第2节 Hello World

第2节 Hello World

万事开头难,这一节我们将写一个最简单的程序,让它在Arduino MEGA开发板上运行起来。

为此,我们需要准备,

  1. Arduino MEGA开发板;
  2. 一台开发用的电脑,Window、Linux、MacOS操作系统都可以;
  3. 一根连接Arduino MEGA开发板和电脑的USB数据线;
    注意,这根USB连接线的一端是方头的,它将和Arduino开发板提供的USB接口相连。这种方头的USB数据线接口叫做USB type-B,常用在打印机的接口上;而我们最常使用的那种USB数据线接口叫做USB type-A。

2.1 搭建开发环境

在官网下载相应操作系统的Arduino集成开发环境(简称Arduino IDE)。有了这个IDE工具,就能方便的编辑、编译代码,并把编译的结果通过USB连接线,部署到Arduino开发板上。

IDE下载完成后,就像任何普通程序一样,直接安装就行了。

双击Arduino的图标,IDE程序就运行起来了,

2.2 新建工程

启动Arduino IDE,点击菜单栏的文件->新建(或者使用快捷键Ctrl+N),生成新的工程文件,

点击菜单栏的文件->保存(或者使用快捷键Ctrl+S),保存生成的工程文件。

文件名填写HelloWorld。保存后,Arduino IDE会自动生成一个名称叫HelloWorld的文件夹,并在这个文件夹下生成一个同名的HelloWorld.ino文件。

.ino文件是Arduino工程的主文件,Arduino IDE要求工程项目的主文件必须置于同名文件夹之内

2.3 Hello World

接下来,我们来实现一个简单的功能:Arduino开发板通过串口,不断的向电脑端输出Hello World;同时,我们通过串口工具,看到Arduino开发板的输出信息。

2.3.1 原理介绍

Arduino开发板都会提供一个串口(如果你不知道什么是串口的话,可以把它想象成一条连接着开发板和其他外围设备的管道)供电脑调试Arduino开发板上运行的程序使用。

Arduino程序通过Serial.print()这样的函数就能把数据从开发板写入到串口中,如果电脑端有对应的接收程序,那么就能看到写入的数据。

Arduino IDE通过串口和PC(或其他设备)通讯。
在Arduino IDE中Serial对象就是串口的化身。
注意,Serial是系统的类对象实例,而不是类,所以直接使用Serial.print()这种方法。

详细内容可以参看官网的描述

  1. UNO的串口硬件位置

    USB接口和0、1引脚都对应串口-Serial

  2. MEGA的串口硬件位置

    MEGA有多个串口,
    USB接口和0、1引脚对应串口-Serial
    18、19引脚对应串口1-Serial1
    16、17引脚对应串口2-Serial2
    14、15引脚对应串口3-Serial3

2.3.2 代码设计

新生成的HelloWorld.ino文件中,自动生成了setup()loop()两个函数。

开发板的程序启动时,首先会调用setup(),进行初始化工作;
然后会循环的调用loop()函数,让开发板不停的运转起来。

程序的整个逻辑就像下面的c语言代码,

这里面的main和while代码去哪了呢?它们被Arduino的开发环境隐藏了起来,只是将setup()loop()开放给了开发者。

开发者只需要实现这两个函数就行了。这样设计的目的是让程序的结构更清晰。从这里可以看出,

  1. setup()只执行一次,用来完成初始化的功能;
  2. loop()不断的被循环执行,是实现开发板逻辑控制的地方;

在本例中,setup()函数里只需要设置串口波特率。

波特率指的是数据发送的速度,只有接收方和发送方都在同一个波特率上,才能正确的接收数据。这就好比调频的电台和收音机,两者的频率必须一致才能接收到声音。

loop()中,用串口输出”Hello world!”,每循环一次,就会输出一次这个字符串,

2.3.3 程序部署

程序写好以后,需要将电脑上编译好的程序,部署到开发板上,让程序运行起来,

  1. 用USB数据线,将开发板和电脑连接起来;现在的新版操作系统(Window10, MacOS X等等),不需要安装驱动,就能识别Arduino开发板;

  2. 选择菜单栏的工具->开发板,选择正在使用的开发板Arduino MEGA or MEGA 2560;

  3. 选择菜单栏的工具->端口,选择正在使用的设备端口(如果设备被操作系统成功识别,会在此处显示出来);

  4. 点击工具栏上的部署按钮,程序就会被编译,并部署到设备上运行了;

2.3.4 数据观察

点右上角的按钮打开串口监视器(或者使用快捷键Ctrl+Shift+m)

右下角的波特率必须和setup()中设置的数值相同,本例是9600.

可以看到不断输出“Hello world!”


至此,一个简单的Arduino程序,就在设备上运行起来了。


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