手把手教你智能硬件开发（二） 从HelloWorld开始

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，

Arduino MEGA开发板；

一台开发用的电脑，Window、Linux、MacOS操作系统都可以；

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。

UNO的串口硬件位置



USB接口和0、1引脚都对应串口－Serial

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()

和

loop()

两个函数。

void setup() {
// put your setup code here, to run once:
}

void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
}

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，

void setup(void);
void loop(void);

int main(void) {
setup();

while(1) {
loop();
}

return 0;
}

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()

和

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，

setup()

只执行一次，用来完成初始化的功能；

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。

void setup() {

// put your setup code here, to run once:
Serial.begin(9600);
}

在

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，

void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
Serial.println("Hello world!");
}

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，

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；

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

;



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）；



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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