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什么是Arduino?相信很多读者都会有这个疑问,甚至有人认为手中的开发板就是Arduino。维基百科上说,“Arduino是一块单板的微控制器和一整套开发软件,它的硬件包含一个以ATMEL AVR单片机为核心的开发板和其它各种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。”
Arduino项目起源于意大利,该名字在意大利中是男性用名,意思为“强壮的朋友”,作为一个专有名词,Arduino总是以首字母大写的形式出现。Arduino最初是为一些非电子工程专业的学生设计的,因其开源、廉价、简单易用等特点,一经推出便迅速受到到广大电子爱好者的喜爱和推崇。几乎任何人,即便不懂电脑编程,利用这个开发板也能做出炫酷有趣的东西。 Arduino是一个嵌入式计算机开发平台,可以通过硬件和软件与周围环境进行互动,例如,你可以用Arduino制作一个简单的延时照明灯,让一个按钮和一盏小灯与Arduino相连,Arduino一直处于等待按钮按下的状态,一旦按钮被按下,就点亮那盏小灯并开始计时,当计时到15秒时,熄灭小灯并等待下一次按钮被按下。 Arduino可以通过面包板或者其他扩展板与发光二极管(Light Emitting Diode,LED)、液晶显示屏(Liquid Crystal Display,LCD)、有机发光显示屏(Organic Light Emitting Diode,OLED)、按钮、直流电机、步进电机、舵机、温湿度传感器、距离传感器、压力传感器或其他能够输出数据或被控制的任何东西相连,也可以通过蓝牙、WiFi、Zigbee、NB-IoT等无线通信模块与其他设备进行无线连接,或者接入互联网。你也可以通过Arduino收集来自传感器的数据并上传到数据中心,然后根据数据中心下达的指令去控制与其相连的外围设备进行动作。 采用Arduino编程要用到集成开发环境(Integrated Development Environment,IDE),IDE是电脑端的软件,是一款用于程序开发的应用程序,一般包括代码编辑器、编译器、调试器和图形用户界面等工具,集成了代码编写、编译、调试等功能。Arduino IDE是一款免费的软件,使用便捷,自带很多例程,并有丰富的第三方库函数支持。 Arduino开发板有各种各样的型号,如Arduino Uno、Arduino Leonardo、Arduino101、Arduino Mega 2560、Arduino Nano、Arduino Micro、Arduino Ethernet、ArduinoYún、Arduino Due等。Arduino Uno是基于ATmega328p的单片机开发板,有14个数字输入/输出引脚(有6个可用作PWM输出)、6个模拟输入因脚、16 MHz晶振;Arduino Mega 2560是基于ATmega2560单片机开发板,有54个数字输入/输出引脚(有15个可用作PWM输出)、16路模拟输入、4个UART;Arduino Nano是基于ATmega328p的小型开发板,可以直接插在面包板上使用。 Arduino UNO R3 (参考价:20-88元) Arduino Uno是2011年9月25日在纽约创客大会上发布的,目前官方最新的版本是Rev3版,称为Arduino Uno R3,本书的实验均以这个版本为准。Arduino Uno以AVR单片机ATmega328p为核心,其中字母p表示低功耗picoPower技术。Arduino Uno中单片机安装在标准28针IC插座上,这样做的好处是项目开发完毕,可以直接把芯片从IC插座上拿下来,并把它安装在自己的电路板上。然后可以用一个新的ATmega328p单片机替换Uno板上的芯片,当然,这个新的单片机要事先烧写好Arduino下载程序(运行在单片机上的软件,实现与Arduino IDE通信,也称为bootloader)。你可以购买烧写好的ATmega328p,也可以通过另外一个Arduino Uno板自己烧写。Arduino Uno还有一款采用贴片工艺的版本,命名为Arduino Uno SMD。 Arduino Uno R3开发板如下图所示,由于Arduino的硬件和软件都是开源的,所有关于Arduino的软硬件资源都可以从网上获得,因此,可以买到到大量的克隆板。如果愿意你也可以使用官方原理图、PCB板图自己做一个。 Arduino Uno R3 Arduino Mega 2560 (参考价:35-299元) Arduino是一个系列,除了流行的Arduino UNO外,还有一些常用的开发板,Arduino Mega2560就是其中的一种。Mega和UNO的主要区别在于处理器,ATmega2560比ATmega328内存更大,外围设备更多。Mega的PCB也要大一些,但保持了和标准Arduino 接口的兼容,在右边增加了3个扩展插座,PCB的长度增加了约1英寸(2.54mm),电路其它部分基本和Arduino Uno是一样的,如下图所示,外形和功能几乎都兼容Arduino UNO。 Arduino Mega2560 Arduino Mega相较于Arduino UNO提供了更多IO口,它有54个数字输入/输出引脚(其中15个可用于PWM输出)、16个模拟输入引脚、4 UART接口、1个USB接口、1个DC接口、1个ICSP接口、1个16 MHz的晶体振荡器、1个复位按钮。 最初的Mega和Mega 2560主要是所用的处理器不同,最初的Mega用的是128KB程序存储器的ATmega1280,而Mega 2560用的是256KB程序存储器的ATmega2560。除了存储器差别,这两个芯片的其他特性基本一致,表1-2 给出了Arduino Uno和Arduino Mega功能的比较。 Arduino Nano (参考价:13-199元) Arduino Nano是Arduino Uno的微型版本,去掉了Arduino Duemilanove/Uno的直流电源接口及稳压电路,采用Mini-B标准的USB插座。如下图所示,Arduino Nano的尺寸非常小,可以直接插在面包板上使用。 Arduino Nano 除了外观变化,Arduino Nano的其它接口及功能基本保持不变,控制器同样采用ATmega328 (Nano3.0),具有14路数字I/O口(其中6路支持PWM输出)、8路模拟输入、1个16MHz晶体振荡器、1个mini-B USB口、1个ICSP header和1个复位按钮。 Arduino Nano和Arduino Uno在使用上几乎没区别, 注意在IDE中选对开发板型号,另外,两种板子采用的USB接口芯片不同,Uno用的是ATmega16U2,Nano用的是FT232RL。由于两种板子用ATmega328的封装形式不同,Nano比Uno多了A6和A7两个引脚, 能够支持8路模拟输入。 |
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