1.2 Arduino概述

1.2.1 Arduino是什么

Arduino是一个简单易用的开源电子平台。Arduino开发板（简称Arduino板，有时也直接称Arduino）可读取开关或传感器的数据，并控制电机、LED灯等。通过对Arduino板上控制器进行软件编程，可控制Arduino实现所需要的功能。软件开发环境是基于Processing的Arduino IDE。多年来，从常见的控制对象到复杂的科学仪器，Arduino已经成为许多工程或项目的控制中心。世界各地的爱好者们，包括读者、艺术家、发烧友、程序员和专家等，贡献了数不胜数的知识，供新手和进阶者学习和应用。Arduino诞生于意大利米兰互动设计学院，源于没有电子和编程背景的读者迫切需要一个简单的样机制造工具。Arduino被广泛使用后，不断发展去适应新的需要和挑战，从简单的8位处理器板到IoT应用、可穿戴产品、3D打印机和嵌入式系统。所有Arduino板是完全开源的，准许用户独立地使用它们，以满足他们的特殊需要。因为对初学者来说，Arduino软件简单易学，对有经验的用户来说又足够灵活，Arduino已经被应用在成千上万的工程和应用系统中。它可运行在Mac OS、Windows和Linux操作系统中。教师和读者使用Arduino设计低成本的科学仪器，证明化学和物理原理，或开始学习编程和机器人技术；设计者和建筑师使用Arduino设计交互原型；音乐家和艺术家使用它进行创作；制造者利用它制造许多在相关博览会上展示的工程或项目。Arduino是学习新事物的重要工具，孩子、爱好者、艺术家、程序员等任何人都可按照说明一步一步地学习Arduino，或者和其他人分享设计思想。Arduino简化了微控制器的工作过程，它为教师、读者和业余爱好者提供了许多便利。Arduino简化了微控制器的工作过程，它具有以下优点。

（1）价格便宜

与其他微控制器相比，Arduino价格便宜。自制Arduino板可以最大限度降低成本。

（2）跨平台

Arduino软件的集成开发环境（Integrated Development Environment，IDE）可运行在Windows、Mac OS和Linux操作系统上，但大部分微控制器只能在Windows环境下运行。

（3）简单、清晰的编程环境

Arduino软件对初学者而言，很容易上手；对高级用户而言，又不乏灵活性；对教师而言，它基于Processing编程环境，方便已学过Processing编程的读者学习Arduino。

（4）开源和可扩展软件

Arduino软件是一种开源工具，有经验的开发者可以通过C++库对它进行扩充。想要了解技术细节的人可以跳过Arduino，直接用AVR-C进行编程。同样，如果需要，也可以将AVR-C代码直接添加到Arduino程序中。

（5）开源和可扩展硬件

Arduino的发布遵循“知识共享许可协议”，故有经验的电路设计者可以开发自己的模块，扩展它，或对它进行改进。为了解Arduino的工作原理和降低成本，有经验的用户甚至可以设计Arduino电路试验板。

对于嵌入式技术的学习，Arduino具有重要的意义。Arduino技术的简单易用性，大大降低了基于Arduino的嵌入式技术学习的门槛和难度，可使读者克服畏难情绪，短时间内提高学习兴趣，并切身体会到实际应用和实现系统设计的乐趣和成就感，为今后进一步深入学习8位51单片机或32位ARM系列单片机打下良好的基础。

1.2.2 Arduino开发板分类

Arduino开发板分入门级、高级类、物联网类、教育类和可穿戴类五大类。

入门级开发板包括UNO、Leonardo、101、Esplora、Micro、Nano等。

高级类开发板包括Mega 2560、Zero、Due、Mega ADK、MKRZero等。

物联网类开发板包括Yun、Ethernet、MKR1000等。

教育类开发板包括CTC 101、Engineering KIT等。

可穿戴类开发板包括Gemma、LilyPad、LilyPad USB、LilyPad SimpleSnap等。

建议Arduino初学者选用入门级产品。如果要完成复杂功能，则选用性能较高、速度较快的高级类开发板。采用物联网类开发板便于设备互联。教育类开发板可以使教师利用必需的软硬件工具，充分激发读者的兴趣和热情，引导读者进行编程和电子设计创新实践。可穿戴类开发板可以使开发者感受将电子产品穿戴在身上的神奇。表1-1列出了部分开发板的主要性能指标。