arduino从零开始学 - 图文

开始Arduino之旅 第2章

图2-18 VBB软件截图

VBB可以模拟Arduino连接各种电子模块，例如液晶屏、舵机、逻辑数字电路、各种传感器以及其他的输入/输出设备。这些部件都可以直接使用，也可以通过组合，设计出更复杂的电路和模块。

使用VBB可以更加直观的了解电路设计，能够在设计出原型后快速实现。而且虚拟面板具有的可视性和模拟交互效果，可以实时地在软件上看到LED、LCD等可视模块的变化，同时可以确保安全，因为不是实物操作不会引起触电或者烧毁芯片等问题。另外，用VBB设计出的作品也可以更快速的分享和整理，使学习和使用更加方便、简单。

VBB的版本更新很频繁，其官方网站为：http://www.virtualbreadboard.com/。截至到目前为止，官方版本已经更新到了4.45。随着用户的增多，VBB由原来的免费下载变更为收费，想要学习的读者需要购买使用。

还有其他不错的第三方软件如Proteus，既可以进行Arduino的仿真，又能画出标准的电路图和PCB图样，在国内外使用的人很多。读者如果有兴趣可以自行查阅资料下载学习。

2.3 第一次上手Arduino

在下载安装好IDE之后，下一步就可以实践了。通过编写和上传第一个程序，正式进入Arduino的世界。在本节中，需要做的不仅是实现编写和上传程序，更要考虑这些事情背后是如何实现的，通过学习和总结Arduino编程的技巧，快速上手Arduino。

2.3.1 加载第一个程序

在学习一些语言时，比如C语言，经典的入门程序就是鼎鼎有名的Hello World!简短的两个单词敲开了C语言的大门，让学习C语言者感觉非常简单而有趣，同时这个简单的程序延伸了很多深刻的话题，比如主函数、输入输出、编译过程等等。程序2-1便是C语言著名的敲门砖。

程序2-1：C语言的向世界问好

·21· Arduino开发从零开始学 #include main() { printf(“hello world\\n”); }

Arduino语言也像C语言一样，同样追随C语言的脚步，在硬件的世界里，使用灯光的闪烁代表hello world，下面我们编写第一个Sketch！

打开Arduino IDE后，需要新建一个空的Sketch。之后就可以在编辑器上编写第一个Sketch，如程序2-2所示。

程序2-2：Arduino向世界问好

void setup() {

pinMode(13,OUTPUT); }

void loop() {

digitalWrite(13,HIGH); delay(1000);

digitalWrite(13,LOW); delay(1000); }

//将13引脚设置为输出引脚

//13引脚输出高电平，即将小灯点亮 //13引脚输出低电平，即将小灯熄灭

这个例子是Arduino示例Basics中的Blink程序，也可以通过图2-19所示的操作打开该程序。Blink作为Arduino入门的初始程序非常简洁易懂，在每句话的后面作者都给出了注释，官方示例中的程序如图2-20所示。

图2-19 Blink所在位置

·22· 开始Arduino之旅 第2章

图2-20 Blink程序

编写或者打开Blink之后，便可以连接Arduino开发板，将开发板的USB接口连接到电脑上，当系统提示安装成功，并且开发板的绿色“ON”指示灯亮起时，就可以进行Blink的上传。单击“上传”按钮，再经过短暂的几秒烧写之后，会发现开发板的串口指示灯闪烁了数次，提示成功之后，开发板装载的LED灯便开始不停闪烁。

之后再来看状态区域，状态区域显示“下载成功”和“二进制程序大小1018字节”的字样。我们第一个Arduino程序就下载并成功运行了。

2.3.2 用Arduino IDE开发程序流程

当程序编写好之后，关闭前需要将文件保存到一个目录中。如果是开发一个项目，编写的Sketch可能不止一个，负责不同部分和模块开发的人员都各自编写好Sketch，最后综合Sketeh时发现程序特别难以阅读，并且很多变量名称不一致，修改起来非常麻烦，这就需要一个规范的开发流程。

在软件工程中，软件项目开发有很多不同的模型适用于不同的开发需求，例如瀑布模型、螺旋模型等。由于嵌入式项目bug排查起来比较费力，为了开发一个稳定的嵌入式系统，往往采用“增量”式模型，即在功能最简单、最基本的系统基础上逐渐扩展其功能。

因此，在编写程序之前，必须对程序所实现的功能有一个详细的规划，对整个系统的基本功能需求有一个清晰的定义。在编写程序时应当约定好各种变量、函数名称，并做好注释和文档记录。不同的模块在开发过程中需要不断的测试，也要做好详细的开发和测试记录。

编写程序时也是同样道理，增量式模型要求迅速将系统整体的基本功能实现出来，对于不同的功能可以利用不同的函数进行实现和测试，而不必在主程序中直接定义和实现，这样既快捷又清晰易读。

·23· Arduino开发从零开始学 2.3.3 函数库和程序架构介绍

Arduino程序的架构大体可分为3个部分。 （1）声明变量及接口的名称。

（2）setup()。在Arduino程序运行时首先要调用setup()函数，用于初始化变量、设置针脚的输出/输入类型、配置串口、引入类库文件等等。每次 Arduino 上电或重启后，setup()函数只运行一次。

（3）loop()。在setup()函数中初始化和定义变量，然后执行loop()函数。顾名思义，该函数在程序运行过程中不断地循环，根据反馈，相应地改变执行情况。通过该函数动态控制Arduino主控板。

程序2-3中包含了完整的Arduino基本程序框架。 程序2-3：闪灯程序

int LEDPin = 3; void setup() {

pinMode(LEDPin, OUTPUT); }

void loop() {

digitalWrite(LEDPin, HIGH); delay(1000);

digitalWrite(LEDPin, LOW); delay(1000); }

//将3引脚设置为输出引脚

//3引脚输出高电平，即将小灯点亮 //3引脚输出低电平，即将小灯熄灭

这是一个简单的实现LED灯闪烁的程序，在这个程序里，int LEDPin = 3；就是上面架构的第一部分，用来声明变量及接口。void setup()函数则将LEDPin引脚的模式设为输出模式。在void loop()中则循环执行点亮熄灭LED灯，实现LED灯的闪烁。

Arduino官方团队提供了一套标准的Arduino函数库，如表2-1所示。

表2-1 Arduino标准库文件

库文件名 EEPROM Ethernet LiquidCrystal Servo SoftwareSerial Stepper Matrix Sprite Wire ·24· 说明 读写程序库 以太网控制器程序库 LCD控制程序库 舵机控制程序库 任何数字IO口模拟串口程序库 步进电机控制程序库 LED矩阵控制程序库 LED矩阵图象处理控制程序库 TWI/I2C总线程序库