下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
Arduino是一个快速学习从电子元件到电子通信知识的优秀平台，也是帮助开发者快速完成DIY创意、电子实验的不错选择，它使用简单的编程代替复杂的逻辑电路，大大地降低了初学者的学习难度。下面让我们一起开始Arduino的学习之旅。
本章主要涉及以下知识点：
·Arduino是什么及其特点；
·Arduino生态系统；
·Arduino的应用领域。
Arduino是2005年诞生于意大利的一种可编程单片机电路板（一般称其为Arduino开发板，如图1-1所示），到现在已经有10多年的历史了。Arduino不同于普通的单片机开发板，它在单片机的基础上，加入使其能适应大部分运行条件的电子元件，例如，电容、电阻、晶振、晶体管等，使其能直接工作，适应较宽的电压，引出简单的I/O接口，方便使用杜邦线快速实验和配套扩展板使用。不像普通单片机开发板带有数码管、键盘、蜂鸣器、LED灯带、多种IC电路、多种接口……其目的是方便移植使用，既有单片机般的小巧，又具有开发板般的兼容性。
图1-1 Arduino UNO开发板
最重要的是，Arduino开发板带有USB转串行通信芯片，能使Arduino方便地连接个人计算机（下称PC）就可烧写更新程序、进行数据通信等。Arduino的优秀之处，不仅在于开发板本身优秀的硬件设计，更在于其简洁的软件开发环境。Arduino的开发环境将单片机编程底层复杂的操作封装得很简单，因此通过简单易上手的Arduino语言配合其类库即可编写出其他单片机上复杂、冗长的等效代码。而不用像编写其他单片机程序边查数据手册（DATASHEET）边编写代码，并且单击“上传”按钮，就能让程序在任何型号的Arduino上运行，一定程度上保持了程序的美观性和编程效率。
目前Arduino开发板使用的单片机有AVR单片机和ARM单片机，型号并不是很多。由于Arduino的开源性，通过爱好者们的移植，常见的AVR单片机都已经可以兼容Arduino了。可见Arduino不仅仅是这些开发板的名称，更是一个单片机生态系统。
注意：
Arduino可以指开发板板卡，也可以指Arduino这个平台，或者Arduino生态系统，本书大部分情况下用于指板卡。
Arduino是一个开源的平台，其采用知识共享（Creative Commons）协议。也就是说，其硬件原理图和PCB图、软件源码及其他资源都可以免费获得、使用、修改和再发布，还可以用这些资源制作自己的Arduino开发板。
Arduino开发板可以看成是一块具有简单I/O接口面板的较成品化的单片机，拥有其单片机核心可编程、数据处理、数据储存、定/计时器、串行和总线通信、脉宽调制信号、模拟多路转换器、A/D转换器等功能。因此可通过编程随意控制I/O实现电信号控制、采集和电子通信，所以电子电路知识的学习可以抛开部分枯燥、精准的电路设计，使这部分内容被理想化地代替。自Arduino流行以来，以往复杂的电子电路知识变得更容易入手，其在电路中使电子和编程相结合，使得电子设计中被电路左右的部分更少了。编程是电子产品的智慧来源，也是电子产品智能化的根源，Arduino的存在能让更多的电子产品实现智能化设计。
由于Arduino开发板自身对电子通信规范的兼容，及其平台开源的特性，使其日益受到重视。Arduino的可堆叠扩展板渐渐增多时，电子市场中适用Arduino的各种电子模块也渐渐增多，Arduino的开发资源因此日益丰富，无线通信、测量、传感、驱动控制等可以说已经成了其“标准”的扩展功能。
Arduino使用串口方式与上位机通信，它能和Processing、Flash、Max/MSP、LabVIEW、VVVV等配合，从而进行交互。
基本上Arduino所有型号的开发板都可以在DC 5～12V电源下工作，有些可以低至3.3V供电。其在连接PC调试时可以不用外部供电，直接在USB电源下工作，使调试时的电源一直保持稳定状态。其配合面包板、杜邦线等可以免焊接搭建电路系统。
总的来说，Arduino的具体特点如下：
·能进行快速、高效地开发；
·具有丰富的开发资源；
·开发板连接上位机后可以直接更新程序、通信或交互；
·开发板适应电源宽；
·开发板小巧，方便移植。
Arduino的诸多特点决定了其应用领域。Arduino是很适合教学使用的，无论用于演示还是学习，都非常简便易用。
除了演示和学习之外，不少电子竞赛中都有Arduino的身影，其能快速、高效地开发等特点，受到了广大电子爱好者和极客的欢迎，因此也被广泛应用于电子DIY创意制作方面。例如，智能的光控窗帘、贴心的室内环境监测报告系统、很酷的微型四轴飞行器、能控制家中所有电器的全能红外遥控器、能在自行车车轮转动时显示图像的一排神奇LED……
在产品化方面，Arduino受到不少设计师的喜爱，被广泛应用于电子系统设计过程中，特别是在互动产品开发、电子艺术品创意设计和物联网系统设计等方面应用广泛。
通常，可以把Arduino当成更加成品化、易开发的单片机，其具有完善、简便的开发工具及丰富的软硬件开发资源，更是遨游电子世界优秀的起航开发板。