Arduino从入门到大牛——初识Arduino

初识Arduino
Arduino自2005年推出以来，广受好评，如今已成为最热门的开源硬件之一。在全球最大的开源社区Github上，Arduino已经成为了一个语言分类；而IEEE发布的2017年编程语言流行程度排行榜上，Arduino成为了仅次于C/C++的嵌入式编程语言；近年来，国内各大高校，甚至中小学都开始使用Arduino开展教学工作。Arduino的热门程度可见一斑。
什么是Arduino
在回答Arduino是什么之前，让先来看看几个基于Arduino开发的项目。
典型项目案例
● 温湿度计
该设备上有温湿度传感器，可以测量出环境温湿度信息，还带有时钟芯片，可以记录时间信息，这些信息都通过设备上的显示屏呈现。其测量到温湿度历史数据，可以通过网络连接存储到云端服务器，方便日后查看历史信息。
● 智能电灯
该设备使用WiFi连接到网络，通过App可以远程控制其开关、设定开关时间、调整灯光亮度、色温等，还可以连接语音助手，通过语音控制其状态。
● 教育机器人
OTTO是一款用于教育领域的机器人，由Camilo设计，其中包含Arduino控制板、超声波传感器和舵机，可以通过编程让其做出不同的动作，还可以通过其中的超声波传感器与之交互。
● 无人机控制器
ArduPilot是基于Arduino开发的无人机控制系统，是目前最强大的基于惯性导航的开源飞行控制器之一。集成有陀螺仪、加速度传感器、电子罗盘传感器、大气压传感器、GPS等部件。
图1-x为使用ArduPilot制作的四轴飞行器。
● 微型卫星
ArduSat是美国加州的NanoSatisfi团队在众筹网站Kickstarter上推出的Arduino制作的微型人造卫星项目（见图1-4），目的是让任何人都可以用更低的成本从事有关宇宙的研究。
它只有10立方厘米大小，将会以音速18倍的速度围绕地球飞行，并配备照相机和多达25种的感应器，搭载的感应器包括电磁波测定装置、分光器、振动传感器、光传感器、GPS、盖革计数器、陀螺仪、磁场传感器、二氧化碳检测传感器等等。
Arduino的本质
Arduino并不仅仅是一块小小的电路板，而是一个开放的电子开发平台。它包含了：
● 硬件——电路板
● 软件——开发环境
● 开发者生态——众多开发者、使用者创造的代码、程序、电路、项目
开发优势

1. 简化开发
   抛开了传统硬件开发的复杂操作：
   ○ 不需要了解硬件内部结构和寄存器设置
   ○ 不需要过多的电子知识、编程知识
   ○ 通过简单的学习即可开发出色项目
2. 创意扩展
   可以与多种软件结合（如Flash、Max/Msp、VVVV、Processing）制作互动作品
   开源基因
   Arduino本身是多个开源项目融合的成果（图1-9为Arduino使用的部分开源项目）：
   组件 基于的开源项目 说明
   编译器 GCC GNU核心编译器
   编程语言 Wiring/AVR libc 单片机编程架构/AVR扩展库
   开发环境 Processing IDE 设计师导向的开发环境
   上传工具 avrdude AVR编程工具
   可以说，没有这些开源项目，就没有今天的Arduino。
   为什么使用Arduino
   核心优势
   ✅ 跨平台
   Arduino IDE支持Windows、Mac OSX、Linux三大操作系统
   ✅ 简单开发
   ● 基于Processing IDE开发，易学易用
   ● 对底层接口二次封装，降低学习门槛
   ✅ 完全开源
   硬件原理图、电路图、IDE软件及核心库文件全部开源
   ✅ 强大生态
   ● 活跃的开源社区（Github/Arduino.cc/Arduino.cn）
   ● 丰富的第三方硬件/外设/类库支持
   ✅ 行业趋势
   ● 全球最流行的开源硬件平台
   ● 显著降低开发周期和学习成本
   ● 已被专业开发者、教育机构广泛采用
   应用场景
   ● 专业硬件产品开发
   ● 物联网项目实现
   ● 高校自动化/软件/艺术课程
   ● 创客教育/STEAM教育