要输入0～1023模拟信号的传感器；
并且仅能用作模拟输入，如果连接了如按键等仅有两种状态的传感器，则只会接收到0和1023两个信号。

<3>DIGITAL （PWM～）

此区域可用于数字输出（及PWM输出）及数字输入，用作数字输入时可接如按键等仅有两种状态的传感器，可以接收0或1两种信号；用作数字输出时可接入如LED发光二极管等仅两种状态的执行器（或用作其他复杂器件的控制），仅向外输出高/低两种电平信号；其标注“～”的几个端口为“PWM脉宽调制信号”，可根据脉宽调制来输出0～5V的不同信号，此时接入LED发光二极管可控制其亮度等。

三、Arduino编译器简介

网址输入arduino.cc进入官网下载软件并安装即可。


选择好相应的电脑系统及最新版本下载即可。

如图为Arduino编译器打开后的默认界面（为本文完成时的最新版本2.2.1），初始界面包含两部分代码块——setup和loop；其功能与其名称一样，setup区域的代码用于初始化各端口，loop译为“环”，其内部的代码会从头到尾不停的循环执行，界面左上方有2个可点选按钮，分别用于“验证”（编译代码）及“上传程序到板卡”；当然“验证”和“上传”会先自动保存代码；右上角的两个图标均用于监视串口当前的状态。

四、Arduino平台结合Arduino Uno板卡的使用

将Arduino Uno板使用Uno传输线与电脑连接，并且选择对应的Arduino板型号及与电脑连接的接口。

选择好端口后可以先点击“上传”，以测试是否连接正确，如果显示“上传完成”则连接正确。

对于Arduino基本的代码使用如下：

void setup()  //用于初始化各部件，仅在通电后执行一次
{
}

void loop()  //循环，即内部程序在通电后循环执行
{
}

pinMode(1, OUTPUT);  //设置1号数字端口为输出
pinMode(A2, INPUT);  //设置2号模拟端口为输入

Serial.begin(9600);  //设置串口监视器波特率
Serial.print();  //使用串口监视器输出

digitalWrite(2, HIGH);  //设置2号端口输出高电平
digitalWrite(3, 255);  //设置3号PWM端口输出255（即5V）
digitalRead(4);  //读取4号数字端口的信号
AnalogRead(A3);  //读取3号模拟端口的信号

诸如此类的基础代码有很多，可参考arduino官网的文件。
其具体使用可参考实际案例——Arduino项目式编程教学第一章——流水灯