控制Arduino的利器-Windows Remote Arduino

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1. 概述

相信很多朋友已经在玩 Arduino了，而且一般都是使用官方的Arduino IDE来写程序控制Arduino硬件。为了能够实现更加方便的控制，微软在Windows IoT计划中推出了Windows Remote Arduino。简单来说，Windows Remote Arduino是一个开源的Windows运行时组件，通过它，我们可以使用蓝牙、USB、WiFi或者是以太网这四种连接方式中的任意一种来控制Arduino硬件。因此，在Windows
10这个统一的大平台下，我们可以使用Windows 10系统的PC、平板、手机，甚至是树莓派等运行IoT Core的设备来控制Arduino硬件。Windows Remote Arduino提供的功能包括：
（1）GPIO控制（模拟和数字）
Digital Write
Digital Read
Analog Write
Analog Read
Setting the pin mode for any pin
Receive events when values change / are reported.
（2）I2C接口通信
（3）Firmata用户自定义协议

2. 上位机环境准备

这里将运行Windows的PC、Surface、或者Windows Phone统称为上位机，我们可以使用以下三种方法中的任意一种来完成上位机的环境设置：

Download the Windows Remote Arduino Experience app from the Microsoft Store
Install the NuGet package
Manually add the Windows Remote Arduino project files to a new Visual Studio solution.

上述三种方式的难以程度依次升高。其中，第一种适用于简单的使用场景，用户无需编写代码就可以通过下载的Windows Remote Arduino Experience来完成Arduino设备的控制。第二种适用于编写自己的UWP应用场景，通过引用Windows Remote Arduino包，在自己编写的程序中完成Arduino设备的控制。第三种需要手动将Windows Remote Arduino源代码工程添加到自己的工程中来，这种方式可以获得的自由度最大，用户可以根据自己的需求定制Windows
Remote Arduino。
这里，以第一种方法为例，打开微软商店，直接在PC或者Mobile上安装Windows Remote Arduino Experience应用，该应用是UWP应用。

3. Arduino设置

Windows Remote Arduino建立在Firmata protocol 基础之上，因此，我们首先需要在Arduino硬件设备上烧写对应的代码。在安装Arduino IDE的时候，StandardFirmata 是默认安装的，用户可以按照以下的步骤进行程序的烧写：

通过USB接口连接Arduino设备，这里以Arduino UNO为例。
启动Arduino IDE
通过Tools > Board和Tools > Port选择对应的板类型和端口号。
通过File > Examples > Firmata > StandardFirmata，打开该工程。
点击Upload，将StandardFirmata sketch烧写到Arduino UNO中。

如果用户仅仅希望通过USB来控制Arduino设备的话，到这里已经完成了Arduino的设置工作。如果用户希望通过蓝牙来控制Arduino设备，那么，首先，PC上需要有蓝牙模块，其次，Ardunio上也需要连接一个蓝牙模块，具体可以参考这个文章《hook
up a Bluetooth device to the Arduino 》。另外，如果用户希望通过WiFi来控制Arduino设备，那么，Arduino需要一个WiFi Shield，具体可以参考这个文章《hook
up a Wi-Fi device to the Arduino 》。

4. PC操作

打开Windows Remote Arduino Experience应用程序，连接类型选择USB，速率选择57600。如果此时Arduino已经正确连接了PC的USB接口，则会自动显示Arduino Uno（COM*），用户只需点击Connect就可以连接Arduino设备了，如下图所示，



之后，应用程序界面分别包含了Digital、 Analog、PWM这三个页面，用户可以点击对应的页面进行远程控制和数据读取。以Pin 13为例，默认是Output的Low，通过点击更改电平，如下图所示。



观察Arduino Uno的板载Pin 13连接的LED灯，即可发现其状态已经点亮，如下图所示。

5. 使用以太网连接

笔者手头有W5100的Ethernet Shield，所以尝试了这种方式。注意，这种方式下，我们需要重新烧写Arduino的sketch。具体步骤如下：

登陆Github，下载standard-firmata-networking。
解压，拷贝lib目录下的EthernetStream文件夹到本地的Arduino libraries目录。
打开standard-firmata-ethernet.ino
插上W5100 Ethernet Shield，将Arduino Uno通过USB连接到PC。
点击Upload烧写sketch。

烧写完成以后，可以将W5100 Ethernet Shield通过网线连接到TPLink上，查看其自动获得的IP地址，当然，用户也可以修改standard-firmata-ethernet.ino的代码，设置其IP地址。
然后，在PC或者Mobile上打开Windows Remote Arduino Experience应用程序，连接类型选择Network
，速率选择57600。IP地址处填写Arduino获得的IP地址，端口号默认为5000（也可以通过standard-firmata-ethernet.ino进行修改）。



点击连接之后，同样可以按照上面第4节的内容控制Arduino了。

参考链接：
1. http://ms-iot.github.io/content/en-US/win10/WRA.htm
2. Download
the Windows Remote Arduino Experience app from the Microsoft Store
3. Install the NuGet package
4. Manually
add the Windows Remote Arduino project files to a new Visual Studio solution
5. hook up a Bluetooth
device to the Arduino
6. hook up a Wi-Fi device
to the Arduino
7. https://github.com/ms-iot/remote-wiring/
8. https://github.com/ms-iot/remote-wiring/#notes-on-wifi-and-ethernet

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