第2節 Hello World

萬事開頭難，這一節我們將寫一個最簡單的程式，讓它在Arduino MEGA開發板上執行起來。

為此，我們需要準備，

1. Arduino MEGA開發板；
2. 一臺開發用的電腦，Window、Linux、MacOS作業系統都可以；
3. 一根連線Arduino MEGA開發板和電腦的USB資料線；
   注意，這根USB連線線的一端是方頭的，它將和Arduino開發板提供的USB介面相連。這種方頭的USB資料線介面叫做USB type-B，常用在印表機的介面上；而我們最常使用的那種USB資料線介面叫做USB type-A。

2.1 搭建開發環境

在官網下載相應作業系統的

IDE下載完成後，就像任何普通程式一樣，直接安裝就行了。

雙擊Arduino的圖示，IDE程式就執行起來了，

2.2 新建工程

啟動Arduino IDE，點選選單欄的檔案->新建（或者使用快捷鍵Ctrl+N），生成新的工程檔案，

點選選單欄的檔案->儲存（或者使用快捷鍵Ctrl+S），儲存生成的工程檔案。

檔名填寫HelloWorld。儲存後，Arduino IDE會自動生成一個名稱叫HelloWorld

.ino檔案是Arduino工程的主檔案，Arduino IDE要求工程專案的主檔案必須置於同名資料夾之內。

2.3 Hello World

接下來，我們來實現一個簡單的功能：Arduino開發板通過串列埠，不斷的向電腦端輸出Hello World；同時，我們通過串列埠工具，看到Arduino開發板的輸出資訊。

2.3.1 原理介紹

Arduino開發板都會提供一個串列埠（如果你不知道什麼是串列埠的話，可以把它想象成一條連線著開發板和其他外圍裝置的管道）供電腦除錯Arduino開發板上執行的程式使用。

Arduino程式通過Serial.print()這樣的函式就能把資料從開發板寫入到串列埠中，如果電腦端有對應的接收程式，那麼就能看到寫入的資料。

Arduino IDE通過串列埠和PC（或其他裝置）通訊。
在Arduino IDE中Serial物件就是串列埠的化身。
注意，Serial是系統的類物件例項，而不是類，所以直接使用Serial.print()這種方法。

詳細內容可以參看官網的描述。

1. UNO的串列埠硬體位置

   

   USB介面和0、1引腳都對應串列埠－Serial

2. MEGA的串列埠硬體位置

   

   MEGA有多個串列埠，
   USB介面和0、1引腳對應串列埠－Serial
   18、19引腳對應串列埠1－Serial1
   16、17引腳對應串列埠2－Serial2
   14、15引腳對應串列埠3－Serial3

2.3.2 程式碼設計

新生成的HelloWorld.ino檔案中，自動生成了setup()和loop()兩個函式。

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

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

開發板的程式啟動時，首先會呼叫setup()，進行初始化工作；
然後會迴圈的呼叫loop()函式，讓開發板不停的運轉起來。

程式的整個邏輯就像下面的c語言程式碼，

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

int main(void) {
    setup();

    while(1) {
        loop();
    }

    return 0;
}

這裡面的main和while程式碼去哪了呢？它們被Arduino的開發環境隱藏了起來，只是將setup()和loop()開放給了開發者。

開發者只需要實現這兩個函式就行了。這樣設計的目的是讓程式的結構更清晰。從這裡可以看出，

1. setup()只執行一次，用來完成初始化的功能；
2. loop()不斷的被迴圈執行，是實現開發板邏輯控制的地方；

在本例中，setup()函式裡只需要設定串列埠波特率。

波特率指的是資料傳送的速度，只有接收方和傳送方都在同一個波特率上，才能正確的接收資料。這就好比調頻的電臺和收音機，兩者的頻率必須一致才能接收到聲音。

void setup() {

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

在loop()中，用串列埠輸出”Hello world!”，每迴圈一次，就會輸出一次這個字串，

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

2.3.3 程式部署

程式寫好以後，需要將電腦上編譯好的程式，部署到開發板上，讓程式執行起來，

1. 用USB資料線，將開發板和電腦連線起來；現在的新版作業系統（Window10， MacOS X等等），不需要安裝驅動，就能識別Arduino開發板；

2. 選擇選單欄的工具->開發板，選擇正在使用的開發板Arduino MEGA or MEGA 2560;

   

3. 選擇選單欄的工具->埠，選擇正在使用的裝置埠（如果裝置被作業系統成功識別，會在此處顯示出來）；

   

4. 點選工具欄上的部署按鈕，程式就會被編譯，並部署到裝置上運行了；

   

2.3.4 資料觀察

點右上角的按鈕開啟串列埠監視器（或者使用快捷鍵Ctrl+Shift+m)

右下角的波特率必須和setup()中設定的數值相同，本例是9600.

可以看到不斷輸出“Hello world！”

至此，一個簡單的Arduino程式，就在裝置上執行起來了。

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