arduino 学习（1）

arduino 官方网站
https://www.arduino.cc/
arduino 中文社区
https://arduino.me/s/arduino-getting-started?aid=320

1. 介绍arduino
   

电源（Power）：

Arduino UNO有三种供电方式：

1．通过USB接口供电，电压为5V；

2．通过DC电源输入接口供电，电压要求7～12V；

3．通过电源接口处5V或者VIN端口供电，5V端口处供电必须为5V，VIN端口处供电为7~12V；

指示灯（LED）：

Arduino UNO带有4个LED指示灯，作用分别如下：

ON：电源指示灯。当Arduino通电时，ON灯会点亮；

TX：串口发送指示灯。当使用USB连接到计算机且Arduino向计算机传输数据时，TX灯会点亮。

RX：串口接收指示灯。当使用USB连接到计算机且Arduino接收到计算机传来的数据时，RX灯会点亮。

L：可编程控制指示灯。该LED通过特殊电路连接到Arduino的13号引脚，当13号引脚为高电平或高阻态时，该LED 会点亮；低电平时，不会点亮。因此可以通过程序或者外部输入信号，控制该LED亮灭。

复位按键（Reset Button）：

按下该按键，可以让Arduino重新启动，从头开始运行程序。

存储空间（Memory）：

Arduino的存储空间即是其主控芯片所集成的存储空间。也可以通过使用外设芯片的方式，扩展Arduino的存储空间。

Flash：32KB

其中0.5KB分作BOOT区用于储存引导程序，实现串口下载程序的功能，另外的31.5KB是用户可以储存程序的空间。相对于现在动辄几百G的硬盘，可能觉得32KB很小很小，但在单片机上，32KB已经可以存储很大的程序了。

SRAM：2KB

SRAM相当于计算机的内存，在CPU进行运算时，需要在其中开辟一定的存储空间。当Arduino断电或者复位后，其中的数据都会丢失。

EEPROM：1KB

EEPROM全称为电可擦写可编程只读存储器，是一种用户可更改的只读存储器，其特点是Arduino断电或者复位后，其中的数据不会丢失。

输入输出端口（Input/Output Port）：

如图 1-20所示，Arduino UNO有14个数字输入输出端口，6个模拟输入端口。其中一些带有特殊功能，这些端口如下：

UART通信：0（RX）、1（TX）

被用于接收和发送串口数据。这两个引脚通过连接到ATmega16u2来与计算机进行串口通信。

外部中断：2、3

可以输入外部中断信号。

PWM输出：3、5、6、9、10、11 可用于输出PWM波。

SPI通信：10（SS）、11（MOSI）、12（MISO）、13（SCK） 可用于SPI通信。

TWI通信：A4（SDA）、A5（SCL）和TWI接口 可用于TWI通信，兼容I²C通信。

AREF：模拟输入参考电压输入端口。

Reset：复位端口。接低电平会使Arduino复位，复位按键按下时，会使该端口接到低电平，从而让Arduino复位。

2. 点灯程序

   /*
     Blink
   
     Turns an LED on for one second, then off for one second, repeatedly.
   
     Most Arduinos have an on-board LED you can control. On the UNO, MEGA and ZERO
     it is attached to digital pin 13, on MKR1000 on pin 6. LED_BUILTIN is set to
     the correct LED pin independent of which board is used.
     If you want to know what pin the on-board LED is connected to on your Arduino
     model, check the Technical Specs of your board at:
     https://www.arduino.cc/en/Main/Products
   
     modified 8 May 2014
     by Scott Fitzgerald
     modified 2 Sep 2016
     by Arturo Guadalupi
     modified 8 Sep 2016
     by Colby Newman
   
     This example code is in the public domain.
   
     https://www.arduino.cc/en/Tutorial/BuiltInExamples/Blink
   */
   
   // the setup function runs once when you press reset or power the board
   void setup() {
     // initialize digital pin LED_BUILTIN as an output.
     pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
   }
   
   // the loop function runs over and over again forever
   void loop() {
     digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);  // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
     delay(1000);                      // wait for a second
     digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);   // turn the LED off by making the voltage LOW
     delay(1000);                      // wait for a second
   }

   里面的宏都是做了2次封装

   #define LED_BUILTIN 13
   #define HIGH 0x1
   #define LOW  0x0
   
   #define INPUT 0x0
   #define OUTPUT 0x1

3. 其他配件

   1. 面包板
      
      面包板，对于两边的插孔，是横向联通。
      对于中间的插孔，是纵向联通。
   2. 电阻和电容
      
   3. 二极管/LED（发光二极管）/三极管
      
      二极管：单向传导电流。
      LED（发光二极管）：正负两极，短脚为负，长脚为正。
      三极管：放大、震荡和开关作用。有发射极E（Emitter）、基极B（Base）和集电极C（Collector）三极。有PNP和NPN两种类型的三极管。
   4. 传感器扩展板

4. 流水灯实验

   void setup() {
     // initialize digital pin LED_BUILTIN as an output.
     for(int i = 2; i < 8; i++)
       pinMode(i, OUTPUT);
   }
   
   // the loop function runs over and over again forever
   void loop() {
     for(int i = 2; i < 6; i++) {
       digitalWrite(i, HIGH);  // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
       delay(500);                      // wait for a second
       digitalWrite(i, LOW);   // turn the LED off by making the voltage LOW 
     }
     for(int i = 6; i > 2; i--) {
       digitalWrite(i, HIGH);  // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
       delay(500);                      // wait for a second
       digitalWrite(i, LOW);   // turn the LED off by making the voltage LOW 
     }
   }

   
   

5. 呼吸灯

6. 通过电位器控制呼吸灯频率

   int ledPin = 9;
   int pot = A0;
   void setup() {
   
   }
   
   // the loop function runs over and over again forever
   void loop() {
     for(int fadeValue = 0; fadeValue <= 255; fadeValue +=5) {
       analogWrite(ledPin, fadeValue);
       int time = analogRead(pot) / 5;
       delay(time);
     }
     for(int fadeValue = 255; fadeValue >= 0; fadeValue -=5) {
       analogWrite(ledPin, fadeValue);
       delay(analogRead(pot) / 5);
     }
     
   }

7. 光敏电阻
   
   
   读出电压　ｘ = R1 / (R1 + R2) X 5V

0.5 = R1 / (R1 + 10000) X 5
R1 = 101
1 = R1 / （R1 + 10000）X 5
R1 = 2500

8. 温度传感器
   
   

   float temp = (5.0 * analogRead(LM35) * 100.0) / 1024;
   Serial.print("temperature: ");
   Serial.print(temp);
   Serial.println(" C");

9. 其他模块
   
   
10. 串口
    
    无输入字符便会返回-1,对应乱码。
    
    可使用available判断。

通过串口输入来控制灯的亮灭。

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(9600);
  pinMode(13, OUTPUT);
}

void loop() {
  if (Serial.available() > 0) {
    char ch = Serial.read();
    Serial.print(ch);
    if(ch == 'a')
    {
      digitalWrite(13, HIGH);
      Serial.println("turn on");
    }
    else if (ch == 'b'){
      digitalWrite(13, LOW);
      Serial.println("turn off");
    }
  }
}

11. 运行时间函数

    unsigned long time1;
    unsigned long time2;
    
    void setup() {
      // put your setup code here, to run once:
      Serial.begin(9600);
    }
    
    void loop() {
      // 根据Arduino晶振不同，16MHz精度为4微秒，8MHz精度8微秒
      time1 = millis(); // 返回毫秒，大概50天溢出一次
      time2 = micros(); // 返回微秒，大概70分钟溢出一次
    
      Serial.print(time1);
      Serial.println("ms");
    
      Serial.print(time2);
      Serial.println("us");
      delay(1000);
    }

    延迟函数

    delay(); // 毫秒级延迟，unsigned long
    delayMicroseconds(); // 微秒级延迟， unsigned int

tips:

1. 扩展板（Shield）