Arduino(1) 軟件安裝和初步使用

前言

因項目需要開始做上下位機的通信程序，下位機用的控制板就是Arduino，型號是mega2560，它提供了四組UARTs通信接口，也支持SPI和I2C通信。
參考書籍：

1. Arduino程序設計基礎(第2版)——陳呂州
2. Arduino權威指南(第2版)——Michael Margolis(美)
3. CSDN上很多關於Arduino的博客

軟件安裝

首先去arduino官網下載安裝包，根據操作系統選擇不同的版本，這裏我用的時最新的Arduino 1.8.9 Windows Installer，下載好後安裝，可以放置你想要的路徑也可以默認路徑，最後會生成一個名爲Arduino的文件夾，裏面包含可執行文件和各種其他文件。雙擊Arduino.exe就會啓動程序主窗口。

• 爲了使Arduino的開發環境和板子通信成功，還需要安裝Arduino開發板的驅動程序。Windows系統裏，可以使用USB接線連接PC和Arduino開發板，並等待出現“發現新硬件嚮導”。通常條件下，這個步驟一般都會自 動完成安裝驅動程序，但有些情況下因某些操作系統文件的丟失會導致這個操作失敗。
• 如果出現了Arduino驅動程序安裝失敗的情況，打開設備管理器，找到顯示列表裏的Arduino開發板(可能在其他設備裏，也可能在端口條目裏，可以通過插拔USB接線來確認)，這時候的Arduino開發板沒有安裝好驅動程序，所有它的圖標旁邊會有個感嘆號的警告標誌。右鍵單擊這個條目，選擇更新驅動程序軟件，選擇“瀏覽計算機以查找驅動程序軟件”選項，然後導航到驅動程序文件夾，就在Arduino的安裝路徑的driver文件夾裏，然後點擊確認window就會安裝好驅動程序。
• 如果還是不行的話，就有可能window系統缺少了USB Serial相關的驅動程序，這時候需要找到開發板使用的USB類型，安裝對應的驅動。例如，Mega2560對應的是USB Serial CH340，去網上下載一個CH340相關驅動，安裝好後即可。

Arduino IDE

如果想編寫一個程序，並將其上傳到開發板上，首先得學會使用Arduino IDE開發環境。

• Arduino IDE在啓動Arduino.exe之後就會打開，就像上圖所示的一樣。菜單欄下面總共有6個按鍵，從左到右依次是：驗證程序，上傳到開發板，新建程序，打開現有程序，保存程序；最右邊則是串口監視器，下邊還有標籤按鈕；把鼠標放到這些按鍵上時，也會顯示其基本功能，如新建標籤、重命名、刪除等。
• 再往下就是程序編輯器領域了，這裏用來查看和編輯程序代碼的。Arduino IDE默認打開後會把當前程序命名爲sketch+日期，保存時可以重新命名。打開一個程序後，IDE裏會默認包含兩個函數，setup()和loop()，同時也給出了相關的註釋，setup()僅運行一次，所以通常我們會把一些初始化的配置代碼放在這個函數裏；loop()會循環執行，所以會把一些需要循環執行的主代碼放在這裏。

初步使用

下面會使用一個簡單的Blink例子來說明怎麼使用Arduino。在Arduino窗口的菜單欄中選擇“文件”->“示例”->01.Basics->Blink，打開之後就會出現下圖代碼：

• 這個程序裏主要存在兩大段語句，分別放在setup()和loop()裏，分別循環執行一次和無數次。
• setup()裏只有一句代碼，pinMode()即是設置引腳的模式，這裏就是設定了LED_BUILTIN腳爲輸出模式，因爲在每一個Arduino開發板裏都有一個可控的LED燈，mega2560上的LED燈對應的引腳就是13腳，所以這裏的LED_BUILTIN腳也就是13腳。
• loop()裏的digitalWrite()語句是將LED_BUILTIN腳電平拉高，也就是點亮了LED燈，接着delay()函數延遲了1000毫秒，再將LED_BUILTIN腳電平拉低，熄滅LED燈，再延遲1000毫秒。當上述操作循環執行時，就會出現LED燈每隔一秒點亮再隔一秒熄滅的閃爍效果了。
  
• 在編譯刪上傳之前還需要在"工具"->“處理器”/"端口"裏選擇Arduino開發板對應的型號和對應到電腦上的串口(可以通過查看設備管理器串口和插拔開發板來確認)。當選擇完之後就可以在IDE的右下角看到當前設置的處理器型號和串口了。
• 接着點擊驗證按鈕，IDE會檢測程序是否有語法錯誤等，如有錯則提示相關錯誤，反之調試區出現“編譯完成”字樣。
• 最後點擊上傳按鈕，可以看到開發板上標有TX和RX的LED燈在快速閃爍，說明程序正在寫入開發板。等待調試區出現“上傳成功”字樣後，同時可以看到開發板上LED燈正如同設定那樣閃爍，說明程序已經完整寫入到開發板了。
• 調試區還會顯示當前項目使用到的字節數和內存大小，同時也給出了最大字節數。這樣調試者在使用開發板過程中可以根據自己需求來調整代碼。