arduino简单介绍

什么是arduino？

Arduino，是一个开放源代码的单芯片微控制器，它使用了Atmel AVR单片机，采用了开放源代码的软硬件平台，建构于简易输出/输入（simple I/O）界面板，并且具有使用类似Java、C语言的Processing/Wiring开发环境。

以上是维基百科的解释，我觉得这个解释虽然很到位，但不好，在于它忽略了解释的对象，如果我是一个IT小白，那真不明白在说的什么。
那到底如何告诉别人什么是arduino？可以去看arduino中文论坛的初识arduino。我介绍不来，不多说了，这篇文章主要针对熟悉电子电路的IT从业者以及工作交差。
很多电子从业者的朋友或许会鄙视arduino，不就是一块低性能的AVR单片机开发板吗？搭积木一样的傻瓜式编程的东西，给外行人玩的东西，有什么了不起。诚然，arduino表现出来的是一块单片机开发板，但仔细摸索你会发现，在GitHub里面有Arduino for STM32的源码，各类的IOT芯片也支持arduino，如wifi soc ESP8266等，各类芯片都把自己开发封装成arduino，你还觉得他是只是一块逼格比较高的AVR得开发板吗？所以说按我的理解，arduino是一个准标准的软硬件开发平台，类似VC开发Windows软件一样的平台，集成各类库文件，可以这样类比，电脑硬件对于arduino的硬件板，它的IDE类似VC，它集成各类嵌入式软件开发的库文件，比如delay()，Serial.read()等单片机开发常用函数，以及一些像I2C、SPI接口库或者传感器库，与单片机开发不同之处在于不需要对寄存器进行操作，直接调用函数，简单快捷。有人又说了，STM32、PIC、芯唐什么的单片机也有库函数，也可不直接操作寄存器。可是那些库函数只是简化写寄存器的方式，要使用对应的功能，还是要熟悉对应的寄存器操作，arduino的库函数是完全不用知道那些底层的寄存器的，不同的arduino板直接可以使用相同的函数，像不同单片机跑UCOS一样，移植后开发都一样。所以别说arduino是淘汰AVR的破板了，也别乱鄙视，电脑虽然强大，但8位单片机的出货量是电脑的几何倍，每个东西都有存在的空间，不是越强大越好，只有哪个场所合适用哪个的问题，况且让编程越来越简单是大势所趋，重复造轮子的事很没必要，arduino虽然不算完美方案，但是个指明出路的地方，Windows跟Ubuntu对比起来也丑，但第一系统是Windows，除了它出的早外，有个很大的原因就是基于VC的开发平台真是谁用谁知道，微软量身定做一大堆标准库，简简单单就上手的IDE平台，让多少程序员投入Windows怀抱，才有了现在Windows的生态。所以也很希望在嵌入式开发领域也有个类似的平台，可能arduino不是最终出路，但一定是那个出路的一个台阶。

arduino的优点

 跨平台
Arduino IDE可以在Windows、Macintosh OSX、Linux三大主流操作系统上运行，而其他的大多数控制器只能在Windows上开发。
 简单清晰的开发
Arduino IDE基于processing IDE开发。对于初学者来说，极易掌握，同时有着足够的灵活性。Arduino语言基于wiring语言开发，是对 AVRGCC库的二次封装，不需要太多的单片机基础、编程基础，简单学习后，你也可以快速的进行开发。
 开放性
Arduino的硬件原理图、电路图、IDE软件及核心库文件都是开源的，在开源协议范围内里可以任意修改原始设计及相应代码。
 社区与第三方支持
Arduino有着众多的开发者和用户，你可以找到他们提供的众多开源的示例代码、硬件设计。例如，可以在Github.com、Arduino.cc、Openjumper.com等网站找到Arduino第三方硬件、外设、类库等支持，更快更简单的扩展你的Arduino项目。
 硬件开发的趋势
Arduino不仅仅是全球最流行的开源硬件，也是一个优秀的硬件开发平台，更是硬件开发的趋势。Arduino简单的开发方式使得开发者更关注创意与实现，更快的完成自己的项目开发，大大节约了学习的成本，缩短了开发的周期。

以上摘自《Arduino程序设计基础》

使用arduino的注意事项

每个东西都有其适用性的地方，其实对于熟悉某个单片机开发的人来说，使用arduino是不合适的，它虽然开发非常简单，对于简单项目，只要关注自己的业务逻辑，直接上手就行了。然而，就是因为他的简单，导致使用不灵活，片上资源也少，有些时候真的会掉进坑里，所以使用时三思，以下是我自己测试后，有些要注意的地方，可能不对，帮忙提醒下。

• 处理速度慢，实时性不高，基本的arduino版本都是ATmage做主控芯片，它时钟频路16M，跟增强型51差不多，而且代码又做了第二次封装，所以对处理性能要要求的应用自己酌情使用。别说Arduino for STM32，不是官方的，谁知道有什么坑。
• 多任务、多线程编程有点麻烦，虽然GitHub里可以找到多任务切换的源码，但使用时需要注意每个任务的时间片格，相对于UCOS、RT-Thread之类实时操作系统，各种优先级、抢占机制、线程通讯。用arduino累啊。
• 中断2个，计数器无，时钟频率设置麻烦，比如IO口的时钟频率基本不能设置，I2C、SPI口也是少的可怜，好多东西都要外扩，没有片上集成。
• PWM输出、模拟输入口到挺多的，但PWM的频率最大是500Hz，对于一些控制是不符合要求的，比如有些电机及配套的驱动，用这个频率控制会导致电机振动厉害，另外占空比设置只能0-255，对于一些性能要求比较严格的控制也是比较麻烦的。模拟输入的采样精度是10位，采用间隔是100us，这些都是比较低的值，虽然能满足大部分传感器的值，选用开发时还是需要注意的。
• 串口缓存最大的数是128，而且不能中断接收，对于一些通讯协议定义起来需要注意了。

举例介绍下arduino的开发过程

说了这些，其实要是没自己上手下不会有概念的，那么我取个例子来说明下arduino的开发过程，就举个避障小车开发的例子。小车的系统结构大致如图。

采用带编码器的直流电机，PWM方式控制电机转速度，各类传感器先举红外传感器，其他待定，arduino控制电机以及各类传感器，于上层主控制器一起构成一个智能小车。
由于编码器需要采集电机脉冲信号，为了方便无误采用arduino的两个中断计数，串口通信和各类传感器采用遍询式判断，为了简化编程，采用任务调度器实现编程。
那么现在开始这个arduino的开发吧！
默认你准备了硬件，那么先 Arduino IDE下载安装吧，驱动安装不上看 各版本驱动安装方法。安装好后打开软件如下图。

配置好后就可以上手了，这里推荐你看Arduino.Cookbook.Michael.Margolis这本书，上面有具体常用函数用法，有些不明白的可以查阅arduino IDE自带的例程，我觉得这样上手比较快，最后具体项目可以Google。比如我需要用到一个任务调度器，找到一个大神弄好的 任务调度器,先自己测试下这个调度器的性能，代码如下：

#include "TaskScheduler.h"  //下载源码放到项目目录下，引用
const int ledPin=13;//led引脚IO号
int ledState=0;//led状态标志
void setup() 
{
  // put your setup code here, to run once:
  pinMode(ledPin,OUTPUT); //led引脚的IO设置成输出模式
  Sch.init(); //初始化调度器
  Sch.addTask(ledtest,20,1000,1);  //从第 20 毫秒开始闪烁 LED，每隔 1s, LED 状态改变一次
  Sch.addTask(serialtest,0,1,0);  //串口测试程序
  Serial.begin(9600); //开始串口通信
  Sch.start() ;//启动调度器
}

void loop() 
{
  // put your main code here, to run repeatedly:
 Sch.dispatchTasks();  // 执行被调度的任务，用调度器时放上这一句即可
  
}
void ledtest()
{
  if(ledState==0) digitalWrite(ledPin,HIGH);  //输出为高电平
  else digitalWrite(ledPin,LOW);   //输出为低电平
  ledState=~ledState; //取反
}
void serialtest() 
{
  if(Serial.available())  //判断串口缓存是否有数据
  {
    Serial.print((char)Serial.read());  //将读到的数据发送回去
    Serial.flush(); //清空串口缓存
  }
}

测试下，除了需要注意每个任务的调用时间片，其他都OK，就用这个做小车的软件框架。
未完待续……