控制Arduino的利器-Windows Remote Arduino

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：

1. 通过USB接口连接Arduino设备，这里以Arduino UNO为例。
2. 启动Arduino IDE
3. 通过Tools > Board和Tools > Port选择对应的板类型和端口号。
4. 通过File > Examples > Firmata > StandardFirmata，打开该工程。
5. 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：

1. 登陆Github，下载standard-firmata-networking。
2. 解压，拷贝lib目录下的EthernetStream文件夹到本地的Arduino libraries目录。
3. 打开standard-firmata-ethernet.ino
4. 插上W5100 Ethernet Shield，将Arduino Uno通过USB连接到PC。
5. 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