Arduino

## Arduino是什么？
Arduino是一个开放源码电子原型平台，拥有灵活、易用的硬件和软件。Arduino专为设计师，工艺美术人员，业余爱好者，以及对开发互动装置或互动式开发环境感兴趣的人而设的。

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Arduino可以接收来自各种传感器的输入信号从而检测出运行环境，并通过控制光源，电机以及其他驱动器来影响其周围环境。板上的微控制器编程使用Arduino编程语言（基于Wiring）和Arduino开发环境（以Processing为基础）。Arduino可以独立运行，也可以与计算机上运行的软件（例如，Flash，Processing，MaxMSP）进行通信。Arduino开发 IDE 接口基于开放源代码，可以让您免费下载使用开发出更多令人惊艳的互动作品。

Arduino是人们连接各种任务的粘合剂。要给Arduino下一个最准确的定义，最好用一些实例来描述。

您想当咖啡煮好时，咖啡壶就发出“吱吱”声提醒您吗？
您想当邮箱有新邮件时，电话会发出警报通知您吗？
想要一件闪闪发光的绒毛玩具吗？
想要一款具备语音和配送功能的X教授蒸汽朋克风格轮椅吗？
想要一套按下快捷键就可以进行实验测试蜂音器吗？
想自制一个《银河战士》手臂炮吗？
想自制一个心率监测器，将每次骑脚踏车的记录存进存储卡吗？
想过自制一个能在地面上绘图，能在雪中驰骋的机器人吗？
Arduino都可以为您实现。

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这个最经典的开源硬件项目，诞生于意大利的一间设计学校。Arduino的核心开发团队成员包括：Massimo Banzi，David Cuartielles，Tom Igoe，Gianluca Martino，David Mellis和Nicholas Zambetti。

据说Massimo Banzi的学生们经常抱怨找不到便宜好用的微控制器，2005年冬天，Massimo Banzi跟朋友David Cuartielles讨论了这个问题，David Cuartielles是一个西班牙籍晶片工程师，当时在这所学校做访问学者。两人决定设计自己的电路板，并引入了Banzi的学生David Mellis为电路板设计编程语言。两天以后，David Mellis就写出了程式码。又过了三天，电路板就完工了。这块电路板被命名为Arduino。几乎任何人，即使不懂电脑编程，也能用Arduino做出很酷的东西，比如对感测器作出回应，闪烁灯光，还能控制马达。

随后Banzi，Cuartielles，和Mellis把设计图放到了网上。保持设计的开放源码理念，因为版权法可以监管开源软体，却很难用在硬体上，他们决定采用Creative Commons许可。Creative Commons（CC）是为保护开放版权行为而出现的类似GPL的一种许可（license）。在Creative Commons许可下，任何人都被允许生产电路板的复制品，还能重新设计，甚至销售原设计的复制品。你不需要付版税，甚至不用取得Arduino团队的许可。然而，如果你重新发布了引用设计，你必须说明原始Arduino团队的贡献。如果你调整或改动了电路板，你的最新设计必须使用相同或类似的 Creative Commons许可，以保证新版本的Arduino电路板也会一样的自由和开放。唯一被保留的只有Arduino这个名字。它被注册成了商标。如果有人想用这个名字卖电路板，那他们可能必须付一点商标费用给Arduino的核心开发团队成员。你可以参考Arduino官方网站，你会找到各种创意作品的源码，当然也有很多机器人应用实例代码，例如直流电机PWM 调速、舵机控制、超声波测距、红外传感器寻迹等，相信它能使你早日实现机器人DIY 的梦想。

### Arduino名称的由来
意大利北部一个如诗如画的小镇「Ivrea」，横跨过蓝绿色Dora Baltea河，它最著名的事迹是关于一位受压迫的国王。公元1002年，国王Arduin成为国家的统治者，不幸的是两年后即被德国亨利二世国王给废掉了。今日，在这位无法成为新国王的出生地，cobblestone街上有家叫「di Re Arduino」的酒吧纪念了这位国王。Massimo Banzi经常光临这家酒吧，而他将这个电子产品计划命名为Aruino以纪念这个地方。

## UNO R3
Uno,源于意大利语，代表第一的意思。DFRobot秉着忠于原著，又高于原著的理念，还原出一个原汁原味的Arduino。

UNO R3的升级

DFRduino UNO R3完全兼容Arduino UNO R3版本。同样使用了更强大的ATmega16U2替代了8U2。（或者说是之前版本的FTDI板）这允许更快的转换速度和更大内存，使得UNO R3版本在Linux或者Mac下不需要安装任何驱动程序，（Windows系统需要inf文件）并且有能力外接键盘，鼠标，摇杆等。
UNO R3还增加了AREF边上的SDA和SCL端口。此外，RESET边上还有两个新的端口。一个端口是IOREF，它能够使扩展板适应主板的电压。另一个空的端口预留给将来扩展的可能。UNO R3能够兼容任何现存扩展板并且能用它额外的端口适应新的扩展板。
更稳定的RESET电路。RESET键位置也变了，被移到了靠近USB接口的板角处，更方便按。
ATmega16U2代替了8U2，这并不意味着有16K flash的R3能让你的code跑的更快，这个更新为是USB接口芯片服务的，理论上它让UNO能模拟USB HID，比如 MIDI/Joystick/Keyboard。
注意事项：为了正确安装在某些电脑上，DFRduino Uno R3需要Arduino 1.0的驱动文件夹。我们已经测试过并且确定R3能够在老版本的IDE上编程。然而，在一台电脑上第一次运行R3，你将需要Arduino 1.0. 如果你对新版本IDE变化感兴趣，请查看Arduino官网 Arduino 1.0的版本记录。

### 产品参数
微控制器：ATmega328（DIP封装）
工作电压：5V
输入电压：接上USB时无须外部供电或外部7V~12V DC输入
输出电压：5V DC输出和3.3V DC输出
时钟频率：16 MHz
Bootloader：Arduino Uno
支持USB接口协议及供电(不需外接电源)
支持ISP下载功能
数字I/O端口： 14（6个PWM输出口）
模拟输入端口： 6
直流电流 I/O端口： 40mA
直流电流 3.3V端口： 50mA
Flash 内存：32 KB (ATmega328)
SRAM ：2 KB (ATmega328)
EEPROM： 1 KB (ATmega328)
尺寸：75 x 54 x 15 毫米（2.95 x 2.13 x 0.59 英寸）
环保：符合 Rohs 标准

### UNO电路图

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### 引脚说明

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先来简单的看下Arduino UNO。下图中有标识的部分为常用部分。图中标出的数字口和模拟口，即为常说的I/O。 数字口有0~13，模拟口有0~5。 除了最重要的I/O口外，还有电源部分。UNO可以通过两种方式供电方式，一种通过USB供电，另一种是通过外接 6~12V的DC电源。除此之外，还有4个LED灯和复位按键，稍微说下4个LED。ON是电源指示灯，通电就会亮 了。L是接在数字口13上的一个LED，在下面一节会有个样例来说明的。TX、RX是串口通讯指示灯，比如我们在 下载程序的过程中，这两个灯就会不停闪烁。
我们用Arduino做的小制作都可以 称为是一个简单的自动控制装置。 一个简单自动控制的装置，通常会 有三个元素，输入、控制和输出。 输入设备来搜集信号，控制器对接 收到的信号进行处理、最后再由输 出设备输出信号。我们以人来说， 五感就是输入信号，把信号送到大 脑，大脑再做出反应，输出的就是 人的行为。

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而在Arduino的世界里也同样有输 入、控制与输出。Arduino的五感 是通过各式各样的传感器来实现 的。Arduino控制器好比是人的大 脑，来反应和处理信号。最后输出 主要有声、光（Led）、动（直流 电机、舵机）等表现形式。 做个简单的比喻吧！有个人叫你， 你随即就回答：“听到了”。这 里，你的耳朵就是输入设备，你的 大脑就是控制设备，嘴巴就是你的 输出设备。那整个过程我们如何通 过Arduino来实现呢？

最简单的，通过一个声音传感器， 一听到有声音，Arduino就会接受 到一个信号，然后，Arduino就让 蜂鸣器“吱”一声表示回答。来分 析下，这里，声音传感器就是输入 设备，Arduino就是控制设备，最 后蜂鸣器就是输出设备。

==思考==：能否识别出套件中哪些可做输 入设备，哪些可做输出设备？
==输入设备 – 传感器==

传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外 界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成 （如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。 传感器的作用是将一种能量转换成另一种能量形式，所 以不少学者也用“换能器－Transducer”来称谓“传 感器－Sensor”。

==传感器的接口==
传感器的接口 传感器接口分为三种，先了解下，分为：
数字接口
模拟接口
协议接口（数字）

协议接口也是数字接口的一种，常用的有I2C， Serial，SPI。

==控制设备 – Arduino==

不用多说，控制设备就是Arduino的控制器。我们这里 选用的是Arduino UNO。前面说了控制器好比人的大 脑的作用，用来处理事情。

==输出设备 – 执行器==
执行器也有很多种，最常见的是“动”。好比人的动 作，任何动作我们需要借助电机来完成。有了电机才能 让东西“动”起来。其他的还有“声音”，“光”表现 形式。蜂鸣器和喇叭就可以实现声音的输出。

==代码与硬件之间的关系==

前面说的输入设备、控制器、输出设备都是指硬 件。固然重要，就像人的躯体。那人的思想是不是 更重要，思想才是控制人行为的根源。大脑其实就 是思想的载体，两者缺一不可的。有没有联想到Ar- duino中了？代码的作用就是思想的作用。虽然我们 有控制器，但它不知道怎么去做，需要我们告诉 它，而我们告诉它的方式就是通过代码。知道代码 的重要性了吗？

==电子世界的“数字”与“模拟”==

前面说了，输入设备需要采集信号，再把这个信息 给到Arduino，Arduino再给信号输出设备。三个设 备之间通过信号联系在了一起。代码是处理这些信 号的。下面了解下电子世界的信号是怎么样的？输 入设备与控制器是以什么形式“交流”的呢？同样 控制器又是怎么与输出设备“沟通”的呢？这里我 们需要知道电子世界的两种“语言”——数字信号 与模拟信号。

电子世界的数字与模拟与我们平常说的数字与模拟 不同。这里的数字，并不是代表的阿拉伯数字的意 思。这里的模拟，也不是我们日常认为的真实事物 的虚拟。这里需要你颠覆对数字与模拟原有的概 念，电子世界将给你一个新的诠释。不要问为什 么，因为这已经是约定俗成的东西了。

==数字信号与模拟信号的区别==

说下模拟信号与数字信号的区别：

数字(Digital Signal): 只有2个值(0V和5V)。运用在 Arduino中 ，就是高 (HI GH) 或者低(LOW)， “HIGH”是“1”，对应为5V。“LOW”是“0”， 对应为0V。 模拟(Analog Signal): 在一定范围内，有无限值。在 Arduino中模拟口中，已经将0V到5V之间的值映射为 0~1023范围内的值。比如，0对应为0V，1023对应 为5V，512对应为2.5V。

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**==左边的Digital Signal是数字信号， 右边的Analog Signal是模拟信号==**

***==DFRobot中的“数字”与“模拟”==***
DFRobot套件中，我们有两种方法可以区分传感器 为数字还是模拟。

（1）绿色线为数字信号的传感器，蓝色线为模拟 信号的传感器。
 （2）板子上会印有“D”或者“A”的字样， “D”代表“数字”，“A”代表“模拟”。

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**==IO 传感器扩展板 V7.1==**
顺便来介绍下IO传感器扩展板，先看下扩展板 的功能图。我们这里主要就是用来连接传感器。

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==前面说了DF的传感器会有“D”和“A”的字 样。扩展板上也同样有对应的“D”与“A”的 字样，对应插上就可以了。==

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而IO扩展板的最大的好处之一，就是相对于控制板上的仅限的几个电源接口，扩展板大大了增加了电源接口和GND 接口，不用担心，如果连接多个传感器时，会出现电源接口不够用的情况。

在板子上，数字引脚和模拟引脚下面都会有对应一排“红色”排阵，以及一排“黑色”排阵。这就是扩展出来的电 源接口。红色排阵是与电源相连的，黑色排阵对应与GND相通。

特别说明下DF中的颜色区分：

绿色：数字信号(Digital Signal) 
蓝色：模拟信号(Analog Signal) 
红色：电源 黑色：GND

这一节主要了解，是什么让东西“活”起来了，整个过程是 怎么样的？不仅是需要我们的硬件设备，还需要我们的软件 来驱使它来工作。从下一篇开始，我们动手玩了。

### 电源
Arduino UNO可以通过3种方式供电，而且能自动选择供电方式
1、外部直流电源通过电源插座供电
2、电池连接电源连接器的GND和VIN引脚
3、USB接口直接供电

电源引脚说明:

VIN --- 当外部直流电源接入电源插座时，可以通过VIN向外部供电；也可以通过此引脚向UNO直接供电；VIN有电时将忽略从USB或者其他引脚接入的电源
5V --- 通过稳压器或USB的5V电压，为UNO上的5V芯片供电
3.3V --- 通过稳压器产生的3.3V电压，最大驱动电流50mA
GND --- 地脚

### 输入输出
1.14路数字输入输出口:
工作电压为5V，每一路能输出和接入最大电流为40mA。每一路配置了20-50K欧姆内部上拉电阻（默认不连接)。
除此之外，有些引脚有特定的功能：

串口信号RX（0号）、TX（1号）: '''：与内部 ATmega8U2 USB-to-TTL 芯片相连，提供TTL电压水平的串口接收信号。
外部中断（2号和3号）：''触发中断引脚，可设成上升沿、下降沿或同时触发。可以参看attachInterrupt()函数。
脉冲宽度调制PWM（3、5、6、9、10 、11）：**提供6路8位PWM输出，通过analogWrite()函数实现。
SPI（10(SS)，11(MOSI)，12(MISO)，13(SCK)）：**这些引脚支持SPI通信接口，可以使用SPI库。
LED（13号）：有个内置的LED灯与数字口13连接，从上图功能图中看出。Arduino专门用于测试LED的保留接口，输出为高时点亮LED，反之输出为低时LED熄灭。
2.6路模拟输入A0到A5:
每一路具有10位的分辨率（即输入有1024个不同值），默认输入信号范围为0到5V，可以通过AREF调整输入上限。
除此之外，有些引脚有特定功能：

TWI接口（SDA A4和SCL A5）：**支持通信接口（兼容I2C总线）。可用Wire库
3.AREF:模拟输入信号的参考电压。

4.Reset:信号为低时复位单片机芯片。

也可以看下ATmega328的引脚图。Atmega8,168和328是相同的。

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### 通信接口
UNO可以与电脑，其他的Arduino控制器或是其他微处理器等其他设备进行通信。ATmega328内置的UART TTL可通过数字口0（RX）和1(TX)（5V）与外部实现串口通信。ATmega16U2通过USB和串行通信软件在电脑上显示为一个虚拟COM端口。ATmega16U2固件使用的是标准的USB串口驱动，不需要外置驱动。Arduino的软件包含一个串口监视器，可实现Arduino板和电脑的简单文本数据通信。当通过USB数据线下载程序时，RX和TX灯会不停的闪烁。

Atmega328还支持I2C和SPI通信。

注意：由于下载过程中TX与RX已被占用，所以当TX和RX在程序中被使用到时，在下载程序时，先将TX、RX连接断开，下载完成后再连上。

### 注意要点
Arduino UNO上USB口附近有一个可重置的保险丝，对电路起到保护作用。当电流超过500mA是会断开USB连接。
Arduino UNO提供了自动复位设计，可以通过主机复位。这样通过Arduino软件下在程序到UNO中软件可以自动复位，不需要在复位按钮。在印制板上丝印"RESET EN"处可以使能和禁止该功能。

## 烧录教程
注意：OSX和Linux不需要安装驱动，只需要安装开发板；Windows需要安装驱动和开发板。适配器类与主控板类产品都需要安装驱动，主控板类产品还需要安装开发板。

#### Dreamer Nano V4.0
1）用USB连接DFRobot Uno和电脑

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（2）打开设备管理器查看端口号

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（3）打开Arduino1.8.13——点击工具——开发板——DFRobot AVR Boards——选择DFRobot Uno板子

![](/media/202509/eb41ecec1e074cb3a65f87788bbe30d34622.png)

（4）点击工具——端口——选择端口号COM9（DFRobot Uno）

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（5）完成以上步骤即可开始烧录程序