物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課件 項(xiàng)目1任務(wù)1-Arduino開發(fā)環(huán)境搭建

2相關(guān)知識(shí)34任務(wù)小結(jié)與練習(xí)1任務(wù)實(shí)施任務(wù)引入與目標(biāo)Arduino開發(fā)環(huán)境搭建一、任務(wù)引入與目標(biāo)任務(wù)目標(biāo)任務(wù)1介紹Arduino語(yǔ)言的特點(diǎn)和程序結(jié)構(gòu),安裝Arduino開發(fā)環(huán)境,用于項(xiàng)目1的ESP32物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)。任務(wù)引入ESP32是樂(lè)鑫科技開發(fā)的一款32位微控制器,它集成了Wi-Fi及藍(lán)牙功能,非常適合作為物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)中的網(wǎng)關(guān)使用,當(dāng)然也可以作為普通的單片機(jī)使用。項(xiàng)目1將ESP32作為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān),首先就需要為ESP32搭建開發(fā)環(huán)境。二、相關(guān)知識(shí)什么是Arduino語(yǔ)言Arduino使用C/C++編寫程序,其中C語(yǔ)言是一種面向過(guò)程的編程語(yǔ)言,C++是一種面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言。早期的Arduino核心庫(kù)是使用C語(yǔ)言編寫,后來(lái)引進(jìn)了面向?qū)ο蟮乃枷?目前最新的Arduino核心庫(kù)采用C語(yǔ)言與C++混合編寫而成。通常我們說(shuō)的Arduino語(yǔ)言,是指Arduino核心庫(kù)文件提供的各種應(yīng)用程序編程接口(ApplicationProgrammingInterface,API)的集合。這些API是對(duì)更底層的單片機(jī)支持庫(kù)進(jìn)行二次封裝所形成的。傳統(tǒng)開發(fā)方式中,開發(fā)者需要理清每個(gè)寄存器的含義及其之間的關(guān)系,然后配置多個(gè)寄存器來(lái)達(dá)到開發(fā)的目的。而Arduino程序使用了清楚明了的API替代繁雜的寄存器配置過(guò)程,例如以下代碼:pinMode(25,OUTPUT);digitalWrite(25,HIGH);pinMode(25,OUTPUT)是設(shè)置引腳的模式,這里設(shè)定了引腳IO25為輸出模式;而digitalWrite(25,HIGH)是讓IO25引腳輸出高電平數(shù)字信號(hào)。Arduino使用戶不用再理會(huì)單片機(jī)中繁雜的寄存器配置,就能直觀地編寫Arduino程序讓ESP32工作,在增強(qiáng)了程序可讀性的同時(shí),也提高了開發(fā)的效率。二、相關(guān)知識(shí)Arduino程序結(jié)構(gòu)Arduino的程序結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的C/C++結(jié)構(gòu)不同,在Arduino程序中沒(méi)有main函數(shù),Arduino程序的基本結(jié)構(gòu)由setup和loop兩個(gè)函數(shù)組成?？刂破魍娀驈?fù)位后,即會(huì)開始執(zhí)行setup函數(shù)中的程序,該部分只會(huì)執(zhí)行一次。通常我們會(huì)在setup函數(shù)中完成Arduino的初始化設(shè)置,如配置I/O口狀態(tài)、初始化串口等操作。在setup函數(shù)中的程序執(zhí)行完后,Arduino會(huì)接著執(zhí)行l(wèi)oop函數(shù)中的程序。loop函數(shù)是一個(gè)死循環(huán),其中的程序會(huì)不斷地重復(fù)運(yùn)行。通常我們會(huì)在loop函數(shù)中完成程序的主要功能,如驅(qū)動(dòng)各種模塊、采集數(shù)據(jù)等。除了Arduino之外,ESP32還可以使用哪些開發(fā)環(huán)境?所使用的編程語(yǔ)言是什么?課堂討論三、任務(wù)實(shí)施實(shí)施設(shè)備安裝了Windows操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)。實(shí)施過(guò)程1.軟件安裝通過(guò)官網(wǎng)https://www.arduino.cc/en/software下載,如圖1-1所示,然后點(diǎn)擊“安裝”即可;或者通過(guò)系統(tǒng)應(yīng)用安裝。圖1-1Arduino官網(wǎng)下載頁(yè)面三、任務(wù)實(shí)施2.ESP32內(nèi)核包安裝在文件→首選項(xiàng),輸入下面的開發(fā)板管理器網(wǎng)址之一,如圖1-2所示。http://download.dfrobot.top/FireBeetle/package_esp32_index.json/dl/package_esp32_index.json圖1-2Arduino的開發(fā)板管理器網(wǎng)址三、任務(wù)實(shí)施在打開的開發(fā)板管理器中,輸入“ESP32”,點(diǎn)擊“安裝”,如圖1-3所示。圖1-3在Arduino開發(fā)板管理器中安裝內(nèi)核包3.外設(shè)庫(kù)文件安裝將4個(gè)庫(kù)文件復(fù)制到Arduino安裝目錄的libraries文件夾下,如圖1-4所示?；蛘咴陧?xiàng)目→加載庫(kù)→管理庫(kù)中,搜索外設(shè)庫(kù)名安裝,效果相同。圖1-4安裝外設(shè)庫(kù)文件圖1-3在Arduino開發(fā)板管理器中安裝內(nèi)核包三、任務(wù)實(shí)施4.離線安裝如果ESP32內(nèi)核包下載太慢或多次失敗,可以離線下載安裝。(1)離線加載內(nèi)核包。如圖1-5所示,進(jìn)入內(nèi)核包所在目錄,以下面開發(fā)板管理器網(wǎng)址為例介紹:http://download.dfrobot.top/FireBeetle/package_esp32_index.json打開圖15中框2所在目錄,并找到staging—packages目錄,清空目錄。將離線壓縮包粘貼到里面,如圖1-6所示。圖1-5查找Arduino安裝目錄圖1-6在本地加載內(nèi)核包三、任務(wù)實(shí)施(2)安裝內(nèi)核包。打開開發(fā)板管理器,搜索esp32,選擇版本,點(diǎn)擊“安裝”即可,如圖1-7所示。內(nèi)核包因?yàn)橐呀?jīng)下載好,所以可以快速安裝。(3)espressif內(nèi)核包。另一個(gè)開發(fā)板管理器網(wǎng)址(/dl/package_esp32_index.json)對(duì)應(yīng)的離線包如圖1-8所示。圖1-7安裝離線加載的內(nèi)核包圖