作者：Abhiemanyu Pandit
编译：Tony

我们已经看到了许多使用不同的微控制器和不同的编程语言使LED闪烁的示例。今天，我们将使用非常流行的JavaScript框架Node.js来控制连接到Arduino Uno的LED。我们还将使用Node.js通过Arduino 控制网页上的LED亮度。通过少量的调整和使用ESP8266，就可以将其转换为一个IoT项目，可以在任何地方控制LED。

1. 什么是Node.js

Node.js是一个广泛使用的基于JavaScript的框架，建立在谷歌Chrome的JavaScript V8引擎上，应用于开发I/O密集型的web应用程序，如单页应用程序，视频流网站等。

在本教程中，我们将使用两种方法控制LED，例如：

• 通过在Node.js框架中编写JavaScript代码来使简单的LED闪烁。
• 使用Node.js框架和来自任何浏览器的Web界面进行LED亮度控制： Arduino UNO将充当Web服务器，HTML网页将托管在PC或笔记本电脑上。

2. 所需组件

硬件：

• Arduino UNO板
• 发光二极管
• 电阻

软件：

• Arduino IDE：用于将程序上传到Arduino UNO板。
• Firmata：它是一种协议，用于与计算机，智能手机等设备上的软件与不同的微控制器进行通信。Firmata固件可以加载在任何微控制器板上（例如Arduino，Teensy），并且可以与任何笔记本电脑，PC或智能手机进行通讯。Firmata库随Arduino IDE一起提供，因此无需从任何地方下载。
• Johnny-Five： Johnny-Five是基于JavaScript的机器人技术和物联网平台，用于以JavaScript编写代码，并用于在Arduino开发板和计算机之间架起桥梁。Johnny-Five已通过各种Arduino兼容板（例如Arduino UNO，NANO，Promini等）进行了测试。在本教程中，必须下载Johnny-Five库才能使用其所有功能。安装指南将在本教程的后面部分进行解释。

3. 电路原理图

电路图非常基础，我们只需要将LED与Arduino连接即可。

4. 安装Node.js框架

在开始编程和开发之前，必须下载并安装Node.js。按照如下简单步骤来下载安装Node.js环境。

**步骤1：**从官方网站下载Node.js的.exe文件。

**步骤2：**运行.exe并按照程序中给定的说明进行操作。

**步骤3：**按照Node.js文档中的建议重新启动计算机，并使用Node.js的所有功能。

步骤4：检查Node.js是否安装成功，打开命令提示符终端输入Node -v。

**步骤5：**安装成功将显示Node.js的版本信息。

5. 安装Johnny-Five库

下载Node.js之后，创建一个名为「LED_Control」的新文件夹，将所有项目文件保存在一个地方。每个项目文件都将保存在“ LED_Control ”文件夹中。现在，在「LED_Control」文件夹中下载Johnny-Five库。要下载，请按照以下步骤操作：

**步骤1：**打开命令提示符终端。

**步骤2：**通过「 cd 」命令转到「LED_Control」文件夹。

**步骤3：**运行命令「 npm install johnny-five」，这将安装Johnny-Five的所有依赖项。

**步骤4：**还需要安装三个用于控制LED亮度的必要库。

• express:HTTP服务封装库。
• socket.io:WebSockets库。
• serialport:串口封装库。

**步骤5：**逐行运行如下命令进行安装。

npm install express
npm install socket.io
npm install serialport

6. 通过Node.js操作Arduino控制LED灯闪烁

• 设置Arduino UNO 进行LED灯闪烁

为了使Arduino UNO接受来自笔记本电脑的命令以控制LED，必须将Firmata固件加载到Arduino UNO中。要加载Firmata固件，只需执行以下简单步骤：

• 使用USB线连接 Arduino UNO
• 打开 Arduino IDE，然后从工具中选择Arduino UNO板（如果使用其他板，则选择相应的一块）
• 选择已连接的Arduino UNO的相应COM端口
• 点击菜单->文件->示例->固件-> StandardFirmata找到固件
• 通过转到文件->上传，上传「StandardFirmata」。

这会将Firmata Sketch加载到Arduino UNO上，现在Arduino UNO可以接受来自计算机的任何命令了。

• 编写Node.js程序

要编写Node.js程序，请打开任何文本编辑器，然后粘贴本教程末尾附带的「 blink_led」代码，并将其保存为扩展名“ .js”，即「blink_led.js」，放在之前创建的「LED_Control」文件夹中。下面进行代码分析。

开始定义连接led的微控制器的引脚，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。

var led_pin = 5;

「Johnny-Five」模块要被包含进程序，使用函数**require()**访问模块。

var johnny_five = require("johnny-five");
var arduino_board = new johnny_five.Board();

console.log语句类似于print语句，它会打印消息。LED引脚设置为输出模式，并将定义的延迟提供给闪烁LED。

console.log("LED已开始闪烁！");
var led = new johnny_five.Led(led_pin);
led.blink(100);

现在要运行程序，请按照以下步骤操作：

• 打开命令提示符终端
• 通过执行cd命令找到「LED_Control」文件夹
• 运行Node blink_led.js命令。如果成功执行，它将显示“ LED已开始闪烁!”，如下图所示。

7. 通过Arduino和Node.js从Web界面控制LED灯亮度

• 设置Arduino UNO 控制LED亮度

上传「arduino_control」程序，完整代码见教程末尾。下面进行代码分析。

首先，设置波特率为9600。

Serial.begin(9600);

串口始终监测输入字节，然后将接收到的字节写入具有PWM功能的数字引脚5。

while(!Serial.available());
AnalogWrite(5, Serial.read());

• 设置Web界面

为了使用Web界面控制LED的亮度，编写了一小段HTML代码在浏览器中显示一个界面。具体参照如下简单步骤：

• 在之前的「LED_Control」文件夹中新建「public」文件夹。

• 下载「index.html」和「style.css」文件，放入「public」文件夹中，文件见教程末尾。

这将在网页上创建一个滑块，以使用Node.js和Arduino控制LED的亮度。

• 编写Node.js程序

打开文本编辑器，粘贴教程末尾「brightness_control」代码，并将其保存为扩展名“ .js”，即「blink_led.js」，放在之前创建的「LED_Control」文件夹中。下面进行代码分析。

本节将使用前文提到的三个库。

var express = require('express');
app = express();
server = require('http').createServer(app);
io = require('socket.io').listen(server);
var SerialPort = require("serialport")//.SerialPort

设置端口号和波特率，端口号根据实际电脑上分配的进行修改。

var serialPort = new SerialPort("/COM4", { baudRate: 9600 });

开始从8080端口上监听服务。

server.listen(8080);

开始将亮度设置成0，然后通过socket将亮度数据映射到IO口。数据将通过Socket进行接收。

io.sockets.on('connection', function (socket) {
socket.on('led', function (data) {
brightness = data.value;
var buf = new Buffer(1);
buf.writeUInt8(brightness, 0);
serialPort.write(buf);

然后将从Socket上获取的LED亮度值设置到LED引脚。

io.sockets.emit('led', {value: brightness});   
socket.emit('led', {value: brightness});

为了调试，在最后一行打印语句，在Node.js中使用Console.log进行打印输出。

console.log("Web Server Started go to 'http://localhost:8080' in your Browser.");

现在按照如下步骤运行程序：

• 打开命令提示符终端
• 通过执行cd命令找到「LED_Control」文件夹
• 运行Node brightness_control.js命令。如果成功执行，它将显示“Web服务器已启动，请在 浏览器中转到” http：// localhost：8080 ”。

• 在浏览器中输入" localhost：8080"。
• 移动滑块改变亮度。

文中相关代码及文件下载
链接：https://pan.baidu.com/s/1rQIWY2K3dc-9h1qV_7oQQA
提取码：ewy8

关注微信公众号：TonyCode
Arduino学习交流群：868283450

更多内容，欢迎关注我的公众号。 微信扫一扫下方二维码即可关注：