Arduino为什么这么红？

发表于 2013-04-17 分类于技术阅读次数： Waline：

相信对嵌入式开发感兴趣的朋友最近一定不会对一个新名词陌生—— Arduino。尤其对初学者来说，恐怕都听到过「嵌入式开发从哪里上手最好？Arduino！」这样的说法。那么Arduino到底是什么呢？是一种新的控制芯片？还是一种新的开发软件呢？

首先我们先看看 Arduino的实物图，下面是最常见的一种Arduino实物图片（关于Arduino的分类，我们会在后面详述）：

图中已经用红线根据功能将各个模块区分出来，相信对单片机开发稍有了解的朋友一定已经发现，这不就是一个以AVR单片机最小系统为核心的控制板吗？

不错，Arduino就是以ATMEL公司的AVR单片机为核心的单片机控制板，板上除了ATmega168最小系统电路外，还包含了稳压电路，USB转串口电路，一些指示用的LED，以及一些扩展用的电路插座。

仅仅一个单片机最小系统，为何能风靡欧美台湾的学生爱好者呢？

下面我们以图表的形式来比较一下单片机裸机、市面上一般的单片机开发板和Arduino之间的比较。

上面的表格中列出了三种选择方案的最直观比较（表中没有比较购买渠道的便利性比较，随着网络购物的普及，这一点已经不再成为爱好者们需要特别关注的问题），看起来似乎 Arduino并没有特别的优势，那么为什么Arduino会得到如此热度的追捧呢？

要回答这个问题，我们必须首先回顾一下Arduino的发展历程。2005年，意大利 Ivrea 一家高科技设计学校的老师Massimo Banzi为了能给学生们提供一种便宜好用的微控制器平台，与当时在这所学校做访问学者的西班牙籍芯片工程师David Cuartielles合作设计了最初的Arduino电路板。随后Arduino便开始迅速的在欧洲流行起来，并且逐渐将春风吹到了美国、日本、台湾、香港等地区，最近一两年更是在大陆地区蓬勃的发展起来。

Arduino独有的几种优势表现在下列方面：

开放性：Arduino的硬件电路的软件开发环境都是完全开源的，在不从事商业用途的情况下任何人都可以使用、修改和分发它。这样不但可以使用户更好的理解Arduino的电路原理，更可以根据自己的需要而去修改它。比如由于空间的限制，需要设计异形的电路板；或是将自己的扩展电路与主控制电路设计到一起。

易用性：对于稍微有心的人，不论基础如何，只要他有兴趣，拿到Arduino之后的一个小时之内，应该就可以成功运行第一个简单的程序了。Arduino与PC的连接采用了当下最主流的USB连接，你可以像使用一只MP3一样把Arduino与电脑直接连起来而不要再额外安装任何驱动程序。而且Arduino的开发环境软件也非常的简单，一目了然的菜单，仅提供了最必须的工具栏，除去了一切可能会使初学者眼花缭乱的元素，你甚至可以不阅读手册便实现代码的编译与下载（我可没说编写）。

交流性：对于初学者来说，交流与展示是非常能激发学习热情的途径。但有些时候，你用AVR做了个循迹小车，我用PIC做了个小车循迹。那么对单片机理解还不是特别深刻的初学者来说，交流上恐怕就会有些困难。而Arduino已经划定了一个比较统一的框架，一些底层的初始化采用了统一的方法，对数字信号和模拟信号使用的端口也做了自己的标定，初学者在交流电路或程序的时候非常方便。

丰富的第三方资源：Arduino无论硬件还是软件，都是全部开源的，你可以深入的了解到底层的全部机理，也预留了非常友好的第三方库开发接口。秉承了开源社区一贯的开放性和分享性，很多爱好者在成功的实现了自己的设计后，会把自己的硬件和软件拿出来与大家分享。对于后来者来说，你可以在Arduino社区轻松找到自己想要使用的一些基本功能模块：舵机控制、PID调速、A/D转换等。特别一些模块供应商也开始越来越重视Arduino社区，会为自己的产品提供Arduino下的使用库，这些都极大的方便了Arduino开发者，使你可以不必拘泥于一些基本功能的编写，而可以把自己的精力更多的放在自己想要的功能设计中去。

是的，单纯从嵌入式开发的技术角度来说，Arduino并不是第一选择，为了尽可能的照顾初学者甚至是电子开发的门外汉，Arduino定制了很多底层的设计，这也是许多经验丰富的嵌入式设计人员对Arduino嗤之以鼻的原因之一。回头看看上面列出的那些Arduino的优势所在，那么Arduino的定位究竟在何处呢？

Arduino诞生之初确实是为嵌入式开发的学习而生，但发展到今天，Arduino已经远远超出了嵌入式开发的领域。在台湾，Arduino被称为「科技艺术」，很多电子科技领域以外的爱好者，凭借丰富的想象力和创造力，也设计开发出了很多有趣的作品。

在大陆，Arduino更多的还是作为一种嵌入式学习和开发工具出现，但是它的魅力绝不仅仅如此，它完全可以作为一种新「玩具」，甚至新的艺术载体，来吸引更多各个领域的人们加入到Arduino的神奇世界里来。

用Arduino 控制的三轮小车

擦除白板的自动机器

发条微博自动给你煮咖啡是不是已经迫不及待，想要开始你的 Arduino之旅了？赶快到购物网站上搜一搜Arduino，然后……是不是被各种不同的Arduino控制板搞花了眼？

Arduino 并不是一成不变的，每隔一段时间，Arduino官方组织就会发布最新的设计，对Arduino在原有基础上进行升级，让爱好者们更方便的使用。同时，为了满足不同层次的开发要求，Arduino也推出了不同版本的控制板设计，这里我们来认识一下使用最多的几种设计：

Arduino Uno

Uno 版本应该说是Arduino的基础板，也是初学者的第一选择。它提供了基本的数据接口，对初学者足够的存储空间，无论是读取传感器，还是驱动电机，或者与电脑通信，都可以轻松的胜任。

Arduino Mega 2560

这一版可以算是Uno 的升级版，各种接口的数量比Uno要多，而且其搭载的单片机型号也要比Uno的单片机更高级一些，运算速度更快。如果你觉得Uno的硬件资源无法满足你的需求，那么你可以尝试一下Mega，当然价格也会比Uno要更高一些。

Arduino Nano

这个可以说是Uno 的简版，优先考虑了体积上的优化，尽量将体积做到最小，可以满足一些手持设备或体型微小的设备使用。当然性能上相比Uno也略有缩水。

也许有些心急的朋友已经要问了：哪一款可以控制步进电机？哪一款可以实现无线通信？哪一款可以演奏音乐……

如果我告诉你都不可以，你会不会很失望？

Arduino 作为一种控制芯片，所起的作用类似于我们的大脑，大脑是无法自行运动或是发声的。大脑所起的作用类似于指挥官，Arduino也是如此，想要做一些实际任务，离不开外围电路的支持。

很多人又要头痛了，电子电路完全不懂怎么办？其实现在这一点也已经不是什么大问题。对于电子专业的学生，或是想要学习电子电路的爱好者，当然要一切靠自己，查资料，买元件，做 PCB板，焊电路……这其中当然会有很多辛苦，可其中学到的知识无疑也是装入自己口袋的。

如果不想在电子电路方面花费太多的精力，也没有问题。现在很多厂商也开发了各种各样的 Arduino外围功能电路，无论是电机驱动、无线通信、音乐播放，还是读取各种各样物理信号的传感器（压力、速度、倾角、方向等等），都应有尽有，而且使用方便，可以直接连到Arduino控制板上工作。

说完了硬件，那么我们接下来谈谈很多人都头痛不已的软件开发吧。 Arduino的代码结构和一般的嵌入式代码结构略有不同，一般的嵌入式代码都是main函数中一个死循环，程序不断的反复执行，单片机在每个循环内读取各个外部端口的数据，然后根据这些数据来做出相应的策略判断，把指令再通过外部端口传出去，达到控制外部设备的目的。

Arduino 的程序运行方式与此差不多，只是代码结构略有不同。Arduino代码中没有main函数，而是使用了两个不同的必备函数：

Void setup()
{
}
Void loop()
{
}

相信很多朋友已经猜出来了， Arduino代码是把初始化的代码放在了setup函数中，而把需要不断循环执行的代码放在了loop函数中。与传统的嵌入式程序虽然结构不同，但设计思想还是一致的。

开发环境软件截图（此开发环境可以在 Arduino网站上免费下载）

Arduino 的代码语法与C++类似，也包含了类和对象的支持。即便是没有任何代码编写的基础，也可以很快上手。关于Arduino的代码编写，无论是Arduino的官方网站，还是网络上都有了相当丰富的资料，这里不再累述。

很多 Arduino制作还要涉及另外一种程序的编写，便是上位机程序。一般是PC端的程序，你可以采用任何你所熟悉的高级语言进行开发，接收Arduino控制板所传递过来的数据（串口传输），在屏幕上显示输出或写入文件。VB、VC++、Delphi、Flash script、Processing等等都能满足你的要求。

一个通过上位机程序控制外部电路灯的颜色

Arduino 控制板 + 外围电路 + 程序编写 = 整个世界！

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