Arduino入门准备

STEM2年前 (2022)更新 bruce
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内容纲要

Arduino 介绍

Arduino已经极大地降低了相当高级的嵌入式控制器设计的门槛,并且保持了易得易用的用户界面。为潜在的Arduino用户提供了更大机会来创造新的迷人作品。尤其使低年龄的孩子也能够使用这样的普及技术,用这样的工具进行建造和创造,而不是只是使用。

Arduino 是什么

Arduino(音译:阿尔杜伊诺)是一家制作开源硬件和开源软件的公司,同时兼有项目和用户社区,该公司负责设计和制造单板微控制器和微控制器套件,用于构建数字设备和交互式对象,以便在物理和数字世界中感知和控制对象[1]

Arduino电路板设计使用各种微处理器和控制器。这些电路板配有一组数字和模拟I/O引脚,可以连接各种扩展板或面包板(屏蔽板)和其他电路。这些电路板具有串行通信接口,包括某些型号上的通用串行总线(USB),也用于从个人电脑加载程序。微控制器通常使用C/C++编程语言。除了使用传统的编译工具链之外,Arduino项目还提供了一个基于Processing语言项目的集成开发环境。

Arduino项目始于2003年,作为意大利伊夫雷亚地区伊夫雷亚交互设计研究所的学生项目,目的是为新手和专业人员提供一种低成本且简单的方法,以创建使用传感器与环境相互作用的设备执行器。适用于初学爱好者学习使用常见示例包括简单机器人、恒温器和运动检测器。

Arduino这个名字来自意大利伊夫雷亚的一家酒吧,该项目的一些创始人过去常常会去这家酒吧。 酒吧以伊夫雷亚的Arduin(Arduin of Ivrea)命名,他是伊夫雷亚边疆伯爵,也是1002年至1014年期间的意大利国王。

Arduino 开源版权详解

该项目的产品是按照GNU通用公共许可证(LGPL)或GNU通用公共许可证(GPL[2]许可开源硬件和软件分发。概括就是,他人修改源代码不可以闭源。

Arduino允许任何人制造Arduino板和软件分发。 Arduino板可以以预装的形式商业销售,也可以作为DIY套件购买。

为了维持硬件、软件设计开放源代码概念,如果版权法可以监管开源软件,那么却很难用在硬件上,Arduino决定采用Creative Commons许可。

Creative Commons(CC)是为保护开放版权行为而出现的类似GPL的一种许可(license)。在Creative Commons许可下,任何人都被允许生产电路板的复制品,还能重新设计,甚至销售原设计的复制品。你不需要付版税,甚至不用获得Arduino团队许可。如果你重新发布了引用设计,你必须说明原Arduino团队的贡献。如果你调整或改动了电路板,你的最新设计必须使用相同或类似的 Creative Commons许可,以保证新版本的Arduino电路板也会一样的自由和开放。唯一被保留的只有Arduino这个名字。它被注册成了商标。如果有人想用这个名字卖电路板,那他们必须付一点商标费用给Arduino的核心开发团队成员。

Arduino 学习背景

本文目的是让软件工程师或者初学爱好者,爸爸妈妈学习使用常见的传感器,重点放在编程创意上而写的;

我是一名10年以上的软件工程师,有一个4岁的儿子。我在看到Arduino主控板、传感器、IDE的软件库,对我障碍最大的就是主控板引脚。如何参照传感器数据手册,接入主控板,进行编程。这样我可以教孩子或者识别优选择质师资的培训学校;

尽量阅读英文的一手资料;

不要为硬件底层理论知识而担忧,重点在想法创意、接入传感器编程;

先从引脚说起

我们用Arduino UNO大众控制板学习,名词会很多,我开始有点不适应。希望通过此笔记能梳理记录清楚在硬件环境编程的基础知识。

Arduino入门准备
1.从左到右,AREF:用于配置模拟输入的参考电压。GND:接地。D0-D13数字引脚14个
2.从左到右,IOREF:用于配置微控制器等工作电压。RESET:复位键。3.3V:3.3V输出。 5V:5V输出。GND:接地。GND:接地。Vin:电源输入引脚。A0-A5模拟引脚6个
3.TX:串口输出信号灯。RX串口读取信号灯。
4.ATMEL微处理器
5.USB串行接口
6.外接电源接口
7.ICSP:in circuit serial programmable (在线串行编程)
8.RESET 按钮

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上图 Arduino Uno Pin mapping,Arduino Uno 微控制器采用的是Atmel的ATmega328。 Arduino Uno开发板的引脚分配图包含14个数字引脚、6个模拟输入、电源插孔、USB连接和ICSP插头。引脚的复用功能提供了更多的不同选项,例如驱动电机、LED、读取传感器等。

详解Arduino Uno开发板的引脚分配图及定义

数字引脚 Digital pin

上图区域1,14个数字编号引脚D0-D13,便是数字引脚。有些数字引脚提供模拟输出能力(见analogWrite()函数),但实际上是脉宽调制PWM或纯数字输出。

模拟引脚 Analog Pin

上图区域2,A1-6是模拟引脚

串口通信 Serial communication

写好软件烧录到主控板或者调试主控板,需要用到串口通信。一般TX、RX用到串口通信。

  • 认识Arduino UNO
    Arduino入门准备
  • 电路板扩展插座
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  • Arduino 电路板扩展插座引脚名称
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IoT物联网与Arduino

  • IoT 云平台
  • Arduino控制板
  • 温度传感器

微控制单元(Microcontroller Unit, MCU)

也叫微型单片计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机。
也就是把我们PC电脑中的中央处理器(Central Process Unit,CPU)的频率与规格做适当缩减,降低频率和功率,将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口,甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上,形成芯片级的计算机,为不同的应用场合做不同组合控制。

我们生活中的手机、PC外部设备、遥控器,汽车电子、工业自动化、机器手臂等,都要用到MCU。

上学学习的51单片机,ARM,DSP这类的芯片总称。

Arduino名词解释

TX
RX
AREF
GND
13-8
7-2 Digital(PWM):脉宽调制PWM
TX->1
RX<-0

RST
3V3
5V
VIN
Analog IN
A0-A5

SMD EDITION
100 25V RVT

电子电路名词、词典备忘

PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)
DIP (dual in-line package,双列直插封装)

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