相信對嵌入式開發(fā)感興趣的朋友一定對Arduino有或多或少的了解或熟知。而對初學(xué)者來說，也許經(jīng)常聽到“嵌入式開發(fā)從哪里上手最好？Arduino！”這樣的說法。那么Arduino到底是什么呢？是一種新的控制芯片？還是一種新的開發(fā)軟件呢？

　　首先我們先看看Arduino的實物圖，下面是最常見的一種Arduino實物圖片（關(guān)于Arduino的分類，我們會在后面詳述）：

　　圖中已經(jīng)用紅線根據(jù)功能將各個模塊區(qū)分出來，相信對單片機開發(fā)稍有了解的朋友一定已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這不就是一個以AVR單片機最小系統(tǒng)為核心的控制板嗎？

　　不錯，Arduino就是以ATMEL公司的AVR單片機為核心的單片機控制板，板上除了ATmega168最小系統(tǒng)電路外，還包含了穩(wěn)壓電路，USB轉(zhuǎn)串口電路，一些指示用的LED，以及一些擴展用的電路插座。

　　僅僅一個單片機最小系統(tǒng)，為何能風(fēng)靡全球呢？

　　下面我們以圖表的形式來比較一下單片機裸機、市面上一般的單片機開發(fā)板和Arduino之間的比較。

　　ATmega168裸機ArduinoATmega168開發(fā)板

　　運算性能相同相同相同

　　成本最低較低較高

　　體積最小適中較大

　　自由度最大除單片機正常運行需要占用的端口外，其他端口全部留給了用戶使用很多開發(fā)板集成了鍵盤、數(shù)碼管、跳線開關(guān)等模塊，占用了很多端口

　　標(biāo)準(zhǔn)度完全符合ATmega公司公布的芯片資料完全符合Arduino組織公布的標(biāo)準(zhǔn)大多由各個供應(yīng)商自主開發(fā)，各不相同

　　工作條件需要自己搭建最小電路通過USB線連上PC即可使用通過USB或COM端口與PC連接即可使用

　　開發(fā)資料任何ATmega168資料皆可，但一些細(xì)節(jié)需與自己的電路配合英文資料豐富，目前中文資料略有欠缺。一般開發(fā)板供應(yīng)商都會提供各種學(xué)習(xí)資料，但大多雜亂無章，需學(xué)習(xí)者自己甄別

　　上面的表格中列出了三種選擇方案的最直觀比較（表中沒有比較購買渠道的便利性比較，隨著網(wǎng)絡(luò)購物的普及，這一點已經(jīng)不再成為愛好者們需要特別關(guān)注的問題），看起來似乎Arduino并沒有特別的優(yōu)勢，那么為什么Arduino會得到如此熱度的追捧呢？

　　要回答這個問題，我們必須首先回顧一下Arduino的發(fā)展歷程。2005年，意大利 Ivrea 一家高科技設(shè)計學(xué)校的老師Massimo Banzi為了能給學(xué)生們提供一種便宜好用的微控制器平臺，與當(dāng)時在這所學(xué)校做訪問學(xué)者的西班牙籍芯片工程師David Cuartielles合作設(shè)計了最初的Arduino電路板。隨后Arduino便開始迅速的在歐洲流行起來，并且逐漸將春風(fēng)吹到了美國、日本、中國臺灣、中國香港等地區(qū)，最近一兩年更是在大陸地區(qū)蓬勃的發(fā)展起來。

　　Arduino獨有的幾種優(yōu)勢表現(xiàn)在下列方面：

　　開放性：Arduino的硬件電路的軟件開發(fā)環(huán)境都是完全開源的，在不從事商業(yè)用途的情況下任何人都可以使用、修改和分發(fā)它。這樣不但可以使用戶更好的理解Arduino的電路原理，更可以根據(jù)自己的需要而去修改它。比如由于空間的限制，需要設(shè)計異形的電路板；或是將自己的擴展電路與主控制電路設(shè)計到一起。

　　易用性：對于稍微有心的人，不論基礎(chǔ)如何，只要他有興趣，拿到Arduino之后的一個小時之內(nèi)，應(yīng)該就可以成功運行第一個簡單的程序了。Arduino與PC的連接采用了當(dāng)下最主流的USB連接，你可以像使用一只MP3一樣把Arduino與電腦直接連起來而不要再額外安裝任何驅(qū)動程序。而且Arduino的開發(fā)環(huán)境軟件也非常的簡單，一目了然的菜單，僅提供了最必須的工具欄，除去了一切可能會使初學(xué)者眼花繚亂的元素，你甚至可以不閱讀手冊便實現(xiàn)代碼的編譯與下載（我可沒說編寫）。

　　交流性：對于初學(xué)者來說，交流與展示是非常能激發(fā)學(xué)習(xí)熱情的途徑。但有些時候，你用AVR做了個循跡小車，我用PIC做了個小車循跡。那么對單片機理解還不是特別深刻的初學(xué)者來說，交流上恐怕就會有些困難。而Arduino已經(jīng)劃定了一個比較統(tǒng)一的框架，一些底層的初始化采用了統(tǒng)一的方法，對數(shù)字信號和模擬信號使用的端口也做了自己的標(biāo)定，初學(xué)者在交流電路或程序的時候非常方便。

　　豐富的第三方資源：Arduino無論硬件還是軟件，都是全部開源的，你可以深入的了解到底層的全部機理，也預(yù)留了非常友好的第三方庫開發(fā)接口。秉承了開源社區(qū)一貫的開放性和分享性，很多愛好者在成功的實現(xiàn)了自己的設(shè)計后，會把自己的硬件和軟件拿出來與大家分享。對于后來者來說，你可以在Arduino社區(qū)輕松找到自己想要使用的一些基本功能模塊：舵機控制、PID調(diào)速、A/D轉(zhuǎn)換等。特別一些模塊供應(yīng)商也開始越來越重視Arduino社區(qū)，會為自己的產(chǎn)品提供Arduino下的使用庫，這些都極大的方便了Arduino開發(fā)者，使你可以不必拘泥于一些基本功能的編寫，而可以把自己的精力更多的放在自己想要的功能設(shè)計中去。

　　是的，單純從嵌入式開發(fā)的技術(shù)角度來說，Arduino并不是第一選擇，為了盡可能的照顧初學(xué)者甚至是電子開發(fā)的門外漢，Arduino定制了很多底層的設(shè)計，這也是許多經(jīng)驗豐富的嵌入式設(shè)計人員對Arduino嗤之以鼻的原因之一。回頭看看上面列出的那些Arduino的優(yōu)勢所在，那么Arduino的定位究竟在何處呢？

　　Arduino誕生之初確實是為嵌入式開發(fā)的學(xué)習(xí)而生，但發(fā)展到今天，Arduino已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了嵌入式開發(fā)的領(lǐng)域。在臺灣地區(qū)，Arduino被稱為“科技藝術(shù)”，很多電子科技領(lǐng)域以外的愛好者，憑借豐富的想象力和創(chuàng)造力，也設(shè)計開發(fā)出了很多有趣的作品。

　　在大陸，Arduino更多的還是作為一種嵌入式學(xué)習(xí)和開發(fā)工具出現(xiàn)，但是它的魅力絕不僅僅如此，它完全可以作為一種新“玩具”，甚至新的藝術(shù)載體，來吸引更多各個領(lǐng)域的人們加入到Arduino的神奇世界里來。

　　用Arduino控制的三輪小車

　　擦除白板的自動機器

　　發(fā)條微博自動給你煮咖啡

　　是不是已經(jīng)迫不及待，想要開始你的Arduino之旅了？趕快到購物網(wǎng)站上搜一搜Arduino，然后……是不是被各種不同的Arduino控制板搞花了眼？

　　Arduino并不是一成不變的，每隔一段時間，Arduino官方組織就會發(fā)布最新的設(shè)計，對Arduino在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行升級，讓愛好者們更方便的使用。同時，為了滿足不同層次的開發(fā)要求，Arduino也推出了不同版本的控制板設(shè)計，這里我們來認(rèn)識一下使用最多的幾種設(shè)計：

　　Arduino Uno

　　Uno版本應(yīng)該說是Arduino的基礎(chǔ)板，也是初學(xué)者的第一選擇。它提供了基本的數(shù)據(jù)接口，對初學(xué)者足夠的存儲空間，無論是讀取傳感器，還是驅(qū)動電機，或者與電腦通信，都可以輕松的勝任。

　　Arduino Mega 2560

　　這一版可以算是Uno的升級版，各種接口的數(shù)量比Uno要多，而且其搭載的單片機型號也要比Uno的單片機更高級一些，運算速度更快。如果你覺得Uno的硬件資源無法滿足你的需求，那么你可以嘗試一下Mega，當(dāng)然價格也會比Uno要更高一些。

　　Arduino Nano

　　這個可以說是Uno的簡版，優(yōu)先考慮了體積上的優(yōu)化，盡量將體積做到最小，可以滿足一些手持設(shè)備或體型微小的設(shè)備使用。當(dāng)然性能上相比Uno也略有縮水。

　　也許有些心急的朋友已經(jīng)要問了：哪一款可以控制步進(jìn)電機？哪一款可以實現(xiàn)無線通信？哪一款可以演奏音樂……

　　如果我告訴你都不可以，你會不會很失望？

　　Arduino作為一種控制芯片，所起的作用類似于我們的大腦，大腦是無法自行運動或是發(fā)聲的。大腦所起的作用類似于指揮官，Arduino也是如此，想要做一些實際任務(wù)，離不開外圍電路的支持。

　　很多人又要頭痛了，電子電路完全不懂怎么辦？其實現(xiàn)在這一點也已經(jīng)不是什么大問題。對于電子專業(yè)的學(xué)生，或是想要學(xué)習(xí)電子電路的愛好者，當(dāng)然要一切靠自己，查資料，買元件，做PCB板，焊電路……這其中當(dāng)然會有很多辛苦，可其中學(xué)到的知識無疑也是裝入自己口袋的。

　　如果不想在電子電路方面花費太多的精力，也沒有問題?，F(xiàn)在很多廠商也開發(fā)了各種各樣的Arduino外圍功能電路，無論是電機驅(qū)動、無線通信、音樂播放，還是讀取各種各樣物理信號的傳感器（壓力、速度、傾角、方向等等），都應(yīng)有盡有，而且使用方便，可以直接連到Arduino控制板上工作。

　　電機驅(qū)動板

　　藍(lán)牙模塊

　　霍爾傳感器、光敏傳感器、煙霧傳感器

　　說完了硬件，那么我們接下來談?wù)労芏嗳硕碱^痛不已的軟件開發(fā)吧。Arduino的代碼結(jié)構(gòu)和一般的嵌入式代碼結(jié)構(gòu)略有不同，一般的嵌入式代碼都是main函數(shù)中一個死循環(huán)，程序不斷的反復(fù)執(zhí)行，單片機在每個循環(huán)內(nèi)讀取各個外部端口的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)來做出相應(yīng)的策略判斷，把指令再通過外部端口傳出去，達(dá)到控制外部設(shè)備的目的。

　　Arduino的程序運行方式與此差不多，只是代碼結(jié)構(gòu)略有不同。Arduino代碼中沒有main函數(shù)，而是使用了兩個不同的必備函數(shù)：

　　Void setup（）

　　{

　　}

　　Void loop（）

　　{

　　}

　　相信很多朋友已經(jīng)猜出來了，Arduino代碼是把初始化的代碼放在了setup函數(shù)中，而把需要不斷循環(huán)執(zhí)行的代碼放在了loop函數(shù)中。與傳統(tǒng)的嵌入式程序雖然結(jié)構(gòu)不同，但設(shè)計思想還是一致的。

　　開發(fā)環(huán)境軟件截圖（此開發(fā)環(huán)境可以在Arduino網(wǎng)站上免費下載）

　　Arduino的代碼語法與C++類似，也包含了類和對象的支持。即便是沒有任何代碼編寫的基礎(chǔ)，也可以很快上手。關(guān)于Arduino的代碼編寫，無論是Arduino的官方網(wǎng)站，還是網(wǎng)絡(luò)上都有了相當(dāng)豐富的資料，這里不再累述。

　　很多Arduino制作還要涉及另外一種程序的編寫，便是上位機程序。一般是PC端的程序，你可以采用任何你所熟悉的高級語言進(jìn)行開發(fā)，接收Arduino控制板所傳遞過來的數(shù)據(jù)（串口傳輸），在屏幕上顯示輸出或?qū)懭胛募?。VB、VC++、Delphi、Flash 、Processing等等都能滿足你的要求。

　　一個通過上位機程序控制外部電路燈的顏色

　　Arduino控制板 + 外圍電路 + 程序編寫 = 整個世界！