手把手教你智能硬件开发（一） 我选Arduino
第1节 我选Arduino
高大上的无人机玩过吗？智能的家庭空气检测仪见过吗？手机控制的电子体重秤、血压仪用过吗？这些“高科技”都属于智能硬件。web
做为软件开发者的你，有没有想过本身开发一个智能硬件呢？编程
也许你会以为硬件开发的门槛很高，做为小白或者软件开发者难以企及，那么这你就想错了。其实，如今已经有了不少专门为软件开发者设计的智能硬件开发平台。例如如今火爆的树莓派－raspberry pi、英特尔推出的爱迪生－Edison，以及本系列讲重点介绍的Arduino。svg
有了它们，即便你对硬件并不了解，也能开发出软硬件完美结合的智能小硬件。性能
这些硬件都有个共同的特色，采用主控制板＋扩展板＋外接硬件的方式工做。学习
主控制板：咱们讲的平台（树莓派、爱迪生、Arduino），指的就是主控制板，它一般就是一个开发板。你能够把它想象成台式电脑上的主板，只不过这个主板已经焊接上了CPU和内存等最最主要的部件；测试
扩展板：主控制板上的针脚是有限的，扩展板能够把一个针脚扩展成多个针脚，让更多的设备与这个针脚链接。它们就好像是电脑主板上延伸出来的一根根USB数据线，把主板上的一个USB接口，转接成了多组不一样的USB接口，放在电脑主机的前面和后面；ui
这里介绍下“针脚”的概念，主控板上对外提供的连线接口都是适合线头插入的凹槽，称为针脚。设计
- 外接硬件：按钮开关、传感器等器件经过扩展板与主控制板的针脚相连。它们就好像是台式电脑上的USB接口能够链接的U盘、移动硬盘、USB Wifi等等外接设备；
能够想象的到，只要使用对应平台的扩展板，外接硬件能够链接在不一样的平台上，正常的使用。因此那些外接的硬件有很高的通用性。3d
1.1 WHY Arduino
在前面提到的智能硬件开发平台中，咱们选择了Arduino， 为何？调试
Arduino足够的便宜，一个Arduino开发板不到100块钱（即便是意大利原装板也只要300多人民币），投入的硬件成本很低，能够花很低的代价学习智能硬件开发；
做为智能硬件的初学者，总但愿从最简单的开始，能学到原理，可是又不要有过高的学习门槛，有了基础之后再按部就班。Arduino开发只须要开发者会基本的
C语言就能够了，几乎不须要任何其余的编程、硬件基础；Arduino的运算能力足够制做一些简单的智能硬件了，而它又更接近一个单片机，不少智能硬件能够用它作功能的验证；
Arduino是软硬件开源的，有不少的技术资料能够参考，有庞大的社区支持，能够找到不少志同道合的人交流、快速进步；
因此，咱们选择这个性价比最高的的平台来开始智能硬件开发之旅。
1.2 Arduino开发板
Arduino开发板根据体积和性能，分为了多个子系列。
其中最多见、用来作入门学习的有两种，UNO和MEGA。
这两个开发板的功能几乎同样，MEGA使用的主控制芯片性能要高一些，针脚多一些，能够同时链接的外接硬件就要多一些。
相比之下，UNO配置低一些，价格也便宜一些。
MEFGA配置高一些，价格比UNO贵二十块人民币左右（意大利原版之间相比贵二十美圆左右）。
咱们使用Arduino开发板主要是用来学习，可能会同时要加装各类外接设备，MEGA开发板对此更有优点。
UNO接口太少，假如要作个四驱小车，一旦使用了四个马达后，基本就不能再添加其余硬件外设了。
另外，UNO的串口控制器只有一个串口，假如你还要使用其余串口设备的时候，调试起来就比较吃力了。例如作蓝牙小车，调试时噩梦就来了：由于Uno只有一个串口，要提供给蓝牙和USB共用。你得先拔下蓝牙模块的链接线才能部署程序到开发板；部署完成后，再插上蓝牙链接线才能开始测试。
若是出于批量生产成本考虑要使用UNO开发板也没有问题，能够先在MEGA上完成开发，最后在UNO上作性能测试，只要使用的硬件接口不大于UNO开发板提供的接口就好了。
基于以上这些分析，咱们的建议是选Arduino的MEGA开发板。
学习硬件开发的一个很大门槛就是要记住许多复杂的寄存器地址。Arduino的之因此被认为是给软件开发者设计的硬件，就在于它简化了硬件上的多种接口，把它们抽象成一个个能够直接控制的引脚位置。软件开发者编程时只须要对这几类引脚作操做就能够了。
Arduino开发板上的引脚数量，根据开发板的类型是不一样的。例如，UNO有20多根引脚，MEGA有70多根引脚。这些引脚都有本身的名字。
这些引脚能够被分红3类，
电源引脚。利用电源引脚，能够为外界的扩展板或者硬件提供3.3V（引脚3V3） 5V（引脚5V）的电压，以及接地（引脚GND）的功能；也能经过引脚VIN接受外部提供的电压；
在MEGA开发板中，电源引脚的位置大体以下，
模拟引脚。区别于数字引脚只能输出0,1两种状态，模拟引脚能够输出0与1之间的中间状态。开发板有若干个模拟引脚，它们接收模拟量：
0~1023,输出模拟量:’0-255’。
输入输出范围不一样应该是硬件设备的精度形成的。它们被编成了
0～N的数字号码，用A0～AN来表示。例如MEGA开发板上的模拟引脚有16个，就是A0～A15。
数字引脚。只能输出0和1两种状态的引脚。开发板有若干个数字引脚，它们只接收或输出高低电平两个值：HIGH或者LOW。
它们被编成了
0～N的数字号码，用D0～DN来表示。例如MEGA开发板上的数字引脚有54个，就是D0～D53。
这些数字引脚中，有的引脚还能够提供别的复用功能，
PWM（Plus Width Module）。经过控制脉冲信号周期的方式，来调节数字引脚输出的电压大小；
通讯引脚。做为串口输入和输出的接口；
不一样的Arduino开发板，它们的引脚位置是不相同的，这里只是用MEGA开发板来作一个示例。目前咱们只要知道有这些引脚的存在就能够了。从此要使用到这些引脚的时候，咱们再来作详细的介绍。
*关于Arduino UNO开发板的详细介绍请参考官网。
*关于Arduino MEGA开发板的详细介绍请参考官网。
1.3 Arduino扩展板
1.3.1 官方扩展板
Arduino官方目前总共推出了5款扩展板。
分别是，
Arduino Motor Shield
1.3.2 第三方扩展板
Arduino是开放平台，有很多的第三方扩展板。根据开发者的须要，扩展出提供不一样功能的接口。对于有能力的硬件开发者来讲，能够为所欲为的设计适合本身的扩展板。
例以下面这款双L293D芯片的马达扩展板，
1.4 外接硬件
Arduino能够外接多种硬件。这些硬件能够，
直接接到开发板上；
接到扩展板上，而后经过扩展板链接到主控制板上；
1.4.1 传感型硬件
用来感知、测量某种环境数据的硬件。例如光线传感器、温湿度传感器、超声波探测器、粉尘传感器等等。
1.4.2 控制型硬件
用来发出指令、改变硬件某个特性的硬件。例如开关、直流马达、步进马达、舵机、LED灯等等。
关于这些传感器详细的原理和用法，咱们将在之后的章节详细的介绍。
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