學習筆記 03｜第一個 Arduino 專案

在真正寫出第一個有趣的專案之前，我卻誤碰了一個 Arduino IDE 的「硬規定」——它要求每個專案（在 Arduino 世界裡叫做 sketch）必須放在一個與主程式檔同名的資料夾裡。雖然聽起來有點囉嗦，但這是 IDE 識別專案的方式，絕對不能偷懶把不同專案的檔案混在一起，否則 IDE 會把它們全部一起燒進板子裡。

對於大型或模組化的專案，推薦的結構是：主 .ino 檔只放最精簡的入口（#include、setup()、loop()），實際的函式和類別分別寫在 .h（宣告）和 .cpp（實作）裡。這篇筆記的練習還用不到這個層次，但先建立這個概念對之後會很有幫助。

從內建 LED 開始：最基本的呼吸燈

第一個目標很單純：讓板子內建的 LED 像呼吸一樣緩慢亮起、再慢慢熄滅。

這裡用到的是 PWM（Pulse Width Modulation，脈衝寬度調變）——簡單說，就是透過快速切換開關來模擬「介於全亮和全暗之間」的亮度。analogWrite() 這個函式就是在控制這個數值，NodeMCU（ESP8266）上的 PWM 範圍預設是 0 到 1023。

第一版程式碼很直觀：

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const int LEDU = 2; // GPIO 02 = D4 = 板子上的內建 LED
// NodeMCU 內建 LED 是低電位觸發，也就是 0 是最亮，寫 1023 才是最暗。
void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(LEDU, OUTPUT);
}

void loop() {
  for (int i = 1023; i > 0; i -= 5) { 
    analogWrite(LEDU, i); // 往 0 會越來越亮
    delay(30);
  }
  for (int i = 1023; i > 0; i -= 5) {
    analogWrite(LEDU, i);// 往 1023 則會越來越暗
    delay(30);
  }
}

但是跑起來之後，第一個感覺是：呼吸太慢了。問了 AI 後算一下原因：

一次運行（0 → 1023，每次跳 5）：約 205 步
每步延遲 30ms
總耗時 205 × 30ms ≈ 6.15 秒

後來也注意到另一個問題：方向寫錯了，全亮後不會變暗，反而又暗回去。經過修正後，實現平滑呼吸：

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const int LEDU = 2;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(LEDU, OUTPUT);
}

void loop() {
  // 由暗到亮
  for (int i = 1023; i >= 0; i -= 5) {
    analogWrite(LEDU, i);
    delay(30);
  }
  // 由亮到暗
  for (int i = 0; i <= 1023; i += 5) {
    analogWrite(LEDU, i);
    delay(30);
  }
}

關鍵修正

寫入值越低，LED 越亮（因為 NodeMCU 是低電位觸發）。0 是最亮，1023 是最暗。

為了讓呼吸燈看起來更自然，可以調整每次增減的步長：步長越小，呼吸越平滑但週期越長。