Arduino开发教程

主要开发专栏
《arduino学习》：学习最简单开源便利的单片机Arduino，与时俱进
《Arduino编程参考》：本专栏围绕Arduino语法和Arduino库使用开发；
《 Arduino小项目开发》：本专栏围绕Arduino生态结合实际需求设计综合的小项目开发。
《HomeAssistant》：介绍homeassistant中基本开发， 重点设计esphome和nodered开发，包含小爱同学打印机等诸多设备添加。
总之我会持续更新对应专栏博客（开源一直会维持在60%），部分付费专栏迫于交话费，买杯咖啡！

1 前言

Arduino出生于Ivrea交互设计学院，是一种用于快速制作原型的简便工具，主要面向没有电子和编程背景的学生。
官网支持：https://www.arduino.cc/
国内支持：

1. Arduino 教程_w3cschool：https://www.w3cschool.cn/arduino/
2. Arduino中文论坛DF：https://mc.dfrobot.com.cn/forum-92-1.html
3. Arduino太极创客开发：http://www.taichi-maker.com/

Arduino板一旦进入更广泛的社区，便开始进行更改以适应新的需求和挑战，将其产品从简单的8位板扩展到IoT应用，可穿戴，3D打印和嵌入式环境的产品。

所有Arduino硬件和软件都是完全开源的，使用户能够独立构建它们，并且通过全球用户的贡献而不断发展。笔者认为就是便携带的小伙伴，根据提前设定的要求完成一定的动作反馈！

1.1 大道之悟

作为单片机初学者，本人首选Arduino，刚开始不免会有许多困惑，现在也小有成就，都是慢慢积累的过程，现在养成了每周在CSDN上写博客的习惯，就算是翻译国外友人的idea也同样有所发展。

既然我们齐聚C站，秉着“终生学习，共享进步！！！”的理念，我们将学会用arduino常用传感器和执行器，通过以下三个篇章，由浅入深，由低到高，由差到强层层递进。

1.2 Arduino 硬件

多年来，Arduino发布了100多种硬件产品：板，扩展板，载体，套件和其他配件。在此页面中，您将找到所有活动Arduino硬件的概述，包括Nano，MKR和Classic系列。
官网支持;https://www.arduino.cc/en/hardware

常见Arduino开发板系列有Uno、Nano、Mega2560、ESP8266、ESP32、PI PICO，他们的生态还在不断壮大，会有越来越多的开发板支持！

1. Arduino Uno：入门版

• Arduino UNO是基于ATmega328P的微控制器板。它具有 14 个数字输入/输出引脚（其中 6 个可用作 PWM 输出）、6 个模拟输入、一个 16 MHz 陶瓷谐振器、一个 USB 连接、一个电源插孔、一个 ICSP 接头和一个复位按钮。它包含支持微控制器所需的一切;只需使用 USB 电缆将其连接到计算机，或使用 AC-DC-DC 适配器或电池为其供电即可开始使用。您可以修补UNO，而不必担心做错事，最坏的情况是，您可以花几美元更换芯片并重新开始。
• 官网支持：https://docs.arduino.cc/hardware/uno-rev3
• 原理图：
  

2. Arduino nano：便携版

• 经典的Nano是Arduino Nano家族董事会中最古老的成员。它类似于Arduino Duemilanove，但用于面包板，没有专用的电源插孔。经典Nano的继任者是例如具有WiFi模块的Nano 33 IoT或具有低功耗蓝牙®和多个环境传感器的Nano 33 BLE Sense。
• 官网支持：https://docs.arduino.cc/hardware/nano
• 原理图：
  

3. Arduino mega：中配版

Arduino Mega 2560是基于ATmega2560的微控制器板。它具有 54 个数字输入/输出引脚（其中 15 个可用作 PWM输出）、16 个模拟输入、4 个 UART（硬件串行端口）、一个 16 MHz 晶体振荡器、一个 USB 连接、一个电源插孔、一个 ICSP接头和一个复位按钮。

• 官网支持：https://docs.arduino.cc/hardware/mega-2560
• 原理图：
  

4. esp8266：物联版

• ESP8266EX 内置超低功耗 Tensilica L106 32 位 RISC 处理器，CPU 时钟速度最高可达 160 MHz，支持实时操作系统 (RTOS) 和 Wi-Fi 协议栈，可将高达 80% 的处理能力留给应用编程和开发。
• 官网支持：https://www.espressif.com/zh-hans/products/socs/esp8266
• 原理图：

5. ESP32 ：高配版

• ESP32 将天线开关、RF balun、功率放大器、接收低噪声放大器、滤波器、电源管理模块等功能集于一体。ESP32 只需极少的外围器件，即可实现强大的处理性能、可靠的安全性能，和 Wi-Fi & 蓝牙功能。ESP32 可作为独立系统运行应用程序或是主机
  MCU 的从设备，通过 SPI / SDIO 或 I2C / UART 接口提供 Wi-Fi 和蓝牙功能。
• 官网支持：https://www.espressif.com/zh-hans/products/socs/esp32
• DEVKIT V1原理图

ESP32S2：高配版 原理图：

6. PI PICO：实用版

• 树莓派PICO系列目前由四块板组成;Raspberry Pi Pico（最左），Pico H（中左），Pico W（中右）和Pico WH（最右）。
  

• Raspberry Pi Pico是一款低成本、高性能的微控制器板，具有灵活的数字接口。主要功能包括：双核 Arm Cortex M0+ 处理器，运行频率高达 133 MHz 的灵活时钟，264kB SRAM 和 2MB 板载闪存。

• 官网支持：https://www.raspberrypi.com/documentation/microcontrollers/raspberry-pi-pico.html

• 原理图：
  

1.3 Arduino 软件

目前Arduino各种环境下都有匹配的IDE开发，特别是Arduino2.0 IDE、Web IED、PLC IDE，非常友好！还兼容VScode开发环境，国内有linkboy，Mixly，操作起来很容易上手，而且有相当多的开源项目！！！
linkboy官网：http://linkboy.com.cn/
Mixly官网：https://mixly.org/
Arduino软件：https://www.arduino.cc/en/software

环境搭建教程：

• 【ESP8266-NodeMCU开发之Arduino环境搭建】
• 【ESP32-NodeMCU物联网开发之Arduino环境搭建】
• 【ESP-C3-32S-Kit 2M开发板环境搭建Arduino】
• 【Arduino IDE 2.0他来了】

2.基础篇

基础篇主要涉及Arduino常见的GPIO硬件和官方库软件资源，围绕GPIO输入输出操作，还有更嗨的ADC和PWM驱动实验，这些通过简易点灯、电机、通讯的实际应用。

2.1 点灯操作

这里包涵web开发点灯，以及本地SDK的PWM呼吸灯实验，可以设计彩虹灯的WS2812B，其实显示屏就是高级的点灯矩阵，等等有趣的玩法欢迎你的探索！

• 什么是Arduino？
• Arduino与LED深度握手
  
• Arduino与16LED圆环WS2812B握手
  
• Arduino +ADC+B10K电位器
• Arduino与震动马达模块握手
• Arduino与增量编码器握手

2.2 电机驱动

常规的电机分为有刷电机和无刷电机，有刷电机常见四驱车马达、交流电机、步进电机、舵机、伺服电机；无刷电机常见无刷直流电机
无刷直流电机最强科普：https://zhuanlan.zhihu.com/p/371992455

• Arduino与SG90舵机握手
  
• Arduino与28BYJ-48步进电机握手
  
• 【ESP8266与ESP12E 电机拓展板握手】

2.3 机器通讯

Arduino通讯分为有线通信和无线通信，其中有线通信包括GPIO逻辑通讯，UART串口通讯，I2C通讯，SPI通讯等，无线通信包括红外、蓝牙、wifi、433、NBIoT、LoRa等无线电频段。

• Arduino兄弟间传递信息——基于BMP180气压计
  
• Arduino蓝牙无线一键下载

• Arduino与16LED圆环WS2812B握手

• Arduino与红外遥控握手

• 【DX-BT24蓝牙模块连接Arduino与手机透传教程】

3. 提高篇

提高篇主要涉及Arduino常见的资源优化整合，围绕生活中小的项目开发，搭配主流的编程软件（Mixly,Arduino IDE,Mind+,Linkboy），通过传感器数据采集，入门版Uno单片机处理，执行器反馈的实际应用。

3.1 联合实验

此部分主要目的是培养顺序处理和联合实验能力，依次是条件触发✨——信息处理✨✨——任务处理✨✨✨

• Arduino 与HC-SRO4超声波传感器的OLED握手
  

• Arduino 与HDT11和0.98寸OLED握手
  

• Arduino兄弟间传递信息——基于BMP180气压计

• Arduino与HX711称重传感器握手

• Arduino与mpu6050握手

3.2 物联开发

物联网开发教程 接入Blinker、ONENET、阿里云、巴法云、腾讯网、机智云物联网平台教程，主要基于ArduinoIDE开发采用esp8266硬件设计

• ESP8266-NodeMCU开发之Arduino环境搭建

• 链接blinker
  

• Arduino uno+ESP-01物联网Blinker实现一

• 链接ONENET

• 基于Arduino IDE平台开发ESP8266通过MQTT连接ONENET

• 链接阿里云

• 基于 arduino IDE使用AliyunIoTSDK库接入阿里云

• 基于Arduino IDE平台开发ESP8266通过MQTT连接阿里云

• 基于Arduino IDE平台开发ESP8266天猫精灵控制LED灯

• 连接巴法云

• 基于Arduino IDE平台开发ESP8266连接巴法云
  

4. 进阶篇

进阶篇深入涉及Arduino常见的资源优化整合，围绕生活中小的项目进行系统性开发，搭配主流的编程软件（Mixly,Arduino IDE,Mind+,Linkboy），通过传感器数据采集，单片机处理，执行器反馈的实际应用，另外穿透有通讯交互，有点机器人协调的味儿，其中包含一定的控制逻辑和算法辅助系统更加出色完成对应的问题。

4.1 实物开发

此部分涉及博主的实物开发，其中会构建解题思路，硬件选型，程序设计、整体调试等内容，非常硬核

• DIY电动滑板车
  

• 【基于Arduino的垃圾分类装置开发教程一项目书】
  

• 探索者Arduino模拟红外避障小车

4.2 友人优作

此部分是国内外友人的优秀作品收藏夹，游船、飞机、汽车、坦克等等！！！

5. 优质工具

5.1 串口工具

这里提供快速可视化的开源串口工具，加快显示步伐，支持保存数据哟！还有进阶版的

• 【Arduino串口数据保存到excel中常用三种方法】
  

• 【开源的串口可视化工具——Serial Studio】
  

• PID算法学习

• 基于MATLAB的PID控制器设计

5.2 开发工具

非常期待RT-Thread社区的成长
【基于 RT-Thread Studio的CPK-RA6M4 开发板环境搭建】

【基于RT-Thread+RA6M4的智能鱼缸系统设计之鱼我所欲也】
去年参加比赛获得第六名，这次我又来参加比赛，哈哈哈

5.3 3D打印机

3D打印机非常适合玩硬件的，随时随地打印一些不切实际的idea，虽然打印机经常坏，我依然深深的喜爱，所以研一就说服导师购买

• 【小树T系列3D打印机安装教程】
• 【大黄蜂打印机cura切片软件配置】
  

6. 小结

通过对生活中需要简单的控制系统，我们可以让Arduino作为主心骨，其他外设有机衔接从而完成功能，进而丰富我们的生活。

下面我收集单片机资料时，某位大神总结的单片机硬件资源思维导图，特此供上，方便大家查漏补缺

从而实现对外部世界进行感知，充分认识这个有机与无机的环境，科学地合理地进行创作和发挥效益，然后为人类社会发展贡献一点微薄之力。

1. 我会持续更新对应专栏博客，非常期待你的三连！！！
2. 如果鹏鹏有哪里说的不妥，还请大哥大姐们多多评论指教！！！
3. 下面有我的群推广，欢迎志同道合的朋友们加入，期待与你的思维碰撞