Arduino作为一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，深受不同人群的欢迎。我们将推出一系列Arduino学习的推送，帮助你快速掌握这款日益流行的单片机。我们的“Arduino学习第一弹”将带领大家认识Arduino，从最简单的“Hello World！”程序开始，帮你走入Arduino的世界。

一 、单片机与Arduino

1、什么是单片机？

　　通俗的讲，单片机就是一块集成芯片，但是这块集成芯片的功能需要我们自己编写程序去控制与实现。它是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和终端系统、定时器/计数器等功能的电路集成到一块硅片上，构成的一个小而完善的微型计算机系统。

　　单片机发展到现在，其家族内部已经拥有了51、MSP430、TMS、STM32、PIC、AVR、STC等多个成员，每一个成员又分成许多不同的系列，可以说在市场上单片机已经能够让人眼花缭乱了。而其能发展成为如今的规模，与其小巧灵活、功能强大等特点是分不开的。恰恰就是这些特点，使得单片机在片上系统领域内的地位无法撼动。其应用之广，在智能仪器仪表、自动控制、家用电器、医用设备等各个领域都能找到它的身影。可以说，我们的世界早已离不开单片机。

2、什么是Arduino？

　　Arduino是单片机的一种，是一种十分独特的单片机。严格的讲，Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。所谓开源，就是任何人都能对其技术，无论是硬件还是软件进行更改与开发。正是因为这一理念，Arduino才日益流行，并且在不同的人群中大受欢迎。

　　与普通单片机相比，Arduino因其具有大量高度集成化的标准库函数而对初学者更加友善，因此特别适合学生与一些业余爱好者们学习使用。学习Arduino单片机可以完全不需要了解其内部的硬件构成与寄存器设置，可以完全没有硬件知识，甚至对于软件知识的需求也少到极致——用户仅仅需要有十分基础的C语言基础，就可以对照函数库写出漂亮而功能强大的Arduino代码。除此之外，价格便宜也是其一大特点，因此不需要畏手畏脚的考虑学习成本的问题。当然，Arduino还有更多的优点，在这里就不一一列出了。

二、控制Arduino的软件——Arduino IDE

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 Arduino IDE下载与安装。

　　因为Arduino完全开源，因此其IDE可以在官网(http://arduino.cc/en/main/software)上直接免费获得。IDE对应版本有Windows、OS X和Linux，读者可以根据需求自行下载，本文接下来以Windows系统为例讲解Arduino IDE的安装。

　　首先从官网上获得IDE的标准.exe文件，并双击运行，打开Arduino IDE的安装向导，后续步骤完全按照向导提示运行即可，需要注意的是，在选择安装内容的时候，一定要选择 “install USB drivers”项，如下图所示，这样才能够保证连接单片机之后的正常使用。

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Arduino IDE界面简介

　　打开IDE之后，会发现如下界面，其常用按钮功能如图示。

编译：对书写好的程序进行编译，确定其没有语法错误

上传：将程序上传/烧写/下载到单片机板子中，进行应用

新建程序、打开程序、保存程序，功能如其命名

　　其余的菜单栏的功能都十分简单，随着学习的深入我们会逐渐的涉及到，在此不再赘述。

三、迈开学习的第一步——Hello World！ 

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第一次尝试

　　最开始使用Arduino开发板，将使 用“Hello World！”的例子带领大家进入神奇的单片机世界。

　　该样例的功能是，使单片机与电脑通过串口进行通信，并且向电脑不停的发送“Hello world!”的字符串，并且显示在监视器上。如果你不明白串口通信没关系，我们会在后续章节进行介绍，现在你只需要根据步骤执行，来体会arduino开发的基本步骤。

　　如图示，将程序输入至编辑区，然后点击验证对程序进行编译，确保程序正确。

　　在菜单栏中，选择“工具”->“端口”，配置好开发板所连接的串口编号（即当前电脑与单片机连接的串口编号）；再选择“工具”->“开发板”，选择开发板型号。

　　由于我们使用的开发板为学校统一发放的Uno开发板，因此选择 “Arduino/ Genuino Uno”选项，如下图所示。应当注意的是，此两步非常重要且必不可少，配置的正确性将直接影响是否能够将程序顺利的上传至开发板中。

　　配置好之后点击上传按钮，显示“上传成功”字样之后，程序就已经烧写到开发板中，并且已经运行起来了。

　　虽然程序已经顺利的烧写进开发版并且已经运行起来了，但是我们还不能看到程序的运行结果。这是因为，串口通信需要通过专门的串口监视器进行监视。好在Arduino IDE中已经集成了串口监视器，因此我们不需要再单独的下载了。

　　如下图所示，选择“工具”->“串口监视器”，打开串口监视器，就可以看到屏幕上不断的刷新“Hello World！”，这也代表着我们的第一个项目完美成功。

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 “Hello World！”程序的解释

　　通过对样例的模仿与执行，我们不难发现，在学习之初首先要掌握的是如何编写可以通过编译与上传的程序，下面就来分析一下Arduino的程序构成。

　　在标准C语言中，main函数是程序开始的入口。但是观察Arduino的程序发现，其中并没有main函数，取而代之的是setup函数与loop函数。顾名思义，setup函数就是在程序运行之初做的一些准备，它是在程序运行的最开始，对于变量或者接口的初始化，因此只执行一遍；而loop函数显然是循环的意思，其作用相当于一个do…while(1)的循环，也即无限循环。这样，本例中的程序就可以翻译为：

void setup()  {         //以下内容为初始化

Serial.begin(9600);      //将串口波特率设置为9600

}         

void loop()  {          //以下内容无限循环：

Serial.println(“Hello World！”); //通过串口发送“Hello World！”并且打印

delay(5000);            //延迟5000ms

}

　　这就是Arduino程序的基本结构，至于其中的串口、波特率、延迟等知识，不要着急，我们会在后续的教程中进行说明。期待你的持续关注！

北航电子科技协会出品

策划/侯福超 

文案/周博文 梁家伟 侯福超

编辑/侯晓鹏