第1课 初识 Arduino 与 点亮板载 LED

Arduino 已成不少创客的首选，因为它不仅开发简单、价格便宜、模块丰富，能够作为人机交互、物联网的节点，甚至成为各种人工智能的中心。不过，千万不要把Arduino想的很复杂，其实，它原本只是给艺术家准备的玩具！

Arduino 开发哲学是“用最短的时间，最大化你的创意”。你不需要懂高深的编程语言和电子电路，只要把想法快速表达出来。其实，很多消费电子产品的原型都是用Arduino 开发的，然后交给专业的工程师、迁移至更高级的平台。

总之，Arduino是一款非常典型的“低门槛，宽边界，高天花板”的入门玩具。

这个教程一共55课，涵盖了Arduino 基础编程、扩展、进阶实验三大部分。前面两部分，足够你玩转Aruidno 的方方面面，最后，我们将 Arduino 放到充满挑战的现实中，完成一些很酷的玩意。

要撬动地球，先要一个支点：一块 Arduino 开发板。理解支点是一切的开始：

Arduino 是一个开源的、基于 I/O 端口的控制平台和开发环境，利用过程语言，Arduino 可以读取大量的开关和传感器信号，并且控制各式各样的电灯、电机或其他物理设备，同时连接你的PC 或者 手机。

第一步，购买一块 Arduino 开发板，初学者建议选择 Arduino  Uno 或者 Genuino Uno，前者为官方原版，价格贵；后者是姊妹品牌，价格便宜，但功能设计完全一模一样。

Uno 上很多电子元器件，不用细究，只需要理解它有四个模块，控制芯片（Uno 为 ATMega328）、USB 接口、I/O 端子和供电系统。控制芯片是核心，以后我会介绍，怎样只用一块控制芯片，制作出最小的 Arduino 。

选择 Uno的好处是 I/O 兼容性好且内置 USB 接口。但开发完成后，组装时，可以选用 mini 或者 micro 减少体积，复杂的项目可以用 Mage2560 提供更大存储空间和更多的I/O端口。

当然，兼容的Arduino 开发板一直在推新，针对物联网，现在已经有集成了Wifi、蓝牙、NFC 等功能的板，使得开发十分便捷。

第二步下载 Arduino IDE （IDE 就是 Arduino 的开发界面），安装时会自动装上各种必须的驱动程序。

Arduino 官方下载地址：https://www.arduino.cc/en/Main/Software 包括 Windows、Mac、Liunx 版本。如果系统是 Windows 请选择 Installer，Windows 10 以上安装程序会自动把驱动装上很方便：

如果系统是 Windows 7 或 XP，安装时搜索驱动，然后指定 IDE 目录下的 drivers\FTDI USB Drivers 自动搜索即可。如果是 Ubuntu ，系统将自动识别驱动，使用 Root 权限启动 IDE 即可。

安装好之后选择启动，出现下面的界面：

一般来说，此时把 Arduino 通过 USB 链接到电脑上，就可以上传代码了，但有时还要在 “工具” 菜单中选择正确的版型（默认微Uno）和端口。

尝试第一个程序吧！点击 IDE “文件” 菜单，在“示例”选择 “01. basics”，最后选中 “Blink”，此时应用会新开一个窗口：

点击左上角的“上传”按钮，“Blink” 的代码传送到 Arduino 开发板上。过程中 RX 和 TX 灯会不停闪烁，等上传结束，第13 I/O端口的 LED 开始闪烁，这说明开发板已经可以与PC链接并正常工作了。

Blink 是最简单的 Arduino 程序，说明一下：

void setup() 的代码在导通电源时会执行一次，用于初始化设置。这里将 I/O 端口 LED_BUILTIN 设置为 OUTPUT，这意味着电平会根据程序变化，Arduino Uno 所有端口只能输出高低电平两种信号，但后面我们会介绍用 PWM 来控制输出功率。

另外， LED_BUILTIN 端口实际就是 DIGITAL 13，内置一颗 LED，改为 13 效果也是一样的。

接着 void loop() 里面的代码会不断循环执行，直到电源关闭。起始， LED_BUILTIN 端口输出高电平，LED亮，延时1000毫秒；接着，输出低电平，LED灭，延时1000毫秒，这个过程反复进行。另外，每块 Arduino 开发板都有一个 Reset 键，按下后程序从 void setup() 重新执行。

值得一提是，USB 接口可能会出现供电不足，Arduino Uno 有专用供电口，一般用路由器的电源即可，但要确保电压在 11V 以内（Arduino 多采用 AMS1117 线性稳压芯片，11V是其最大耐压值）。