PCB圖如下：




?

成分

描述

Diy 錯(cuò)誤指示 LED 板

如何調(diào)試您的 Arduino 項(xiàng)目

過(guò)去編寫(xiě)過(guò)代碼的任何人都可以告訴您，它通常不會(huì)像最初預(yù)期的那樣工作。事實(shí)上，在編寫(xiě)代碼時(shí)，調(diào)試是創(chuàng)作過(guò)程中必不可少的一部分。但是，Arduino 調(diào)試可能會(huì)稍微復(fù)雜一些。原因之一是 Arduino 沒(méi)有提供自定義調(diào)試工具。

開(kāi)始你的電路>>

大多數(shù)程序?qū)⑹褂谜{(diào)試器來(lái)幫助程序員定位錯(cuò)誤并解決它們。然而 Arduino 沒(méi)有這樣的調(diào)試系統(tǒng)。Arduino 調(diào)試是管理 Arduino 項(xiàng)目中更具挑戰(zhàn)性的任務(wù)之一。與大多數(shù)其他 IDE 不同，Arduino IDE 上沒(méi)有官方的 Arduino 調(diào)試功能。許多用戶對(duì)沒(méi)有專用的 Arduino 調(diào)試工具感到驚訝。

在 Arduino 上，一旦您運(yùn)行程序，您將無(wú)法看到設(shè)備內(nèi)部發(fā)生了什么以及您的代碼是如何運(yùn)行的。您獲得的唯一幫助是串行監(jiān)視器上的消息或 LED 顯示屏。尤其是當(dāng)其他 IDE 通常具有利用斷點(diǎn)、步驟、調(diào)用堆棧、監(jiān)視、本地/全局變量和其他組件來(lái)仔細(xì)檢查代碼的調(diào)試工具時(shí)。

但是，調(diào)試 Arduino 代碼與在 PC 上調(diào)試代碼不同。兩者在接觸方式上非常不同。其主要原因是 Arduino 代碼通常用于控制物理輸出或接收到/來(lái)自現(xiàn)實(shí)世界的物理輸入，并且調(diào)試過(guò)程必須考慮到這些。

在實(shí)踐中，這意味著 Arduino 開(kāi)發(fā)人員經(jīng)常不得不探索替代方法和工具來(lái)調(diào)試他們的代碼。在這篇文章中，我們將分解從 Arduino 代碼調(diào)試到使用模擬器調(diào)試 Arduino 的所有內(nèi)容。這將為您提供生成有效代碼所需的所有信息。

設(shè)計(jì)

在創(chuàng)建 Arduino 項(xiàng)目時(shí)，項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)非常重要。從您開(kāi)始為項(xiàng)目選擇組件的那一刻起，您就需要清楚地了解您的最終產(chǎn)品。

例如，如果您想設(shè)計(jì)一個(gè)在 Arduino 板上運(yùn)行并點(diǎn)亮 LED 的草圖，您需要在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段提供基礎(chǔ)。您的草圖和電路的整體設(shè)計(jì)將決定您完成的項(xiàng)目的外觀。

建造

就構(gòu)建項(xiàng)目而言，這是您真正賦予電路生命的地方。“構(gòu)建過(guò)程”是 Arduino IDE 將您的 C++ 草圖編譯成機(jī)器代碼的地方，然后直接上傳到您的 Arduino 板。

Circuito.io 代碼

你從 circuito.io 得到的代碼實(shí)際上是一個(gè)沒(méi)有任何邏輯的測(cè)試代碼。此測(cè)試代碼用于檢查您的所有組件是否正確接線并正常運(yùn)行。這有助于檢查您的硬件設(shè)置是否存在故障。circuito.io 還為您選擇的所有不同組件提供代碼庫(kù)。如果您的測(cè)試代碼失敗，那么您知道您需要開(kāi)始調(diào)試過(guò)程。

第 1 步：檢查您的硬件

如上所述，如果您的 circuito.io 代碼不起作用，那么您的硬件很可能有問(wèn)題。這意味著您需要開(kāi)始硬件調(diào)試。

以下是硬件問(wèn)題的一些基本故障排除步驟：

檢查接線 - 為電路接線時(shí)，您應(yīng)該做的第一件事是檢查您是否正確連接了所有東西。如果您將跳線放置在 Arduino 的錯(cuò)誤引腳中，或者面包板上的位置錯(cuò)誤，您的程序?qū)o(wú)法與組件交互。仔細(xì)檢查所有組件和電線，以確保一切都安全到位。如果您有一個(gè)復(fù)雜的電路，有時(shí)最好從頭開(kāi)始，一次測(cè)試每個(gè)組件以消除問(wèn)題。

檢查焊接 - 如果您的某些部件在設(shè)置過(guò)程中需要焊接，請(qǐng)確保正確焊接它們。焊接不良的部件是技術(shù)故障的最常見(jiàn)原因之一。如果你不能告訴，重新焊接它。

檢查電源 - 如果您的電路仍有問(wèn)題，您需要檢查電源。使用萬(wàn)用表，您可以檢查 2 件事：

第二步：代碼調(diào)試

如果您的測(cè)試代碼有效，那么是時(shí)候編寫(xiě)您自己的代碼了。在編寫(xiě)自己的 Arduino 代碼時(shí)，您應(yīng)該遵循一些基本規(guī)則和最佳實(shí)踐。按照下面的說(shuō)明，如果您稍后需要調(diào)試它，您將有一個(gè)更輕松的時(shí)間：

以小塊編寫(xiě)代碼并測(cè)試它們中的每一個(gè)。

為變量和函數(shù)提供有意義的名稱

使用函數(shù)

使用常量而不是數(shù)字

寫(xiě)評(píng)論以解釋編碼選擇以供將來(lái)參考

確保您的代碼具有適當(dāng)?shù)目s進(jìn)并始終保持可讀性。您可以使用 Alt-t 自動(dòng)縮進(jìn)整個(gè)草圖。

匯編

如果您在嘗試編譯或上傳代碼到您的開(kāi)發(fā)板時(shí)遇到編譯錯(cuò)誤，請(qǐng)檢查語(yǔ)法、拼寫(xiě)錯(cuò)誤等錯(cuò)誤。使用正確的語(yǔ)法對(duì)于確保您的代碼編譯至關(guān)重要。當(dāng)編譯失敗時(shí)，IDE 將在其底部顯示錯(cuò)誤。但是，Arduino IDE 生成的錯(cuò)誤消息的描述有限，因此并不總是很有幫助。

如果您了解錯(cuò)誤消息的含義，請(qǐng)嘗試修復(fù)它指示的問(wèn)題并再次編譯。這是一種方便的 Arduino 故障排除形式。

但是，如果您解決了 IDE 中列出的錯(cuò)誤并且草圖仍然無(wú)法編譯，那么最好使用 Google 搜索問(wèn)題的解決方案。

常見(jiàn)的語(yǔ)法錯(cuò)誤是：

失蹤 ; 在每一行的末尾

括號(hào)錯(cuò)位或丟失 { }

未定義的變量和函數(shù)

Arduino 擁有一個(gè)大型開(kāi)源社區(qū)，其中包含大量 Arduino 故障排除指南，可幫助您識(shí)別代碼問(wèn)題。一旦你解決了問(wèn)題并且你的代碼可以工作，點(diǎn)擊運(yùn)行。

運(yùn)行代碼

如果您的代碼編譯并成功上傳到開(kāi)發(fā)板，但沒(méi)有按預(yù)期運(yùn)行，您需要開(kāi)始調(diào)試。

串行監(jiān)視器

如上所述，如果在嘗試運(yùn)行草圖時(shí)代碼失敗，則需要開(kāi)始調(diào)試代碼。首先，考慮并定義要打印的參數(shù)并使用串行監(jiān)視器在屏幕上進(jìn)行監(jiān)視（您可以在此處學(xué)習(xí)串行打印的基礎(chǔ)知識(shí)）。目的是打印程序當(dāng)前狀態(tài)的概述。像這樣：

變量

輸入——傳感器讀數(shù)

指示程序流程的打印，例如在“if”語(yǔ)句中查看是否滿足條件

輸出——例如在將它們寫(xiě)入引腳之前的 PWM 值

任何您認(rèn)為重要的要打印到屏幕上的東西

手動(dòng)檢查您的代碼

評(píng)估代碼質(zhì)量和檢查錯(cuò)誤的一種好方法是手動(dòng)檢查代碼。您可以通過(guò)以下方式做到這一點(diǎn)：

從頭開(kāi)始編寫(xiě)代碼并將其分解以查看您是否在此過(guò)程中犯了任何錯(cuò)誤（最常見(jiàn)的是語(yǔ)法錯(cuò)誤）。

重新審視你的設(shè)計(jì)并詢問(wèn)你的主要邏輯是什么。用文字把它寫(xiě)下來(lái)，然后看看你的代碼語(yǔ)句是否回答了這個(gè)問(wèn)題。有時(shí)當(dāng)我們深入編程時(shí)，我們會(huì)犯錯(cuò)誤，專注于小細(xì)節(jié)而忽略了項(xiàng)目的整體方向。在這種狀態(tài)下，很容易與最初的想法失去聯(lián)系。

查看您的代碼并添加注釋（盡可能多地）向自己解釋您正在嘗試做什么。

第三步：使用外部軟件調(diào)試工具

如果您手動(dòng)檢查代碼但仍然找不到問(wèn)題，那么是時(shí)候使用高級(jí)調(diào)試工具了。許多 IDE 都有自己的板載調(diào)試工具，而 Arduino 沒(méi)有。但是，您可以使用許多外部工具來(lái)確保您的代碼正確運(yùn)行。如果您需要高級(jí)調(diào)試和仿真選項(xiàng)，可以考慮以下一些最佳工具：

視覺(jué)微

Visual micro 是一個(gè)可通過(guò) Microsoft Visual Studio 獲得的插件，用于在 Arduino 上創(chuàng)建跨平臺(tái)程序。在 Visual Micro 中創(chuàng)建的任何符合 Arduino 的代碼都將被接受。Visual Micro 非常適合協(xié)作團(tuán)隊(duì)調(diào)試 Arduino，因?yàn)樗С止蚕泶a和庫(kù)編輯。可以跨不同平臺(tái)創(chuàng)建代碼，并在整個(gè)構(gòu)建過(guò)程中與程序代碼結(jié)合。Visual Micro 還提供 GDB 調(diào)試和串行、藍(lán)牙和 Wifi 調(diào)試。

愛(ài)特梅爾工作室

Atmel Studio IDE 是一款免費(fèi)軟件，它提供有競(jìng)爭(zhēng)力的調(diào)試工具來(lái)幫助解決代碼錯(cuò)誤。通過(guò) Atmel Studio，可以開(kāi)發(fā)、編譯并上傳項(xiàng)目到相關(guān)的微處理器。與 Arduino IDE 一樣，Atmel Studio 的 IDE 使用相同的代碼，這意味著您無(wú)需學(xué)習(xí)新的編程語(yǔ)言即可使用它。Atmel 對(duì)于開(kāi)源社區(qū)非常通用，并支持 .ino 草圖和 C++ 源代碼。Atmel Studio 還使用 DebugWire 或 JTAG 提供了非常好的調(diào)試功能。

調(diào)試線

DebugWire 是 Atmel 的一種協(xié)議，用于在沒(méi)有 JTAG 的情況下調(diào)試許多 ATtiny（例如 ATtiny 13、85）和 ATmegas（例如 ATmega48/88/168/328），僅通過(guò)復(fù)位引腳。Atmel 沒(méi)有記錄 DebugWire 協(xié)議，但有些人對(duì)協(xié)議的大部分進(jìn)行了逆向工程，并且能夠構(gòu)建一些簡(jiǎn)單的調(diào)試器。通過(guò)使用 debugWIRE，可以對(duì)所有內(nèi)存進(jìn)行完全讀寫(xiě)訪問(wèn)，并完全控制執(zhí)行流程。它支持單步、運(yùn)行到光標(biāo)、步出和軟件中斷指令。

第 4 步：使用 Arduino 模擬器和仿真器

可用于監(jiān)控和調(diào)試的更多工具是 Arduino 仿真器和模擬器。Arduino 模擬器讓專家和愛(ài)好者比以往任何時(shí)候都更容易對(duì)他們的想法進(jìn)行編程和測(cè)試，直到他們高效運(yùn)行。硬件模擬是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，雖然在行業(yè)中有用于硬件調(diào)試的驚人工具，但這些工具對(duì)于制造商和愛(ài)好者來(lái)說(shuō)非常有限。

但是，模擬器和仿真器仍然在 Arduino 用戶的調(diào)試工具包中占有一席之地。Arduino 模擬器支持線對(duì)線調(diào)試，允許用戶查看他們的代碼并確定哪里出錯(cuò)了。以下是使用模擬器的一些優(yōu)點(diǎn)：

調(diào)試

如上所述，模擬器非常適合調(diào)試 Arduino，無(wú)論是在語(yǔ)法錯(cuò)誤還是功能錯(cuò)誤方面。使模擬器適合調(diào)試的原因在于您可以編寫(xiě)代碼并創(chuàng)建電子電路來(lái)測(cè)試代碼的完整性。一些模擬器將為您提供有限的硬件庫(kù)以供您測(cè)試，而其他模擬器則允許您開(kāi)發(fā)復(fù)雜的虛擬環(huán)境。今天，您甚至可以使用模擬器以 3D 形式渲染您的項(xiàng)目。

模擬器提供的最大優(yōu)勢(shì)之一是透明度。運(yùn)行模擬時(shí)，您可以準(zhǔn)確了解代碼的工作方式并確定可以改進(jìn)的方法。這使您可以運(yùn)行新代碼而不必?fù)?dān)心損壞您的電路板或設(shè)備。

與 IDE 和硬件設(shè)置相比，模擬器允許用戶糾正功能性編程錯(cuò)誤。如果沒(méi)有模擬器，您只能解決代碼中的非功能性技術(shù)錯(cuò)誤，例如語(yǔ)法錯(cuò)誤。這使得模擬器成為新用戶的理想選擇，這些用戶在獲得成品之前需要經(jīng)歷大量的試驗(yàn)和錯(cuò)誤。通過(guò)模擬器測(cè)試代碼可確保硬件保持運(yùn)行，從而節(jié)省時(shí)間和金錢(qián)。

繪圖和記錄

模擬器不僅允許您測(cè)試代碼的運(yùn)行方式，還允許您記錄和繪制生成的數(shù)據(jù)。您可以記下您的編程數(shù)據(jù)并將其繪制在 Excel 等外部程序上。在您的程序和其他設(shè)備上記錄數(shù)據(jù)有助于開(kāi)發(fā)有助于改進(jìn)編碼的見(jiàn)解。

實(shí)驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)方面，模擬器和仿真器也很難被擊敗。如果沒(méi)有模擬器，用戶只能根據(jù)他們的理論知識(shí)創(chuàng)建代碼，并且嘗試新代碼和新組件的機(jī)會(huì)有限（尤其是當(dāng)錯(cuò)誤導(dǎo)致硬件損壞時(shí)）。使用模擬器，您可以在虛擬環(huán)境中測(cè)試代碼并嘗試新想法，而不必?fù)?dān)心最終結(jié)果。

測(cè)試新組件

同樣，模擬器為您提供了一種在您扣動(dòng)扳機(jī)并進(jìn)行購(gòu)買(mǎi)之前測(cè)試組件的方法。通過(guò)這種方式，您可以查看某個(gè)部分是否對(duì)您的項(xiàng)目有用，并練習(xí)將其集成到您的整體環(huán)境中。這樣可以確保您不會(huì)浪費(fèi)金錢(qián)購(gòu)買(mǎi)幾乎沒(méi)有用的零件。

為電子電路創(chuàng)建藍(lán)圖

在構(gòu)建電子電路時(shí)，您可以使用模擬器來(lái)設(shè)計(jì)、構(gòu)建和預(yù)覽原理圖。這減少了需要手動(dòng)繪制電子電路藍(lán)圖的大量繁瑣工作，從而節(jié)省了您的時(shí)間。此外，它還確保末端電路設(shè)計(jì)得到充分優(yōu)化。

流行模擬器

1. Tinkercad 上的電子實(shí)驗(yàn)室（以前稱為circuits.io）

Circuits.io 平臺(tái)使用戶可以輕松地通過(guò)電路模擬器模擬真實(shí)世界的電子設(shè)備。該在線模擬器允許用戶拖入 Arduino 板并開(kāi)始編程。它還為用戶提供電路圖制作器、萬(wàn)用表測(cè)量工具和示波器。這個(gè) Arduino 模擬器允許您從頭開(kāi)始構(gòu)建您的設(shè)計(jì)，同時(shí)使您能夠?qū)φ麄€(gè)電路的電源進(jìn)行精確測(cè)量。

2.虛擬面包板

Virtual Breadboard 已成為當(dāng)今最強(qiáng)大、最先進(jìn)的 Arduino 模擬器之一。Virtual Breadboard 在電子電路行業(yè)中得到了發(fā)展，如今可以模擬 Arduino 設(shè)備、Netduino 和 PIC 微控制器。在啟動(dòng)時(shí)，用戶可以訪問(wèn)一個(gè)完整的虛擬開(kāi)發(fā)環(huán)境，他們可以在其中直接對(duì) Arduino 板進(jìn)行編程。還值得注意的是，它也可以充當(dāng) AVR 模擬器。

調(diào)試 Arduino 并不困難

當(dāng)您開(kāi)始使用 Arduino 時(shí)，調(diào)試似乎是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，但如果您將其分解為多個(gè)步驟，您可能能夠克服這些問(wèn)題并在此過(guò)程中學(xué)到很多東西。

正如您在本指南中看到的那樣，有多種外部工具可以幫助您，但最好的調(diào)試方法是反復(fù)試驗(yàn)，在此過(guò)程中識(shí)別故障并隨時(shí)修復(fù)它們。

另一種可以幫助您減少遇到的錯(cuò)誤數(shù)量的方法是嚴(yán)格使用語(yǔ)法。這將確保在調(diào)試代碼時(shí)，您不必篩選在編寫(xiě)過(guò)程中可能已消除的語(yǔ)法錯(cuò)誤。

與帶有板載調(diào)試器的 IDE 相比，調(diào)試 Arduino 可能非常不方便。如果您在將代碼放入第三方調(diào)試器之前對(duì)其進(jìn)行測(cè)試、編譯和運(yùn)行，您將能夠順利生成高質(zhì)量的代碼。同樣，如果您迷路了，這里有一個(gè)充滿活力的開(kāi)源社區(qū)可以提供幫助。

代碼

代碼

arduino_mega-code.ino

下載

代碼 2

nodemcu-code.ino

?

?