ArduinoYun教程之Arduino編程環境搭建

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ArduinoYun教程之Arduino編程環境搭建 Arduino編程環境搭建

通常，我們所說的Arduino一般是指我們可以實實在在看到的一塊開發板，他可以是Arduino UNO、Arduino Yun、Arduino Mega等等。但是從嚴格意義上來說，Arduino這個名字不僅代表著開發板，而且涉及硬體、軟體、Team Dev、設計原理以及使用者群體的互助精神。這是Arduino與其他開發板的不同之處。在本章，我們將主要介紹如何在Windows和Linux作業系統上搭建Arduino的編程環境。

Arduino IDE

IDE是Integrated Development Environment（整合式開發環境）的首字母縮寫。Arduino官方提供了Arduino IDE，它主要整合了編輯器、編譯器以及下載器。與Arduino開發板一樣，Arduino IDE是開發原始碼的。由於其開放性，它可以安裝在Windows、MAC OS X和Linux三大主流系統中。

在Windows作業系統中安裝Arduino IDE

與在Linux中安裝Arduino IDE類似，在Windows中安裝Arduino IDE有兩種方式。一種是常見的Windows安裝嚮導形式，另一種為綠色的壓縮包形式（Arduino官方說法是非系統管理員安裝方式）。Windows版本的Arduino IDE可以從http://arduino.cc/en/Main/Software#toc3下載。

1.Windows安裝嚮導形式

安裝嚮導方式的Arduino與常見的Windows類軟體安裝方法類似，它通過向你詢問一系列的問題來完成安裝。Arduino IDE的安裝版本檔案名稱是arduino-1.5.7-windows.exe。

（1）雙擊運行它，首先會出現2.1所示的協議資訊對話方塊，2.1所示。

 (2）在閱讀了協議後，單擊I Agree按鈕繼續，這一步是選擇安裝選項，需要選擇安裝的組件，2.2所示。

 

圖2.1  協議資訊                        圖2.2  安裝選項

•  Install Arduino software選項是必須選的，它是Arduino IDE的主體；
• Install USB driver選項是安裝Arduino開發板的驅動，絕大多數情況需要勾選；
• Create StarMenu shortcut選項是在開始菜單建立一個捷徑，這個根據自己的喜好進行選擇；
• Create Desktop shortcut選項是在案頭建立捷徑，為了方便找到Arduino IDE，這個選項通常會勾選；

Associate .ino file選項用來把尾碼名為.ino的檔案和Arduino IDE關聯，關聯之後雙擊.ino檔案就會在Arduino IDE中開啟，為了方便起見，這個選項通常也要勾選

（3）單擊Next按鈕，會詢問你Arduino IDE的安裝位置，2.3所示。

在2T硬碟普及的今天，就不要再將10年前“軟體不裝C盤”的思想傳承下去了，所以推薦讀者使用預設的安裝目錄。

（4）單擊Install按鈕，開始安裝，藍色進度條用來表示安裝進度，2.4所示。

 

圖2.3  選擇安裝路徑                     圖2.4  開始安裝

（5）在安裝到大約99%的時候，會彈出安裝驅動的提示，2.5所示。

（6）單擊“安裝”按鈕來完成Arduino USB驅動的安裝。此時，Arduino IDE也接著安裝完成，出現Completed提示，2.6所示。

 

圖2.5  安裝Arduino USB驅動                           圖2.6  安裝完成

（7）單擊Close按鈕，退出安裝程式。此時，Arduino IDE已經安裝到你的Window系統中，案頭出現Arduino IDE捷徑，2.7所示。

圖2.7  Arduino IDE捷徑

2.壓縮包形式

壓縮包形式的安裝甚至比Windows嚮導方式的安裝都快捷。壓縮包形式的檔案名稱為arduino-1.5.7-windows.zip，你只需要將它解壓縮到期望的目錄即可。要啟動Arduino IDE，只需要雙擊執行目錄下的arduino.exe檔案即可。如果以後想要快捷地啟動Arduino IDE，那麼可以在案頭建立arduino.exe的捷徑。右擊arduino.exe檔案，選擇“發送到”|“案頭捷徑”命令即可。

在Linux作業系統中安裝Arduino IDE

由於筆者使用的PC安裝的是openSUSE Linux發行版，所以這裡以openSUSE Linux為基礎來介紹Arduino IDE在Linux作業系統的安裝。對於早期的Arduino開發板來說，在openSUSE上安裝對應的Arduino IDE非常容易，只需要直接在software.opensuse.org中搜尋arduino就可以找到Arduino IDE，然後1 Click Install（一鍵安裝）即可，2.8所示。

圖2.8  1 Click Install Arduino IDE

但是，由於Arduino Yun是比較新的板子，穩定版的Arduino 1.0.5還沒有增加對其的支援（從1.5.4版本開始支援）。因此，此時我們只能手動來安裝最新的Arduino 1.5.7 BETA版本。

1.安裝Arduino IDE的依賴

Linux的依賴問題會讓許多使用者頭疼，好在Arduino IDE現在只依賴JDK一個包。而這個在openSUSE系統安裝時候就自動安裝了。如果在你的系統中沒有安裝，那麼可以通過軟體管理器搜尋安裝openJDK或者執行以下的命令安裝：

• sudo zypper in java-1_7_0-openjdk

2.安裝Arduino IDE

在Arduino IDE 1.0.1版本之後，將編譯工具整合在了壓縮包中。因此，只需要下載對應系統版本的IDE即可，下載連結為：arduino.cc/en/Main/Software。下載的壓縮包名為arduino-1.5.7-linux64.tar。其中，1.5.7表示IDE的版本號碼，linux表示作業系統，64表示作業系統版本。查看作業系統版本可以使用如下命令：

• uname -m

如果輸出為x86_64則對應下載64位版本，否則下載32位版本。

然後就將下載的壓縮包解壓到你期望的位置即可。tar包可以使用如下命令解壓：

• tar -xf arduino-1.5.7-linux64.tar

上面的命令會將檔案解壓縮到目前的目錄，如果你想將它解壓縮到其他目錄，那麼可以使用如下的命令：

• tar -xf arduino-1.5.7-linux64.tar -C /other/path

其中，/other/path即為你期望的目錄。

3.為使用者佈建許可權

Linux嚴格的許可權管理為系統安全提供了保障，每個使用者所具有的許可權是非常精確嚴謹的。因此，我們需要將目前使用者加入一些特殊的組來擷取需要的許可權。預設情況下openSUSE的非root使用者並沒有訪問串口裝置的許可權，因此需要將使用者加入dialot組。此外，Arduino IDE還需要有對lock檔案操作的許可權，因此需要加入lock組。使用如下的命令可以方便地將使用者加入指定的組：

• usermod -a -G group-name username

例如，可以使用如下的命令將使用者tom加入dialot和lock組：

• sudo username -a -G dialot lock tom

4.運行Arduino IDE

在完成以上所有的操作後，支援Arduino Yun的Arduino IDE就安裝完畢了。要運行Arduino IDE，只需要將終端導航到arduino解壓縮的目錄，然後執行執行其中的arduino檔案即可，命令如下：

• ./arduino

此時，Arduino IDE的介面就會開啟，同時，終端不再響應其他命令。如果你想要Arduino IDE不影響終端響應其他命令，那麼可以使用如下命：

• ./arduino &

上面的命令會將Arduino IDE作為背景程式運行。

在其他Linux發行版中安裝Arduino IDE

其他比較常用的Linux發行版如ArchLinux、Debian、Fedora、Gentoo、Slackware等對應的安裝方式可以參考連結：playground.arduino.cc/Learning/Linux。對所有Linux發行版都通用的方法可以參考2.1.2中的介紹。

ArduinoYun與Fritzing

Fritzing是一個開源硬體項目。它為使用者提供了比普通電路設計軟體更容易理解的電子器件作為生產的原材料，使得任何人都可以很容易地設計自己的電路。如果你經常混跡於各種Arduino社區，那麼一定對2.9所示的電路圖印象深刻，它就是使用Fritzing製作的。

圖2.9  Fritzing製作的電路

由於Fritzing是一個開源、免費的軟體，因此支援三大主流的作業系統。下面的講解在Linux和Windows作業系統中安裝Fritzing。Fritzing軟體包的為：http://fritzing.org/download/。

在Windows作業系統中安裝Fritzing

Fritzing只為Windows作業系統提供了壓縮包形式。所以讀者只需要下載對應的Windows版本（名為fritzing.0.9.0b.64.pc.zip），然後將它解壓縮到期望的位置，執行其中的Fritzing.exe即可。如果你想更方便地運行Fritzing，可以將捷徑發送到案頭。

ArduinoYun在Linux作業系統中安裝Fritzing

這裡同樣以openSUSE Linux作為基礎來講解。其實，許多發行版的軟體倉庫中已經收錄了Fritzing。在openSUSE中，可以通過在software.opensuse.org中搜尋Fritzing來一鍵安裝。當前最新版本的Fritzing是0.9.0b，而在openSUSE的軟體倉庫中官方發行版是0.8.3b，最新的版本則需要安裝非官方打包的版本，2.10所示。

ArduinoYun 官方與非官方版本

這兩個版本都可以滿足我們的需求，所以，讀者可以根據自己的喜好安裝，筆者選擇安裝了官方發行的0.8.3b版本。當然，讀者也可以下載壓縮包來自己安裝。

（1）根據自己的系統下載對應的版本。例如筆者使用64位的電腦，因此下載的壓縮包為fritzing-0.9.0b.linux.AMD64.tar_1.bz2。

（2）使用下面的命令解壓縮bz2包：

• tar -xjf fritzing-0.9.0b.linux.AMD64.tar_1.bz2

當然，也可以使用-C參數將它解壓縮到期望的位置。

（3）同手動安裝Arduino IDE類似的，你只需要進入fritzing的目錄，執行其中的Fritzing檔案即可。

串連Arduino IDE和Arduino Yun

前面的內容為我們準備好了日後Arduino Yun開發的軟體部分。現在就是時候將Arduino IDE和Arduino Yun串連到一起了。

（1）開啟Arduino IDE，並將Arduino Yun串連到你的電腦。我們知道，Arduino有如Arduino UNO、Mega等許多的開發板。這些開發板各有特色，而Arduino IDE只有一個，所以，此時需要告訴你想要Arduino IDE串連的是在哪個連接埠上的哪個板子。

（2）在Arduino IDE的“工具”功能表項目中的“板”中選擇Arduino Yun選項，2.11所示。

 

圖2.12  在板類型中選擇Arduino Yun

（3）我們就可以選擇串連在電腦上的Arduino開發板了。選擇方式是在Arduino IDE的“工具”功能表項目中的“連接埠”中選擇Arduino Yun命令，2.13所示。

圖2.13  在連接埠中選擇Arduino Yun

需要注意的是Arduino IDE會發現多個COM口，而且在不同的環境中發現的個數和編號還有所不同。但是，正確地選擇Arduino Yun還是很容易的，被正確識別的Arduino Yun會出現在對應的COM名稱後，圖2.13表明Arduino Yun串連在電腦的COM5口上。

現在，離證明我們的軟硬體都正常工作還有一步之遙。測試的方法就是完成Arduino界的Hello World。這個方法對於現在的我們來說是非常容易的，它只需要點幾下滑鼠就可以完成。

（1）載入Blink原始碼，過程為單擊“檔案”|“樣本”|Basics|Blink命令，2.14所示。

圖2.14  載入Blink源檔案

（2）新的源檔案會在一個新視窗中開啟，接下來要做的就是將源檔案在電腦上編譯後上傳到Arduino Yun中。編譯和上傳的動作可以由Arduino IDE中的運行按鈕完成，也可以通過快速鍵Ctrl+U完成。在上傳完成後，Arduino IDE的底部會顯示執行的操作資訊，2.15所示。

圖2.15  Arduino IDE的操作過程

其中的資訊大體如下：

• Build options changed, rebuilding all
•  
• Sketch uses 4,754 bytes (16%) of program storage space. Maximum is 28,672 bytes.
• Global variables use 157 bytes (6%) of dynamic memory, leaving 2,403 bytes for local variables. Maximum is 2,560 bytes.

這些資訊表明了編譯器要重新編譯器，程式空間共有28,672 byte，使用了4,754 byte (16%)；動態記憶體共有2560 byte，全域變數使用了157 byte(6%)，還剩餘2,403 byte。通常，這些資訊是可以安全忽略的。而特殊情況就是程式編譯出錯的情況，如下為編譯出錯時候的資訊：

• Blink.ino: In function ‘void loop()‘:
• Blink.ino:25:26: error: expected primary-expression before ‘;‘ token
• Blink.ino:25:26: error: expected ‘:‘ before ‘;‘ token
• Blink.ino:25:26: error: expected primary-expression before ‘;‘ token

這裡就提示了錯誤出現在原始碼中的位置，其中的25表示行，26表示列（實際原因是我在代碼的這個位置加入了一個“?”字元）。

這裡接著介紹Blink程式正確上傳到Arduino Yun後的效果。正常的情況是Arduino Yun板子上標號為L13的LED以1秒的間隔閃爍著。如果你的板子此時正是這個效果，那麼恭喜你，你已經為接下來的學習做好了十足的準備。

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