什么是Arduino，为什么它已经成为教育和原型的非正式标准？

每个科技爱好者至少都听说过Arduino，因为它的独特特性使它越来越受欢迎。如今，由爱好者建立和发展起来的Arduino公司甚至正在为生产微控制器或评估板的大公司制定连接器和信号分配的标准。什么是Arduino，为什么它已经成为教育和原型的非正式标准？最后，Arduino的类型是什么，我们能用它做什么，如何将它用于我们自己的需要？

Arduino-新手程序员的最佳选择

如果我们的目标是学习如何编程微控制器，那么Arduino平台是个完美的选择。同样的，如果我们是技术爱好者，有一个想法，并想要快速创造一个基于微控制器和标准外围设备的设备，例如字母数字显示器、图形显示器、LED、带按钮或没有按钮的液晶显示器、传感器、传输模块、马达和电磁阀驱动器等等。这个Arduino平台也是有用的，当我们想要生产一个短系列的设备，与微控制器作为“心脏”的单位，不一定与Arduino扩展模块工作。

阿迪诺-怎么了？

什么是阿迪诺？它不仅仅是单板计算机(通常，当我们说“Arduino”时，我们只指那个板)，但是一个基于易于使用的设备和软件的完整平台。重要的是，它是一个开放源码类型的平台，它提供对免费的、详细的文档以及图表和程序源代码的访问。通常，一种基于Arduino平台由一个带有微控制器的原型板和一个称为屏蔽的扩展模块组成。

大部分Arduino原型板有一个USB接口，用来用PC机编程。微控制器信号被传送到带扩展模块的插座或焊点。由于板是作为微型模块提供的，有时我们会把它们称为“Arduino微控制器”或“Arduino单板计算机”。

图1.带有LED显示器和按钮的扩展模块。有了它的帮助，一个人就能很容易地制造出一个时钟。

Arduino编程

Arduino编程语言具有与C++语言密切相关的语法，在微控制器程序员中非常流行。一个强大的资产Arduino编程环境它提供了大量的库，这些库为创建一个程序和世界各地的用户开发的无数应用程序提供了便利。此外，无论用于什么目的，编程环境都是容易访问的。原型板本身也是如此--如果我们不想购买它，我们可以根据现有的文件自行创建它。

阿迪诺的短暂历史

Arduino的想法是在意大利的IveraInteractiveDesignInstitute中提出的。。Arduino平台的目的是让以前不熟悉电子或编程的学生快速创建原型和学习编程技能。创作者阿迪诺有一个绝妙的想法，因为他们的计划不仅在学术领域，而且还在超越它，帮助许多人快速学习或实施他们自己的想法。

在走出大学环境，得到更多用户的认可后，Arduino平台必须适应新的挑战，满足新的需求。同时，原型板的组合非常多样化，不仅包括简单的8位单元，而且还包括更复杂的设备，用于3D打印机、物联网设备、便携式设备和其他要求更高的应用程序。全Arduino板基于开源许可条款，允许用户自己制作并自由调整。该软件也是开源的，正在开发中，这要归功于世界各地用户的输入。

为什么是阿迪诺？

几年前，每个评估委员会或微控制器生产商都有自己的连接器标准。现在，他们中的大多数人都是按照Arduino提出的非正式“标准”来调整自己的。主要原因除了阿迪诺本身，最有可能的是广泛的扩展模块的可用性(也就是屏蔽-参见这里)。如果评估板的输出与Arduino输出一致，用户可以自由地利用Arduino扩展的巨大功能，从而能够轻松、廉价和快速地实现原型的功能。它还有利于评价板制造商，因为它现在可以集中精力于微控制器本身的应用，只向它提供一套最低限度的合作组件，这反过来又使最终价格得以降低。

图2.带有GSM调制解调器的扩展模块。当构建具有通知功能的警报时，它将派上用场。

由于它的易用性、可用性以及用户的不同需求，在通过使用Arduino实现的项目中，人们可以为几乎任何设备找到许多问题和想法的解决方案。它们可以直接使用，也可以作为参考。应用程序创建软件(Arduino IDE)非常容易使用，甚至对于初学者来说也是如此，同时也非常灵活，为更高级的用户提供了许多机会。它可以在MacOS、Windows和Linux操作系统下启动，因此它可以提供给具有不同硬件偏好和经济可能性的用户。

不可能统计所有的Arduino应用程序，因为它被专业人士和爱好者热切地使用。学生和教师使用Arduino制造廉价的测量设备，不仅用于测量电的值，而且也用于为化学和物理实验设计的设备。它被世界各地学校的编程老师使用。设计师和建筑师与Arduino一起创建交互式建筑原型。音乐家和艺术家进行互动的艺术装置和实验的新型乐器。对许多人来说，Arduino平台是学习新技能的关键工具。每个人都可以使用它：儿童、爱好者、艺术家、程序员、设计工程师和许多其他人。每个人都可以按照一步一步的指令建立一个设备，并在网上与Arduino社区的其他成员分享他们的想法。

选择哪一个阿迪诺？

通常，为了创建一个基于Arduino平台的原型或设备，需要一个原型板，配备适合我们需要的微控制器类型，一个扩展模块，即一个屏蔽模块、Arduino IDE软件、一个USB电缆、一个电源单元和一个PC机。目前，生态系统包括多种。Arduino类型，具有不同的微控制器和大量的扩展模块。示例模块如图1所示(…)。3.

根据型号的不同，Arduino板配备了用于金引脚或焊点的连接器--插座，如果Arduino微型计算机发挥中央单元的作用，则不仅可以用来连接板，还可以将其安装在嵌入式设备的印刷电路板上。每个板都有一个引导加载程序，保存在其微控制器内存中。通过从Arduino IDE菜单中选择选项，引导加载程序用于“在线式”处理器的编程(而不从系统中对其进行解压)。

图3.具有以太网接口的扩展模块。可用于家用电器。

表中列出了Arduino原型板的当前列表。它们大多使用AVR核心微控制器，但配备英特尔处理器的解决方案，以及配备ARM Cortex-M0+核的SAM 21也是可用的。该表不包括带有Espressif系统内核(如流行的ESP 8266)的板，也可以用Arduino IDE编程。在选择一块板时，应该考虑到它的微控制器的特点。各个单元在可用内存存储、核心速度或功能块(如：接口、计时器、PMW发电机等)方面存在差异。同样值得注意的是板的输出，因为其中一些单元没有连接器--相反，它们是为焊接而设计的。

表1：目前提供的Arduino董事会名单

点击目前提供的Arduino董事会名单的PDF格式

Arduino Nano、Arduino UNO和其他人

Arduino提供的廉价板和免费编程环境是市场上许多其他评估平台的一个很好的替代方案，例如由微控制器制造商提供。文档和开放源码的提供允许对平台进行独立的修改，并对其进行调整以满足自己的需要。完整的Arduino板是一个合理的价格。对于初学者来说，Arduino Uno是一个很好的起点。它配备了一个标准的USB连接器，它可以方便地将电路板与PC计算机连接起来，只需一次快速点击即可上传软件。安装在板上的ATMEGA 328微控制器具有足够的内存、存储和硬件资源，可以执行许多控制应用程序。CPU时钟速度(频率)为16 MHz，机器周期为62.5纳秒，用于单片机的AVR核心在单个机器周期中执行大部分指令。有了更多的经验和熟练程度，人们可以选择其他变体，如Arduino Deit，Mega 2560和其他。Arduino Nano型号是更大电路的小型化版本，但没有例如稳压器或全尺寸USB端口。然而，Nano配备了与Uno板相同的8位处理器，但其整体尺寸要小得多。在纳米系列的情况下，PCB的尺寸是18毫米乘45毫米！同样重要的是，尽管硬件发生了变化，但仍然可以使用相同的编程环境。

通常，单片机的编程是通过USB接口完成的。为了使Arduino USB接口与我们的操作系统工作，需要一个适当的控制器。控制器由操作系统在板连接和引导加载程序加载后安装。最初的Arduino IDE是在考虑Windows的情况下开发的，因此大多数引导程序都可用于Windows，其中只有一部分是根据其他操作系统进行调整的。如果一台计算机与MacOS或Linux一起工作，那么在我们决定购买之前，应该检查Arduino原型板与我们系统的兼容性。

图4.建议初学者使用Arduino Uno R3。

最后，让我们提到Arduino用户网页，可以在这个地址https://www.arduino.cc/，上找到当前版本的程序、各种应用程序、用户论坛和数据库。在页面上，我们还可以找到Arduino板的图表和电参数，描述和带有参数的数据表，包括Arduino Uno R3的描述(图3)。4)推荐给初学者。我们提供了大量的扩展模块，还有许多应用程序的例子可在其他互联网站点上使用。它们可以通过搜索引擎或专门研究软件开发和电子技术的讨论小组找到。