By Phodal (Follow Me: 微博、知乎、SegmentFault)
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最近这些日子里，当我和女朋友搬到了新的合租屋里，有了更大的空间——可以再次折腾硬件。便开始去玩一些硬件家居相关的内容，也顺便接上了 Amazon Echo、小米传感器、Broadlink、ESP8266 等等的硬件。
再加上正在编写的『玩点什么』网站，便也想整理一下硬件相关的资料。想着想着，便有了这一系列的电子书。
这是一本写给软件工程师看的硬件指南。
黄峰达（Phodal Huang）是一个创客、工程师、咨询师和作家。他毕业于西安文理学院电子信息工程专业，现作为一个咨询师就职于 ThoughtWorks 深圳。长期活跃于开源软件社区 GitHub，目前专注于物联网和前端领域。
作为一个开源软件作者，著有 Growth、Stepping、Lan、Echoesworks 等软件。其中开源学习应用 Growth，广受读者和用户好评，可在 APP Store 及各大 Android 应用商店下载。
作为一个技术作者，著有《自己动手设计物联网》（电子工业出版社）、《全栈应用开发：精益实践》（电子工业出版社，正在出版）。并在 GitHub 上开源有《Growth: 全栈增长工程师指南》、《GitHub 漫游指南》等七本电子书。
作为技术专家，他为英国 Packt 出版社审阅有物联网书籍《Learning IoT》、《Smart IoT》，前端书籍《Angular 2 Serices》、《Getting started with Angular》等技术书籍。
他热爱编程、写作、设计、旅行、hacking，你可以从他的个人网站：https://www.phodal.com/ 了解到更多的内容。
其它相关信息：
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其他电子书：
在这一系列的文章里，我们使用三个主要的开发板：
这三个硬件分别代表着，三种不同类型的硬件爱好者的开发板。
Arduino，是一个开放源代码的单片机微控制器，它使用了Atmel AVR单片机，采用了开放源代码的软硬件平台，建构于简易输出/输入（simple I/O）接口板，并且具有使用类似Java、C语言的Processing/Wiring开发环境。1
其包含了以下的特性2:
当然，其最大的特色是，完善的社区及生态系统。几乎我们能想到的 Arduino 相关的创意，都可以在网上找到。如果没有的话，那么可能是你的创意不适合用于 Arduino。
Arduino 已然有一系列的相关硬件，就目前而言，最广泛的开发板，或者说是标准开发板是 Arduino UNO。
TODO: 相关 Arduino 硬件介绍
Arduino 最吸引人的是开创性的引入电子积木的概念，即开发板的扩展板可以直接叠加在开发板上使用，而无需额外的硬件。
TODO: 扩展板介绍。
Arduion IDE 基于 Processing 开发环境而开发的。
引脚
模电
数电
电流、电阻、电压
etc..
为了更好的向读者展示硬件连线，我们将使用 Fritzing 汇制硬件电路图。
Fritzing 是一个开源的硬件计划（initiative），它可以使电子元件变成任何人的创意素材。Fritzing 提供一个软件工具、一个社区网站，以及本着 Processing 和 Arduino 精神的服务，培养创造性的生态系统，允许用户记录他们的原型，与他人分享、用于课堂上的电子相关教学，以及布局和制造专业的pcb。
Fritzing 的官网是：http://fritzing.org/。
因此，在开始之前我们需要在 Fritzing 的官网下载 Fritzing。当前它可以支持主流的操作系统：Windows、Linux、macOS，当然如果你想自己从源码编译一个 Fritzing，那也是可以的。除了中文和英语外，它还支持其它 17 种语言。
在其官网，除了能下载到该软件，还可以看到其它用户上传、汇制的 Fritzing 电路图等，它们可以免费下载，并引用到你的项目中。
LCEDA
Nokia 5110
温度、红外、距离、土壤
Input -> MCU -> Output
蓝牙、有线、
专用协议，blabla
幸运的是，今天对硬件编程已经有了更多的方式，可以使用更高级的语言。除了在 Arduion 上使用 Processing 语言（可以视为 C）进行编程，还可以使用 JavaScript 等语言。我们会在后面的介绍：如何使用这些高级的语言来编程。
Arduino IDE 默认会安装相应环境的包，如果你的开发板不在这些环境里，如你使用的是 Arduino M0 开发板。那么，系统可能会检测出来，并自动为你安装相应的环境，如下图所示。
注意：安装过程中会下载一系列的工具，在这个过程里，可能会遇到一些“网络问题”。请尝试更换网络，或直到到“墙”的那外一边。
对于非官方的开发板来说，则需要开发者自己手动通过『开发板管理器』来安装，如 ESP8266 开发板。
与桌面端使用 print、puts、console.log 来输出 Hello, world 不同的是，点亮一个 LED 是 电子世界的 Hello, world。
在硬件世界里，没有 stdlib.h 这样的库，对于多数嵌入式系统来说，也没有屏幕。在这个时候，想要知道设备的状态，最简单的方式就是 LED。常见的，如路由器、电视等家电电器上的灯，都是嵌入式设备的状态。
官方的 Blink 示例如下：
void setup() {
// initialize digital pin LED_BUILTIN as an output.
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
// the loop function runs over and over again forever
void loop() {
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
delay(1000); // wait for a second
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW
delay(1000); // wait for a second
}接下来，要做的事情就比较简单了。从工具（ Tools ）中选择对应的开发板和端口，如下图所示：
我这里使用设置是 Arduino M0 Pro，对应的端口是：/dev/tty.usbmodem1412。
对于 Windows 用户来说，则是 COM 口——从设备管理器中找到对应的端口。
然后点击菜单中的 -> 号，即上传（Upload，又可以称为烧录）。
再看看你的 Arduion，就发现上面的 LED 正在闪烁——一秒开一秒关。
源码中的：
int main(void)
{
init();
setup();
for(;;)
loop();
return 0;
}GOAL
SMART 原则
仍然采用的是官方的示例：
官方示例（Digital Read Serial）代码：
// digital pin 2 has a pushbutton attached to it. Give it a name:
int pushButton = 2;
// the setup routine runs once when you press reset:
void setup() {
// initialize serial communication at 9600 bits per second:
Serial.begin(9600);
// make the pushbutton's pin an input:
pinMode(pushButton, INPUT);
}
// the loop routine runs over and over again forever:
void loop() {
// read the input pin:
int buttonState = digitalRead(pushButton);
// print out the state of the button:
Serial.println(buttonState);
delay(1); // delay in between reads for stability
}使用 Fritzing 画板时
我们所需要的连线图
传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。“传感器”在新韦式大词典中定义为：“从一个系统接受功率，通常以另一种形式将功率送到第二个系统中的器件”。根据这个定义，传感器的作用是将一种能量转换成另一种能量形式，所以不少学者也用“换能器－Transducer”来称谓“传感器－Sensor”。[^wiki_sensor]
[^wiki_sensor] : https://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8
使用到库：[NewPing]，GitHub 地址：https://github.com/PaulStoffregen/NewPing
添加库
#include <NewPing.h>
#define TRIGGER_PIN 12 // Arduino pin tied to trigger pin on the ultrasonic sensor.
#define ECHO_PIN 11 // Arduino pin tied to echo pin on the ultrasonic sensor.
#define MAX_DISTANCE 200 // Maximum distance we want to ping for (in centimeters). Maximum sensor distance is rated at 400-500cm.
NewPing sonar(TRIGGER_PIN, ECHO_PIN, MAX_DISTANCE); // NewPing setup of pins and maximum distance.
void setup() {
Serial.begin(115200); // Open serial monitor at 115200 baud to see ping results.
}
void loop() {
delay(50); // Wait 50ms between pings (about 20 pings/sec). 29ms should be the shortest delay between pings.
Serial.print("Ping: ");
Serial.print(sonar.ping_cm()); // Send ping, get distance in cm and print result (0 = outside set distance range)
Serial.println("cm");
}
项目地址：Adafruit PCD8544
一般来说，在安装完库后，都会有对应的示例。但是，这里的示例，稍微有一些复杂。
#include <Arduino.h>
#include <SPI.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_PCD8544.h>
// Pins
const int8_t RST_PIN = D2;
const int8_t CE_PIN = D1;
const int8_t DC_PIN = D6;
//const int8_t DIN_PIN = D7; // Uncomment for Software SPI
//const int8_t CLK_PIN = D5; // Uncomment for Software SPI
const int8_t BL_PIN = D0;
// Software SPI with explicit CE pin.
// Adafruit_PCD8544 display = Adafruit_PCD8544(CLK_PIN, DIN_PIN, DC_PIN, CE_PIN, RST_PIN);
// Software SPI with CE tied to ground. Saves a pin but other pins can't be shared with other hardware.
// Adafruit_PCD8544(int8_t CLK_PIN, int8_t DIN_PIN, int8_t DC_PIN, int8_t RST_PIN);
// Hardware SPI based on hardware controlled SCK (SCLK) and MOSI (DIN) pins. CE is still controlled by any IO pin.
// NOTE: MISO and SS will be set as an input and output respectively, so be careful sharing those pins!
Adafruit_PCD8544 display = Adafruit_PCD8544(DC_PIN, CE_PIN, RST_PIN);
void setup() {
Serial.begin(9600);
Serial.println("\n\nWeMos D1 Mini + Nokia 5110 PCD8544 84x48 Monochrome LCD\nUsing Adafruit_PCD8544 and Adafruit_GFX libraries\n");
// Turn LCD backlight on
pinMode(BL_PIN, OUTPUT);
digitalWrite(BL_PIN, HIGH);
display.begin();
display.setContrast(60); // Adjust for your display
Serial.println("Show Adafruit logo bitmap");
// Show the Adafruit logo, which is preloaded into the buffer by their library
// display.clearDisplay();
delay(2000);
display.clearDisplay();
display.setTextSize(1);
display.setTextColor(BLACK);
display.setCursor(0,0);
display.println("Hello, world!");
display.display();
}
void loop() {
}Bluno 等自带蓝牙的开发板
React Native / Cordova ???
I don’t know
/**
* BasicHTTPClient.ino
*
* Created on: 24.05.2015
*
*/
#include <Arduino.h>
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <ESP8266WiFiMulti.h>
#include <ESP8266HTTPClient.h>
#define USE_SERIAL Serial
ESP8266WiFiMulti WiFiMulti;
void setup() {
USE_SERIAL.begin(115200);
// USE_SERIAL.setDebugOutput(true);
USE_SERIAL.println();
USE_SERIAL.println();
USE_SERIAL.println();
for(uint8_t t = 4; t > 0; t--) {
USE_SERIAL.printf("[SETUP] WAIT %d...\n", t);
USE_SERIAL.flush();
delay(1000);
}
WiFiMulti.addAP("SSID", "PASSWORD");
}
void loop() {
// wait for WiFi connection
if((WiFiMulti.run() == WL_CONNECTED)) {
HTTPClient http;
USE_SERIAL.print("[HTTP] begin...\n");
// configure traged server and url
//http.begin("https://192.168.1.12/test.html", "7a 9c f4 db 40 d3 62 5a 6e 21 bc 5c cc 66 c8 3e a1 45 59 38"); //HTTPS
http.begin("http://192.168.1.12/test.html"); //HTTP
USE_SERIAL.print("[HTTP] GET...\n");
// start connection and send HTTP header
int httpCode = http.GET();
// httpCode will be negative on error
if(httpCode > 0) {
// HTTP header has been send and Server response header has been handled
USE_SERIAL.printf("[HTTP] GET... code: %d\n", httpCode);
// file found at server
if(httpCode == HTTP_CODE_OK) {
String payload = http.getString();
USE_SERIAL.println(payload);
}
} else {
USE_SERIAL.printf("[HTTP] GET... failed, error: %s\n", http.errorToString(httpCode).c_str());
}
http.end();
}
delay(10000);
}https://github.com/tuanpmt/esp_mqtt
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <ESP8266WebServer.h>
ESP8266WebServer server(80);
void setup() {
Serial.begin(115200);
WiFi.begin("Network name", "Password"); //Connect to the WiFi network
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { //Wait for connection
delay(500);
Serial.println("Waiting to connect…");
}
Serial.print("IP address: ");
Serial.println(WiFi.localIP()); //Print the local IP
server.on(" / other", []() { //Define the handling function for the path
server.send(200, "text / plain", "Other URL");
});
server.on(" / ", handleRootPath); //Associate the handler function to the path
server.begin(); //Start the server
Serial.println("Server listening");
}
void loop() {
server.handleClient();
}
void handleRootPath() {
server.send(200, "text/plain", "Hello world");
}