Arduino课程设计文献综述

Arduino课程设计文献综述

前言

Arduino是目前较为流行的电子互动平台，基于单片机系统开发，具有使用简单、功能多样、价格低廉等优点，广泛应用于电子系统设计和互动产品开发方面。

一、Arduino的起源

Arduino是2005年1月由米兰交互设计学院的两位教师David Cuartielles和Massimo Banzi联合创建的。Massimo Banzi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， Massimo Banzi跟David Cuartielles讨论了这个问题。 David Cuartielles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Banzi的学生David Mellis为电路板设计编程语言。两天以后，David Mellis就写出了程式码。又过了三天，电路板就完工了。这块电路板被命名为Arduino。

二、Arduino简介

Arduino是一个基于开放原始码的软硬件平台，构建于开放原始码simple I/O介面版，并且具有使用类似Java，C语言的Processing/Wiring开发环境。该平台由两部分组成：硬件(包括微处理器、电路板等)和软件(编程接口和语言)。平台的两部分都是开源的，如果需要，可以下载Arduino的图表、购买需要的所有独立部件、切割电路板并制作一个电路板。Arduino具有类似java、C语言的开发环境。可以快速使用Arduino语言与Flash或Processing等软件完成互动作品。Arduino能够使用开发完成的电子元件，如Switch、Sensors或其它控制器、LED、步进电机或其它输入／输出装置，同时，Arduino也可以成为独立与软件沟通的平台，如flash、Processing、Max／MSP或其它互动软件。

图1 Arduino管脚说明

1. Digital I/O数字式输入/输出端共1~13。（13个数字输入输出口DIO，其中6个PWM输出，可做模拟输出口使用AO）

2. Analog I/O模拟式输入/输出端共0~5。（5个模拟输入口AI）

3. 支持USB接头传输数据及供电(不需额外电源)。

4. 支持ICSP在线刻录功能。支援TX/RX端子。

5. 支持外部ADC电压基准AREF端子输入。

6. 支持6组PWM端子(Pin11,Pin10,Pin9,Pin6,Pin5,Pin3)。

7. 输入电压：USB接口供电，无须外部供电。5V~12V DC外部供电。

8. 输出电压：5V DC输出。

9. 采用Atmega168-20PI/PU，最新的Arduino 2009支持Atmega328-20PI/PU。

10. Arduino大小尺寸：宽70mmX高54mm。

三、Arduino的功能

Arduino能通过各种各样的传感器来感知环境，通过控制灯光、马达和其他的装置来反馈、影响环境。板子上的微控制器可以通过Arduino的编程语言来编写程序，编译成二进制文件，收录进微控制器。对Arduino的编程是利用 Arduino编程语言 (基于 Wiring)和Arduino开发环境(based on Processing)来实现的。基于Arduino的项目，可以只包含Arduino，也可以包含Arduino和其他一些在PC上运行的软件，他们之间进行通信 (比如Flash, Processing, MaxMSP)来实现。

Arduino可以使用现有的电子元件例如开关或者传感器或者其他控制器件、LED、步进马达或其他输出装置。 Arduino也可以独立运行，并与软件进行交互，例如： Macromedia Flash, Processing, Max/MSP, Pure Data, VVVV或其他互动软件。 Arduino的IDE界面基于开放源代码，可以免费下载使用，开发出更多令人惊艳的互动作品。

四、Arduino的特色

1、基于知识共享开放原始码的电路图设计和知识共享开放原始码的程式开发环境。开放源代码的电路图设计，程序开发接口免费下载，也可依个人需求自己修改。你可以自己动手制作，也可以购买成品套装；Arduino所使用到的软件都可以免费下载。硬件参考设计 (CAD 文件)也是遵循availableopen-source协议，你可以非常自由地根据你自己的要求去修改他们。

2、使用低价格的微处理控制器(AVR系列控制器)，可以采用USB接口供电，不需外接电源，也可以使用外部9VDC输入。

3、Arduino支持ISP在线烧，可以将新的“bootloader”固件烧入AVR芯片。有了bootloader 之后，可以通过串口或者USB to Rs232线更新固件。

4、可依据官方提供的Eagle格式PCB和SCH电路图简化Arduino模组，完成独立运作的微处理控制；

5、可简单地与传感器，各式各样的电子元件连接(例如：红外线,超音波,热敏电阻,光敏电阻,伺服马达等)。

6、支持多种互动程序，如：Flash、Max/Msp、VVVV、PD、C、Processing等。

7、应用方面，利用Arduino，突破以往只能使用鼠标、键盘、CCD等输入的装置的互动内容，可以更简单地达成单人或多人游戏互动。

五、Arduino的开发的优势

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、简单清晰的开发。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 AVRGCC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。