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Arduino的开发与其他单片机相比，具有快速、高效等优势。原因在于Arduino官方团队提供了一个开源的Arduino开发环境软件，也称为Arduino集成开发环境（Integrated Development Environment，IDE），其IDE兼容于Windows、Mac OS X及Linux等平台，并使得开发变得简便。本章将详细介绍Arduino IDE的相关内容及如何在不同平台中搭建该开发环境。
本章主要涉及以下知识点：
·Arduino IDE及其特点；
·如何在不同平台下使用Arduino；
·Arduino驱动问题。
注意：
不同平台下如何开发Arduino是以Arduino IDE软件为例说明的，本书对其他第三方开发工具开发Arduino只做简要介绍而不做详细阐述。
Arduino IDE用Java语言编写，基于Processing、AVR-GCC和其他开源软件而成。因此其软件界面像Processing一样简洁且操作方便。如图3-1所示为Windows操作系统下的Arduino IDE主窗口（左图）及其串口监视器。
IDE开发使用Arduino语言编程。IDE自带大量电子实验实例和类库，类库使用标准C++类库格式，便于维护。IDE除了能给Arduino下载程序之外，还具有给Arduino下载更新Bootloader的功能。另外还可扩展支持第三方Arduino兼容开发板。但IDE有一个先天的不足，那就是没有对程序模拟运行调试的功能。因此程序只能下载到单片机中实时运行调试（而跟踪程序运行情况可利用串口监视器）。
IDE将一个程序下载至Arduino的过如下：
（1）将Arduino语言程序转换成正确、标准的C/C++程序。如果有语法错误，预编译或上传会报错。
（2）通过AVR-GCC编译器将标准的C/C++程序编译成机器指令。
（3）根据选择的Arduino型号，再将机器指令与标准的Arduino底层库连接起来，这时将在开发板上产生适合单片机运行的二进制程序。如果Arduino型号选择不正确，将有可能报错或程序在单片机上运行时出现问题。
（4）最后在单片机Bootloader程序、USB转串行芯片的配合下，上位机与开发板之间通过UART串口通信将程序下载至单片机用户程序Flash存储中。
图3-1 Windows下在Arduino IDE中调
IDE产生的二进制程序（.HEX格式文件）可以在“偏好”中设置保存位置，便于以ICSP方式为单片机下载程序，或者将相同程序批量下载至相同型号的Arduino中。
Arduino IDE是开源的，一些优秀的开发工具在Arduino IDE基础上推出了能开发Arduino的插件。例如，Sublime Text的Stino插件使Arduino程序代码编写更加有效率、Visual Studio的Arduino for VS插件弥补了Arduino IDE在DeBug方面的不足。这些第三方开发环境都为Arduino的开发提供了更好的基础。
无论使用Arduino IDE开发，还是在Sublime Text、Visual Studio中搭建兼容性更好的开发环境，Arduino IDE都是必须要安装的。Windows、Mac OS X及Linux等平台下Arduino IDE的搭建大同小异，但是也有所区别。下面分别介绍这3种平台下Arduino IDE的安装搭建过程。
安装搭建Arduino IDE，可选择官方推荐的稳定版本1.0.5，或者较新的1.8.4版本（推荐使用较新版本，因为新版本能够识别较新的Arduino型号且其串口监视器能够输出ACSII编码中文），读者可以到Arduino官方网站（www.Arduino.cc）的下载栏目下载或者直接从本书配套网盘中复制安装。
Windows系统下的IDE不分x86（32位）构架或x64（64位）构架，但有EXE安装版和ZIP压缩包免安装版。EXE安装版需要按步骤安装，ZIP压缩包免安装版解压后即可使用（但不会在桌面建立IDE启动图标），后者无须管理员权限也可运行使用。
EXE安装版安装过程如下（以下安装过程以Windows 7系统下1.5.6版本IDE安装为例，Windows 8安装操作与Windows 7相同）。
（1）下载或者在网盘中找到如图3-2所示的IDE安装程序，并双击运行。
（2）运行后将出现如图3-3所示的使用协议界面，阅读了解后无疑问可单击I Agree（我同意）按钮。
图3-2 Arduino IDE安装文件
图3-3 Arduino IDE安装过程——协议
（3）随后出现如图3-4所示安装提示，勾选你要安装的选项，单击Next（下一步）按钮进入下一步。图3-4中各选项依次表示为：
·安装Arduino软件（即主程序）；
·安装USB驱动；
·创建开始菜单快捷方式；
·创建桌面快捷方式；
·关联ino文件（该格式文件为Arduino程序文件）。
IDE占用空间大约为420.6MB，因此注意留出足够安装的磁盘空间，否则后面的安装过程将可能遇到磁盘空间不足报错。
（4）随即将出现如图3-5所示的安装位置提示。如需要自定义安装路径位置，可单击Browse（浏览）按钮更改安装位置。之后单击Install（安装）按钮开始进入安装过程。
图3-4 Arduino IDE安装过程——安装选项
图3-5 Arduino IDE安装过程——安装路径设置
（5）安装时将出现如图3-6所示界面。此时可单击Show details（展示详细）按钮查看详细安装过程，如图3-7所示。
图3-6 Arduino IDE安装过程——开始安装
图3-7 Arduino IDE安装过程——安装详细展示
等进度条走完后，灰色不可单击的Close（关闭）按钮将变为如图3-8所示的可单击状态，单击该按钮即可完成安装。
ZIP压缩包免安装版仅需要通过Windows资源管理器或其他解压缩软件打开压缩包，然后自由解压至任意目录即可完成安装。
安装完成后可从桌面快捷方式、开始菜单快捷方式或IDE安装目录arduino.exe下执行程序启动IDE（ZIP压缩包免安装版默认用第3种方式启动，可创建快捷方式实现前两种启动方式），启动等待界面如图3-9所示。
图3-8 Arduino IDE安装过程——安装完成
图3-9 Arduino IDE启动等待界面
等待IDE启动完成后，将出现如图3-10所示的Arduino IDE界面。
图3-10 Arduino IDE界面
IDE默认界面语言为英语，且不显示程序行号。可以通过个人偏好设置成中文且显示行号。如图3-11所示选择菜单栏中的“文件”菜单，在弹出的下拉菜单中选择（偏好）命令。随后将弹出如图3-12所示的“偏好设置”界面，可根据个人情况调整偏好。
图3-11 进入偏好设置
图3-12 进行偏好设置
设置完成后单击“好”按钮保存偏好（重启IDE后方可生效偏好设置）。图3-12中的偏好设置效果如图3-13所示。
图3-13 偏好设置后的效果
说明：
Arduino IDE安装好后，Arduino开发板即可自动安装驱动，对于第三方Arduino兼容开发板要想正常下载程序，还需要安装好对应型号的驱动。
在低版本Windows平台系统下（如Windows XP），可能需要手动安装驱动，用数据线连接Arduino（以Arduino Leonardo为例，其他型号与Arduino相同）后，任务栏会提示“发现新硬件”，紧接着会弹出如图3-14所示的硬件安装向导。
（1）选择“从列表或指定位置安装”单选按钮，如图3-15所示，然后单击“下一步”按钮。
图3-14 硬件安装向导1
图3-15 硬件安装向导2
（2）接着进入如图3-16所示界面，选择“在这些位置上搜索最佳驱动程序”。如果想通过本身配套网盘安装1.5.6_r2版本IDE自带驱动，在下级菜单中选中“搜索可移动媒体”复选框，并单击“下一步”按钮进入搜索安装驱动。
（3）如果想从已装的IDE自带驱动中安装，选中“在搜索中包括这个位置”复选框，并单击“浏览”按钮，会弹出如图3-17所示小窗口，需手动列出IDE安装目录，单击选中drivers（驱动程序）目录，并单击“确定”按钮完成选择。
图3-16 搜索安装驱动选项界面
图3-17 驱动目录选取
（4）驱动程序目录选择完成后，单击图3-18中的“下一步”按钮即可进入搜索安装驱动选项界面。
图3-18 搜索安装驱动选项界面
图3-19 搜索驱动程序
驱动搜索过程会出现如图3-19所示的界面，需要稍等片刻让PC找到适合Arduino开发板的驱动。当找到适用驱动后，会出现如图3-20所示的驱动安装进度界面，驱动安装过程将会很快。
（5）驱动安装完后会出现如图3-21所示的提示界面，单击“完成”按钮即可完成Arduino驱动安装。
图3-20 驱动程序安装
图3-21 安装完成提示
（6）驱动安装成功后，一般会在“控制面板”→“计算机管理”→“系统工具”→“设备管理器”→“端口”设备中出现一个如图3-22所示“Arduino型号（虚拟端口号）”格式的设备。如果该位置出现带问号图标的设备，则表示有未装好驱动的设备（Windows 7、Windows 8等不会像Windows XP一样弹出硬件向导，而是自动在PC或网络中搜索驱动。一般不会搜索成功，需要手动打开“设备管理器”找到新的未知设备，并右击打开菜单安装驱动，过程类似Windows XP硬件向导）。
图3-22 设备管理器
如果驱动正常，IDE就可以使用Arduino开发板下载更新程序了。
至此，一个完整的Arduino开发环境安装搭建配置即完成。此时运行Arduino IDE，在IDE界面的菜单栏中打开“工具”菜单，将光标移至“开发板”选项展开级联菜单，并选择对应型号Arduino，如图3-23所示（只有选对型号才能下载程序）。
图3-23 开发板型号选择
接着，再次在IDE的菜单栏中打开“工具”菜单，将光标移至“端口”选项展开级联菜单，并选择Arduino的设备端口号（如PC连接有多个Arduino开发板，请在“设备管理器”中确定设备对应端口号后再选择），如图3-24所示。
Arduino型号和端口号都选择完成后，会在IDE界面右下角显示配置情况（下载程序时出现报错请先看该显示内容是否配置正确），如图3-25所示。
配置完成后即可开始编写、修改或将已有程序下载至Arduino。如图3-26所示打开IDE自带的Blink（闪烁）例程（在IDE中，程序称为sketch，意为“草图”）。
确定下载至Arduino的程序无误后，即可单击IDE界面功能栏“上传”（Upload，意为将程序上传至Arduino，通常也称为“烧录”“烧写”。对于PC为上位机的开发，笔者认为称其为下载更合适，本书中对此一概用下载代指）图标将程序下载至Arduino（如不确定程序无语法错误，可单击功能栏中的“验证”按钮进行预编译查错），如图3-27所示。
图3-24 端口选择
图3-25 IDE下载目标型号开发板和端口号
图3-26 打开Blink例程
图3-27 下载Blink程序
该例程下载成功后Arduino开发板上的L指示灯会闪烁，即表明环境已配置妥当。如使用其他型号开发板或更换USB接口连接开发板，按上述驱动安装流程安装好其型号对应的驱动，并选择配置好Arduino型号、端口号，即可进行程序下载或调试。
注意：
每个Arduino与不同的Windows系统PC首次连接时都需要安装驱动程序，以正常更新程序和交互使用。如出现前文未提及问题导致下载报错，可试试重新插拔Arduino开发板与PC连接的数据线或注销后重新登录等方法。IDE对程序下载至Arduino上是通过PC虚拟出串行端口进行传输下载的，此时其他程序占用Arduino所使用的端口会出现下载错误。
Mac OS X系统下Arduino IDE的安装搭建与在Windows系统下类似。读者可以到Arduino官方网站的下载栏目下载IDE安装文件，或者直接从本书配套网盘内复制安装文件进行安装。Mac OS X下的Arduino IDE如图3-28所示。
图3-28 Mac OS X下的
注意：
在大多数情况下，如使用Uno、Mega 2560等开发板，则无须安装驱动程序，若为较早版本带FTDI芯片的开发板，则需要先安装一个FTDI芯片驱动方可使用开发板。具体可参考官网页面http://arduino.cc/en/guide/macOSX。
Linux系统下安装Arduino IDE相比Windows系统下更简单。在此以Ubuntu 13.04系统为例（其他发行版系统操作类似）来介绍Arduino IDE的安装过程。
在Ubuntu系统下获取Arduino IDE有以下3种方式。
方法1：Arduino官网下载栏目或本书所带网盘。
方法2：通过源安装。
打开terminal（终端），界面如图3-29所示，输入如下语句：
sudo apt-get install arduino
执行后按照提示进行后续操作即可。
方法3：通过Ubuntu Software Center（Ubuntu软件中心）安装。
运行Ubuntu Software Center，使用关键字Arduino搜索应用，如图3-30所示。搜索到IDE后安装即可。
图3-29 获取Arduino IDE
图3-30 Ubuntu软件中心
安装完成后双击Arduino图标即可启动Arduino IDE，如图3-31所示。
图3-31 Ubuntu下的
注意：
Ubuntu系统中的brltty驱动会导致Arduino不能正常使用，可以尝试用sudo apt-get remove brltty命令卸载brltty驱动。在绝大多数情况下上述安装步骤都适用，对于一些旧版本的Ubuntu系统则需要下载相应的组件，如avr-libc库。具体可参考官网页面http://playground.arduino.cc/Learning/Linux。
无论任何平台上开发使用Arduino，都需要安装Arduino IDE和相应Arduino开发板驱动。本章内容非常简单，不管在什么平台上，首先都要把环境搭建好，所以本章重点应注意的就是在不同平台安装IDE时的驱动、组件和运行库等问题。