Arduino比单片机简单？

编排 | strongerHuang

微信公众号 | 嵌入式专栏

最近有读者大概问了这么一个问题：我是新手，Arduino是不是比单片机简单，我该如何入门？
借助这个问题，今天就来分享一下Arduino和单片机相关的内容，以及Arduino的入门基础教程。

初识Arduino

要了解Arduino就先要了解什么是单片机，Arduino平台的基础其实就是AVR指令集的单片机。

1、什么是单片机？

一台能够工作的计算机包含以下几个部份：中央处理单元CPU（进行运算、控制）、随机存储器RAM（数据存储）、存储器ROM（程序存储）、输入/输出设备I/O（串行口、并行输出口等）。在个人计算机（PC）上这些部份被分成若干块芯片，安装在一个被称之为主板的印刷线路板上。而在单片机中，这些部份全部被做到一块集成电路芯片中了，所以就称为单片（单芯片）机，而且有一些单片机中除了上述部份外，还集成了其它部份如模拟量/数字量转换（A/D）和数字量/模拟量转换（D/A）等。

2、单片机有什么用？

所谓杀鸡焉用牛刀，并不是任何场合都需要很高的性能。想象一个使用Intel i7处理器的声控灯，其性价比一定低到突破天际了。应用的关键是看是否够用，是否有很好的性能价格比，于是单片机很好地填补了这个缝隙。

3.什么是Arduino？

从单片机的角度回过来看什么是Arduino？

Arduino 是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，包含硬件（各种型号的Arduino板）和软件（Arduino IDE)。它适用于艺术家、设计师、爱好者和任何“想捣腾”的朋友们。

特点就是形状简单，能够实现与人互动，十岁的孩子也能用它做出一些自己想要的东西。Arduino能通过各种各样的传感器来感知环境，通过控制灯光、马达和其他的装置来反馈、影响环境。

板子上的微控制器可以通过Arduino的编程语言来编写程序，编译成二进制文件，收录进微控制器。基于Arduino的项目，可以只包含Arduino，还可以包含Arduino和其他一些在PC上运行的软件，他们之间进行通信 (比如 Flash, Processing, MaxMSP)来实现。

Arduino种类

市面上可供选择的Arduino板实在太多了，撇开原厂那十几个不说，光某宝上多如牛毛的各式Arduino就有上万种，对于入门者来说简直惨无人道。
选择一块合适项目的Arduino是成功的一半，下面我们一起看下最常见的Arduino板以及如何区分它们。Arduino Mega

要区分这么多板子，挑选合适的Arduino，主要看以下三个方面：性能、特性以及尺寸。

首先看性能。即处理器内存、时钟频率以及位宽。硬件处理能力通常完全取决于这块板子的芯片，同时芯片也限制了能够运行的软件。

其次看特性。包括所有板子上除微处理器之外的所有东西，例如输入/输出针脚，集成元器件（按钮、LED、电机驱动等）以及可用接口的种类和数量（USB、以太网等）。

最后看尺寸。由于项目性质不同，其留给电子部分的体积和重量也大相径庭。例如要给狗狗做一个追踪器，如果使用Mega和电池盒加上扩展板，至少也得有10*5*5cm大小，200g重，敢问这是追踪器还是沙袋？正因为如此Arduino才有如此多的兄弟姐妹们。

说了那么多，来看看有哪些主流的Arduino吧。

1.Arduino Uno

处理器: ATmega328 (8位 CPU, 16MHz 时钟频率, 2KB SRAM, 32KB 闪存)

特性: 14 个数字 I/O 口, 6 个模拟输入口, 可更换处理器设计

尺寸: 75 x 55mm

价格: $30

2.Arduino Leonardo

处理器: ATmega32u4 (8位 CPU, 16MHz 时钟频率, 2.5KB SRAM, 32KB 闪存)

特性: 20 个数字 I/O 口, 其中12 个可作为模拟口, 原生支持USB

尺寸: 75 x 55mm

价格: $25

3.Arduino Due

处理器: Atmel SAM3X8E ARM Cortex-M3 (32 位 CPU, 84MHz 时钟频率, 96KB SRAM, 512KB 闪存)

特性: 54 个数字 I/O 口, 12 个模拟输入口, 2 个模拟输出口, 原生USB支持

尺寸: 100 x 55mm

价格: $50

4.Arduino Micro

处理器: ATmega32u4 (8位 CPU, 16MHz 时钟频率, 2.5KB SRAM, 32KB 闪存)

特性: 20 个数字 I/O 口, 其中12 个可作为模拟口, 原生支持USB

尺寸: 50 x 18 mm

价格: $27

5.LilyPad Arduino

处理器: ATmega328 (8位 CPU, 16MHz 时钟频率, 2KB SRAM, 32KB 闪存)

特性: 14 个数字 I/O口, 6 个模拟输入口

尺寸: 50mm 直径圆形

价格: $22

当然，还有很多，这里就不一一列出来了，感兴趣的可以自己了解。

Arduino编译环境下载安装

下载地址： https://www.arduino.cc/en/Main/Software

三大主流操作系统 Windows、 Mac、 Linux都支持，可更加自己情况选择下载。

安装的过程，这里就不一一讲述，基本上都一路“Next”下去就行。如果不会安装，我觉得你是一个不合格的开发者。

Arduino IDE使用方法

这次小实验目的就是在Arduino UNO板上点亮13号引脚的LED灯，持续一秒，然后灭掉，再持续一秒，一直循环。

现在，我们假设使用的是Arduino UNO型号的控制板（初学者建议用UNO，稳定），而且按照上面步骤也已经部署好了Arduino开发环境，安装好USB驱动。

1.连接Arduino控制板和电脑

将USB线一端插在Arduino控制板上，一端插在电脑的USB接口上。（注意：独立工作时Arduino控制板既可以选择从USB供电, 也可以选择用充电宝或电源适配器供电）

连接Arduino控制板和电脑

打开Arudino IDE，就会出现Arduino IDE的编辑界面

2.认识Arduino IDE

我们先简单认识一下Arduino的这个编译器，以后可是要经常和它打交道的。

Arduino IDE是Arduino产品的软件编辑环境。简单的说就是用来写代码、下载代码的地方。

任何的Arduino产品都需要下载代码后才能运作。

我们所搭建的硬件电路是辅助代码来完成的，两者是缺一不可的。如同人通过大脑来控制肢体活动是一个道理。如果代码就是大脑的话，外围硬件就是肢体，肢体的活动取决于大脑，所以硬件实现取决于代码。

Arduino IDE基本的功能区已经在上面标示出来了（偷个懒用的旧图，不过和新版的布局一样的），上图大部分的白色区域就是代码的编辑区，用来输入代码的。注意，输入代码时，要切换到英文输入法的模式。下面黑色的区域是消息提示区，会显示编译或者下载是否通过。

3.下载一个Blink程序

下载一个最简单的代码，既可以帮我们熟悉如何下载程序，同时也测试下板子好坏。

UNO板上标有L的LED。这段测试代码就是让这个LED灯闪烁。

4.打开Blink

插上USB线，打开Arduino IDE后，找到“Blink”代码。

文件 > 示例 > 01.Basics > Blink

5.校验程序

通常，写完一段代码后，我们都需要校验一下，看看代码有没有错误。点击“校验”。

校验（编译）完成后，可以看到相应的提示。

由于是样例代码，所以校验不会有错误，不过在以后写代码的过程中，输入完代码，都需要校验一下，然后再下载到Arduino中。

程序在下载之前，我们还要先告诉Arduino IDE，我们用的是什么板子以及相应的串口是哪个。

6.设置板卡型号

Arduino包括多种版本的主控器，其中比较常见的是Uno、Leonardo以及Mega系列的控制器（最全选型指南）。

在板子一栏，你需要根据自己选择的主控硬件的固件类型来选择板卡。（样例中选用的以Uno为bootloader的控制器） 工具 > 板卡 > Arduino Uno

7.设置串口

工具 > 串口 > xx，这里的xx要和我们电脑设备管理器中看到的一致。

8.下载程序

如图，最后，点击“上传”。（这边上传和前面的下载其实是一个意思）

上传完毕！

不出意外，我们就能在板子上直观地看到程序运行的效果了：

Adruino Uno板上13号引脚的LED灯在闪烁。