嵌入式软件/开发板
Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。包含硬件(各种型号的Arduino板)和软件(Arduino IDE)。由一个欧洲开发团队于2005年冬季开发。其成员包括Massimo Banzi、David Cuartielles、Tom Igoe、Gianluca Martino、David Mellis和Nicholas Zambetti等。
它构建于开放原始码simple I/O介面版,并且具有使用类似Java、C语言的Processing/Wiring开发环境。主要包含两个主要的部分:硬件部分是可以用来做电路连接的Arduino电路板;另外一个则是Arduino IDE,你的计算机中的程序开发环境。你只要在IDE中编写程序代码,将程序上传到Arduino电路板后,程序便会告诉Arduino电路板要做些什么了。
Arduino能通过各种各样的传感器来感知环境,通过控制灯光、马达和其他的装置来反馈、影响环境。板子上的微控制器可以通过Arduino的编程语言来编写程序,编译成二进制文件,烧录进微控制器。对Arduino的编程是通过 Arduino编程语言 (基于 Wiring)和Arduino开发环境(基于 Processing)来实现的。基于Arduino的项目,可以只包含Arduino,也可以包含Arduino和其他一些在PC上运行的软件,他们之间进行通信 (比如 Flash, Processing, MaxMSP)来实现。
Arduino在开发之初,就明确了其应用环境,设计了开源开放的平台,便于对其进行二次开发。Arduino的主要功能特点如下:
1)开放源代码的电路图设计。程序开发接口免费下载,也可依需求自己修改。
2)使用低价格的微处理控制器(ATmega8或ATmega128)。可以采用USB接口供电,不需外接电源,也可以使用外部9VDC输入。
3)支持ISP线上烧入器,将Bootloader固件烧入芯片。Arduino控制器内带Bootloader程序,是系统上电后运行的第一段代码,就好比PC机BIOS中的程序,启动就进行自检,配置端口等等,当然,单片机是靠烧写熔丝位来设定上电从boot区启动的,使用这个程序就可以直接把从串口发来的程序存放到flash区中。所以,使用Arduino编译环境下载程序时,就先让单片机复位,启动Boodoader程序引导串口发过来的程序顺利写入flash区中,flash可以重复烧写,因此想更新软件非常方便。有了Bootloader之后,可以通过串口或者USB to RS232线更新固件。
4)可依据官方提供的PCB和SCH电路图,简化Arduino模组,完成独立运作的微处理控制。
5)可简单地与传感器,各式各样的电子元件连接,如红外线、超音波、热敏电阻、光敏电阻、伺服马达等。
6)支持多样的互动程序,如Flash,Max/MSP,VVVV,PurEDAta,C,Processin等。使用低价格的微处理控制器。
7)应用方面,利用hrduino,突破以往只能使用鼠标、键盘、CCD等输入的装置的互动内容,可以更简单地达成单人或多人游戏互动。Ard uino的功能特点,使其得到了越来越广泛的应用。
1)1个9V DC输入,为Arduino板提供外部电源输出,使Arduino控制板具有能够驱动舵机等大功率外部设备的能力;
2)1个USB口,通过该口连接到计算机,由Arduino的IDE将用户编写好的控制程序上传到控制板中,同时还可以通过该口为电路板供电,驱动小功率的外部设备;
3)14个数字输入/输出端,其中端口0(RX)和1(TX)分别连接主控芯片的串行引脚,用来接收和发送TTL串行数据。其中端口2、3可以接收外部信号,实现外部中断功能;端口3、5、6、9、10、11作为PWM端口,可用于电机PWM调速[5]或音乐播放;端口10(SS)、11(MOSI)、12(MISO)和13(SCK)在SPI模块库的支持下,可以提供SPI通信模式;端口13内部连接了一个LED指示灯,随着13脚上电平的高低变化,实现开启和关闭;
4)6个模拟输入/输出端,其中端口4(SDA)和端口5(SCL)端口可以实现I2C通信;
5)1个5 V DC输出和1个3.3 V DC输出,可为其它电路提高3.3 V和5 V直流电源;
6)1个复位接口。
Arduino系统是基于单片机开发的,并且大量应用通用和标准的电子元器件,包括硬件和软件在内的整个设计,代码均采用开源方式发布,因此采购的成本较低,在各种电子制作竞赛、电子艺术品创意设计等越来越多地使用Arduino作为开发平台。
Arduino IDE可以在Windows、Macintosh OSX、Linux三大主流操作系统上运行,而其他的大多数控制器只能在Windows上开发。
Arduino IDE基于processing IDE开发。对于初学者来说,极易掌握,同时有着足够的灵活性。Arduino语言基于wiring语言开发,是对 AVRGCC库的二次封装,不需要太多的单片机基础、编程基础,简单学习后,你也可以快速的进行开发。
Arduino的硬件原理图、电路图、IDE软件及核心库文件都是开源的,在开源协议范围内里可以任意修改原始设计及相应代码。
Arduino有着众多的开发者和用户,你可以找到他们提供的众多开源的示例代码、硬件设计。例如,可以在Github.com、Arduino.cc、Openjumper.com等网站找到Arduino第三方硬件、外设、类库等支持,更快更简单的扩展你的Arduino项目。
Arduino不仅仅是全球最流行的开源硬件,也是一个优秀的硬件开发平台,更是硬件开发的趋势。Arduino简单的开发方式使得开发者更关注创意与实现,更快的完成自己的项目开发,大大节约了学习的成本,缩短了开发的周期。
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