【雕爷学编程】Arduino 手册之特色优势与主要编程技巧

什么是Arduino？
Arduino 是一款开源的电子原型平台，它可以让你用简单的硬件和软件来创建各种创意的项目。无论你是初学者还是专家，Arduino 都能为你提供无限的可能性。你可以用 Arduino 来控制传感器、灯光、马达、机器人、物联网设备等等，只要你能想到的，Arduino 都能帮你实现。

如果你想了解更多关于 Arduino 的信息，你可以访问 Arduino 的官方网站，那里有丰富的资源和教程供你参考。你也可以加入 Arduino 的社区，和来自世界各地的爱好者、学生、设计师和工程师交流心得和经验。此外，你还可以使用 Arduino 的在线编程工具，在云端编写代码并上传到你的开发板上。

Arduino 是一个不断发展和创新的平台，它有着广泛的应用领域和潜力。这里希望本手册能激发你对 Arduino 的兴趣和热情，让你享受 Arduino 带来的创造力和乐趣

维基百科的定义
Arduino 是一个开源嵌入式硬件平台，用来供用户制作可交互式的嵌入式项目。此外 Arduino 作为一个开源硬件和开源软件的公司，同时兼有项目和用户社群。该公司负责设计和制造Arduino电路板及相关附件。这些产品按照GNU宽通用公共许可证（LGPL）或GNU通用公共许可证（GPL）许可的开源硬件和软件分发的，Arduino 允许任何人制造 Arduino 板和软件分发。 Arduino 板可以以预装的形式商业销售，也可以作为 DIY 套件购买。

Arduino 2005 年时面世，作为意大利伊夫雷亚地区伊夫雷亚互动设计研究所的学生设计，目的是为新手和专业人员提供一种低成本且简单的方法，以建立使用传感器与环境相互作用的装置。初学者和爱好者可用Arduino制造传感器、简单机器人、恒温器和运动检测器等装置。

Arduino 这个名字来自意大利伊夫雷亚的一家酒吧，该项目的一些创始人过去常常会去这家酒吧。 酒吧以伊夫雷亚的 Arduin（Arduin of Ivrea）命名，他是伊夫雷亚边疆伯爵，也是 1002 年至 1014 年期间的意大利国王。

Arduino 系列电路板的设计大多使用 Atmel AVR 单片机。这些电路板配有一组数字和模拟I/O引脚，可以连接各种扩展板或面包板（Shields 扩展版)和其他电路。这些电路板具有串行端口，包括某些型号上的通用串行总线（USB），也用于从个人电脑加载程序。

软件编程方面，通常使用C/C++程序语言，官方提供了一个Arduino IDE用开发。除了使用传统的编译工具链之外，Arduino 项目还提供了一个基于 Processing 语言项目的集成开发环境。另外，一些少儿编程教育软件提供了对 Arduino 的可视化编程。

Arduino的开发沿革？
Arduino 的核心开发团队成员包括：马西莫·班齐（Massimo Banzi）、大卫·奎提耶斯（David Cuartielles）、汤姆·伊果（Tom Igor）、赞布罗塔·马蒂诺（Gianluca Martino）、大卫·梅利斯（David Mellis）和尼古拉斯·赞比提（Nicholas Zambetti）。

据说马西莫·班齐之前是意大利 Ivrea 一家高科技设计学校的老师。他的学生们经常抱怨找不到便宜好用的微控制器。2005年冬天，马西莫·班齐跟大卫·奎提耶斯讨论了这个问题。大卫·奎提耶斯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，并引入了马西莫·班齐的学生大卫·梅利斯为电路板设计程序语言。两天以后，大卫·梅利斯就写出了程序码。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 做出东西，比如对传感器作出回应，闪烁灯光，还能控制马达。随后马西莫·班齐、大卫·奎提耶斯和大卫·梅利斯把设计图放到了网上。保持设计的开放原始码理念，因为版权法可以监管开源软件，却很难用在硬件上，他们决定采用创用CC许可1。创用CC是为保护开放著作权行为而出现的类似 GPL 的一种许可（license）。在创用CC许可下，任何人都被允许生产印刷电路板的复制品，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，如果你重新发布了参照设计，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创用CC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。

赞布罗塔·马蒂诺创立的 Arduino Srl 被2009年创立的 Arduino LLC 控告侵犯了他们的版权，这第二家被控侵权的 Arduino（也就是 Arduino Srl），原先叫做 Smart Projects Srl，以前是在意大利负责生产制造 Arduino 控制板的公司。而第一家 Arduino（也就是我们较熟悉的 Arduino LLC）则负责开发控制板，并管理周边的开源专题与社群。在之前，原本双方是合作的关系；2014年马蒂诺与另外四位共同创办人，对于 Arduino 品牌的发展方向意见不合，导致马蒂诺另外请费德里科·穆斯托担任 Smart Projects 的新执行长，并把公司名称改为 Arduino Srl2。

Arduino有哪些应用场景？
Arduino是一种开源的电子原型平台，它可以让你用简单的硬件和软件来创建各种创意的项目。

Arduino有很多应用场景，例如：
1、互动艺术：你可以用Arduino来控制灯光、声音、图像等元素，制作出有趣的互动作品。例如，有人用Arduino和触摸传感器制作了一个可以用手指弹奏的虚拟吉他。
2、物联网：你可以用Arduino来连接网络，收发数据，控制远程设备，或者接收来自云端的指令。例如，有人用Arduino和温湿度传感器制作了一个可以远程监测和控制温室环境的系统。
3、机器人：你可以用Arduino来驱动马达、舵机、步进电机等，让你的机器人动起来。你还可以用各种传感器来让你的机器人感知周围的环境，做出相应的反应。例如，有人用Arduino和超声波传感器制作了一个可以避障的小车。
4、3D打印：你可以用Arduino来控制3D打印机的运动，让它按照你的设计打印出各种物体。你还可以用Arduino来扩展3D打印机的功能，比如增加温度控制、自动对准等。例如，有人用Arduino和MEGA2560板制作了一个开源的3D打印机。

以上只是一些简单的例子，Arduino还有很多其他的应用场景，只要你有想法，Arduino都能帮你实现。

Arduino 的特点与优势？
Arduino 是一种开源的电子原型平台，它可以让你用简单的硬件和软件来创建各种创意的项目。Arduino 的特点与优势有以下几点：

1、跨平台：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。
2、简单清晰：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 AVR-GCC 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。
3、开放性：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。
4、社区与第三方支持：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。
5、应用广泛：Arduino 可以直接与各种电子器件连接，如传感器、灯光、马达、机器人、物联网设备等，并且具有简单易学的编程语言，可以快速地控制各种器件。Arduino 还可以与其他软件结合，如 Flash、Max/MSP、Processing 等，作出互动作品。

如何学习Arduino编程？
Arduino编程是一种有趣和有用的技能，可以让你创建各种创意的电子项目。如果你想学习Arduino编程，你可以参考以下的建议：

首先，你需要准备一个Arduino开发板和一些基本的电子元件，如LED灯，电阻，面包板，跳线等。你可以在网上购买Arduino的官方套件，或者自己搭配所需的部件。
其次，你需要下载并安装Arduino IDE，这是一个用于编写和上传代码到Arduino板的软件。你还需要安装相应的驱动程序，以便让你的电脑识别Arduino板。
然后，你可以开始学习Arduino的基本知识和语法。你可以参考Arduino的官方教程，或者其他的在线教程 ，来了解Arduino的历史、特点、组成、编程语言、库函数等内容。你还可以通过一些实例项目来动手练习和测试你的代码。
最后，你可以尝试自己设计和制作一些有趣的Arduino项目，发挥你的创造力和想象力。你可以在网上找到很多Arduino项目的灵感和教程 ，或者参加一些Arduino相关的社区和活动 ，和其他的爱好者交流和分享你的作品。

学习Arduino编程需要一定的时间和耐心，但也会带给你很多乐趣和成就感。

Arduino编程的技巧有哪些？
Arduino编程的技巧有很多，常用的和有用的：

1、使用注释。注释是一种在代码中添加说明文字的方法，它不会影响代码的运行，但可以帮助你和其他人理解和维护代码。注释可以用两种方式写，一种是用//开头，表示单行注释，一种是用/和/包围，表示多行注释。例如：

// 这是一个单行注释
/* 这是一个
多行
注释 */

2、使用变量。变量是一种存储数据的方式，它可以让你给数据起一个名字，方便你在代码中引用和修改。变量有不同的类型，如int（整数）、float（小数）、char（字符）、String（字符串）等，你需要在使用变量之前声明它的类型和名字。例如：

int ledPin = 13; // 声明一个整数类型的变量ledPin，并赋值为13
float pi = 3.14; // 声明一个小数类型的变量pi，并赋值为3.14
char letter = 'A'; // 声明一个字符类型的变量letter，并赋值为A
String name = "Arduino"; // 声明一个字符串类型的变量name，并赋值为Arduino

3、使用常量。常量是一种不会改变的数据，它可以让你给数据起一个名字，方便你在代码中引用。常量通常用大写字母表示，并用#define指令定义。例如：

#define LED_PIN 13 // 定义一个常量LED_PIN，并赋值为13
#define PI 3.14 // 定义一个常量PI，并赋值为3.14

4、使用函数。函数是一种封装一段代码的方式，它可以让你给代码起一个名字，方便你在代码中调用。函数有两个部分，一部分是函数声明，它告诉Arduino函数的名字、参数和返回值；另一部分是函数定义，它告诉Arduino函数要做什么。例如：

// 函数声明
int add(int a, int b); // 声明一个名为add的函数，它接受两个整数参数a和b，并返回一个整数// 函数定义
int add(int a, int b) {return a + b; // 返回a和b的和
}

5、使用库。库是一种包含了多个函数和变量的文件，它可以让你使用别人已经写好的代码，方便你实现更复杂的功能。库有两种类型，一种是内置库，它已经包含在Arduino IDE中，你只需要用#include指令引用它；另一种是外部库，它需要你自己下载并安装到Arduino IDE中，然后才能引用它。例如：

#include <Servo.h> // 引用内置库Servo，它可以让你控制伺服马达
#include <LiquidCrystal.h> // 引用外部库LiquidCrystal，它可以让你控制液晶显示屏