Arduino和Node.js实现网页控制LED亮度

Arduino简介

Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。包含硬件（各种型号的Arduino板）和软件（Arduino IDE)。由一个欧洲开发团队于2005年冬季开发。其成员包括Massimo Banzi、David Cuartielles、Tom Igoe、Gianluca Martino、David Mellis和Nicholas Zambetti等。
它构建于开放原始码simple I/O介面版，并且具有使用类似Java、C语言的Processing/Wiring开发环境。主要包含两个的部分：硬件部分是可以用来做电路连接的Arduino电路板；另外一个则是Arduino IDE，你的计算机中的程序开发环境。你只要在IDE中编写程序代码，将程序上传到Arduino电路板后，程序便会告诉Arduino电路板要做些什么了。
Arduino能通过各种各样的传感器来感知环境，通过控制灯光、马达和其他的装置来反馈、影响环境。板子上的微控制器可以通过Arduino的编程语言来编写程序，编译成二进制文件，烧录进微控制器。对Arduino的编程是通过 Arduino编程语言 (基于 Wiring)和Arduino开发环境(基于 Processing)来实现的。基于Arduino的项目，可以只包含Arduino，也可以包含Arduino和其他一些在PC上运行的软件，他们之间进行通信 (比如 Flash, Processing, MaxMSP)来实现。

Node.js

Node.js 是一个基于 Chrome V8 引擎的 JavaScript 运行环境。 Node.js 使用了一个事件驱动、非阻塞式 I/O 的模型。
Node 是一个让 JavaScript 运行在服务端的开发平台，它让 JavaScript 成为与PHP、Python、Perl、Ruby 等服务端语言平起平坐的脚本语言发布于2009年5月，由Ryan Dahl开发，实质是对Chrome V8引擎进行了封装。
Node对一些特殊用例进行优化，提供替代的API，使得V8在非浏览器环境下运行得更好。V8引擎执行Javascript的速度非常快，性能非常好。Node是一个基于Chrome JavaScript运行时建立的平台， 用于方便地搭建响应速度快、易于扩展的网络应用。Node 使用事件驱动， 非阻塞I/O 模型而得以轻量和高效，非常适合在分布式设备上运行数据密集型的实时应用。

这次实验中我将控制LED灯亮度，即：
使用Node.js框架和浏览器的网页实现LED亮度控制：Arduino UNO将充当网络服务器，HTML网页将托管在PC或笔记本电脑上。

本次实验中需要用到的东西是：

1、Arduino UNO开发板
2、LED指示灯
3、电阻
4、Arduino IDE：用于将草图上传到Arduino UNO开发板。
5、Firmata：它是一种协议，用于通过计算机、智能手机等软件与不同的微控制器进行通信。Firmata固件可以加载到任何微控制器板（如Arduino、Teensy）中，并且可以与任何笔记本电脑、PC或智能手机通信。Arduino IDE自带Firmata库，因此无需从任何地方下载。
6、Johnny-Five：Johnny-Five是基于JavaScript的机器人和物联网平台，用于在JavaScript中编写代码并用于在Arduino开发板和计算机之间建立通讯。 Johnny-Five已经过各种Arduino兼容板的测试，如Arduino UNO、NANO、Promini等。在本文中，必须下载Johnny-Five库才能使用其所有功能。安装指南将在本文的后面部分进行说明。

电路原理图：
本实验只需要将LED灯和ArduinoUNO开发板连接起来即可。

安装Johnny-Five库

现在，在下载Node.js之后，在Documents中创建一个名为“LED_Control”的新文件夹，以将所有项目文件保存在一个位置。每个项目文件都将保存在“LED_Control”文件夹中。现在下载“LED_Control”文件夹中的Johnny-Five Library。要下载，请按照以下步骤操作：
1、打开命令提示符
2、按照’cd’命令转到“LED_Control”文件夹。
3、运行命令’npm install johnny-five’
4、安装Johnny-Five的所有依赖项。
5、安装本教程中用于控制LED亮度的必要库。这里使用了三个库：

其中安装socket.io库时可能会出现rollbackfailedoptional的错误
可以通过输入以下命令
npm install -g cnpm –registry=https:“//registry.npm.taobao.org
再输入
输入cnpm -v输入是否正常
cnpm -v
出错需要配置环境变量
如下图所示：

编写用于闪烁LED的Node.js程序：

编写Node.js程序，创建blink_led.js文件保存在“LED_Control”文件夹中。
1、初定义连接LED的微控制器引脚。在此示例中，LED连接到Arduino UNO的引脚5。 Node.js中的’var’表示变量声明。
代码如下：
var led_pin=5;
2、函数’require()’访问模块。
代码如下：
var johnny_five=require(“johnny-five”);
var arduino_board=new johnny_five.Board();
3、console.log语句类似于print语句，它将打印消息。并且LED引脚设置为输出模式，定义的延迟设置为闪烁LED。
代码如下：
console.log(“LED has Started Blinking!”);
var led = new johnny_five.Led(led_pin);
led.blink(100);

执行程序

1、打开命令提示符
2、按照’cd’命令找到“LED_Control”文件夹
3、运行’Node led_blink.js’命令。如果成功执行，它将显示“LED has Started Blinking!”

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来源：GDMooN