Arduino(1) 软件安装和初步使用

前言

因项目需要开始做上下位机的通信程序，下位机用的控制板就是Arduino，型号是mega2560，它提供了四组UARTs通信接口，也支持SPI和I2C通信。
参考书籍：

1. Arduino程序设计基础(第2版)——陈吕州
2. Arduino权威指南(第2版)——Michael Margolis(美)
3. CSDN上很多关于Arduino的博客

软件安装

首先去arduino官网下载安装包，根据操作系统选择不同的版本，这里我用的时最新的Arduino 1.8.9 Windows Installer，下载好后安装，可以放置你想要的路径也可以默认路径，最后会生成一个名为Arduino的文件夹，里面包含可执行文件和各种其他文件。双击Arduino.exe就会启动程序主窗口。

• 为了使Arduino的开发环境和板子通信成功，还需要安装Arduino开发板的驱动程序。Windows系统里，可以使用USB接线连接PC和Arduino开发板，并等待出现“发现新硬件向导”。通常条件下，这个步骤一般都会自 动完成安装驱动程序，但有些情况下因某些操作系统文件的丢失会导致这个操作失败。
• 如果出现了Arduino驱动程序安装失败的情况，打开设备管理器，找到显示列表里的Arduino开发板(可能在其他设备里，也可能在端口条目里，可以通过插拔USB接线来确认)，这时候的Arduino开发板没有安装好驱动程序，所有它的图标旁边会有个感叹号的警告标志。右键单击这个条目，选择更新驱动程序软件，选择“浏览计算机以查找驱动程序软件”选项，然后导航到驱动程序文件夹，就在Arduino的安装路径的driver文件夹里，然后点击确认window就会安装好驱动程序。
• 如果还是不行的话，就有可能window系统缺少了USB Serial相关的驱动程序，这时候需要找到开发板使用的USB类型，安装对应的驱动。例如，Mega2560对应的是USB Serial CH340，去网上下载一个CH340相关驱动，安装好后即可。

Arduino IDE

如果想编写一个程序，并将其上传到开发板上，首先得学会使用Arduino IDE开发环境。

• Arduino IDE在启动Arduino.exe之后就会打开，就像上图所示的一样。菜单栏下面总共有6个按键，从左到右依次是：验证程序，上传到开发板，新建程序，打开现有程序，保存程序；最右边则是串口监视器，下边还有标签按钮；把鼠标放到这些按键上时，也会显示其基本功能，如新建标签、重命名、删除等。
• 再往下就是程序编辑器领域了，这里用来查看和编辑程序代码的。Arduino IDE默认打开后会把当前程序命名为sketch+日期，保存时可以重新命名。打开一个程序后，IDE里会默认包含两个函数，setup()和loop()，同时也给出了相关的注释，setup()仅运行一次，所以通常我们会把一些初始化的配置代码放在这个函数里；loop()会循环执行，所以会把一些需要循环执行的主代码放在这里。

初步使用

下面会使用一个简单的Blink例子来说明怎么使用Arduino。在Arduino窗口的菜单栏中选择“文件”->“示例”->01.Basics->Blink，打开之后就会出现下图代码：

• 这个程序里主要存在两大段语句，分别放在setup()和loop()里，分别循环执行一次和无数次。
• setup()里只有一句代码，pinMode()即是设置引脚的模式，这里就是设定了LED_BUILTIN脚为输出模式，因为在每一个Arduino开发板里都有一个可控的LED灯，mega2560上的LED灯对应的引脚就是13脚，所以这里的LED_BUILTIN脚也就是13脚。
• loop()里的digitalWrite()语句是将LED_BUILTIN脚电平拉高，也就是点亮了LED灯，接着delay()函数延迟了1000毫秒，再将LED_BUILTIN脚电平拉低，熄灭LED灯，再延迟1000毫秒。当上述操作循环执行时，就会出现LED灯每隔一秒点亮再隔一秒熄灭的闪烁效果了。
  
• 在编译删上传之前还需要在"工具"->“处理器”/"端口"里选择Arduino开发板对应的型号和对应到电脑上的串口(可以通过查看设备管理器串口和插拔开发板来确认)。当选择完之后就可以在IDE的右下角看到当前设置的处理器型号和串口了。
• 接着点击验证按钮，IDE会检测程序是否有语法错误等，如有错则提示相关错误，反之调试区出现“编译完成”字样。
• 最后点击上传按钮，可以看到开发板上标有TX和RX的LED灯在快速闪烁，说明程序正在写入开发板。等待调试区出现“上传成功”字样后，同时可以看到开发板上LED灯正如同设定那样闪烁，说明程序已经完整写入到开发板了。
• 调试区还会显示当前项目使用到的字节数和内存大小，同时也给出了最大字节数。这样调试者在使用开发板过程中可以根据自己需求来调整代码。