IoT 集成：基于 Windows 10 UWP 应用的 Arduino 远程控制

项目概述

利用 Windows Remote Arduino 库，开发通用 Windows 平台（UWP）应用，经蓝牙与运行 Standard Firmata 的 Arduino UNO 通信，实现 GPIO 输入/输出、模拟输入读取、PWM 输出等功能。目标平台覆盖 Win 10 桌面、手机及 Raspberry Pi 2（Win 10 IoT，进行中）。本文详细记录从蓝牙配对、Firmata 修改、库编译、UWP 工程创建、UI 设计到多目标部署的完整流程。

硬件准备

• Arduino UNO ×1
• SparkFun BlueSMiRF Silver/Gold 蓝牙模块 ×1（TTL UART，波特率 115200，硬件流控）
• 原型扩展板、排针、杜邦线等

关键步骤速览

1. 蓝牙模块配置

• 默认串口参数：115200 8N1、硬件流控、SPP 名 FireFly-XXXX、配对码 1234
• 通过 FTDI 基板用串口终端配置，或短接 PIO4 引脚三次恢复出厂
• 模块焊接排针插入扩展板，RTS 接 CTS 解决流控

2. Firmata 固件修改

Arduino IDE 打开 StandardFirmata，将波特率 57600 全局替换为 115200，上传至 UNO（上传时需拔下蓝牙模块，避免占用 RX/TX）。

3. 编译 Windows Remote Arduino 库

• 克隆仓库：git clone --recursive https://github.com/ms-iot/windows-remote-arduino-samples.git
• 使用 VS 2015 打开 Microsoft.Maker.win10 解决方案，分别生成 Win32/ARM/x64 配置下的三层库：Serial、Firmata、RemoteWiring

4. 创建 UWP 应用工程

• 新建 C# 空白 UWP 项目，单一项目多目标编译
• Package.appxmanifest 声明 bluetooth.rfcomm 设备能力
• 引用上述三层库输出的 .dll
• XAML 界面：连接/断开按钮、LED 开/关按钮、进度环、推钮状态文本框、模拟输入进度条、软件 LED 椭圆

5. 核心 C# 代码模式

// 连接建立回调（UI 线程启用按钮、设置引脚模式）
private void OnConnectionEstablished() {
  Dispatcher.RunAsync(CoreDispatcherPriority.Normal, () => {
    OnButton.IsEnabled = OffButton.IsEnabled = true;
    arduino.pinMode(LED_PIN, PinMode.OUTPUT);
    arduino.pinMode(PB_PIN, PinMode.INPUT);
    arduino.pinMode(ANALOG_PIN, PinMode.ANALOG);
    progressRing.IsActive = false;
  });
}

// 按钮事件：数字输出
private void OnButton_Click(...)  => arduino.digitalWrite(LED_PIN, PinState.HIGH);
private void OffButton_Click(...) => arduino.digitalWrite(LED_PIN, PinState.LOW);

// 连接/断开按钮
private void ConnectButton_Click(...)  => bluetooth.begin(115200, SerialConfig.SERIAL_8N1);
private void DisconnectButton_Click() => bluetooth.end();

// 数字输入：事件驱动替代轮询
arduino.DigitalPinUpdated += Arduino_DigitalPinUpdated;
private async void Arduino_DigitalPinUpdated(byte pin, PinState value) {
  await Dispatcher.RunAsync(CoreDispatcherPriority.Normal, () => {
    if (pin == PB_PIN) UpdatePushbuttonUI(value);
  });
}

// 模拟输入：事件驱动
arduino.AnalogPinUpdated += Arduino_AnalogPinUpdated;
private async void Arduino_AnalogPinUpdated(byte pin, ushort value) {
  await Dispatcher.RunAsync(CoreDispatcherPriority.Normal, () => {
    if (pin == ANALOG_PIN - 14) analogBar.Value = value; // 注意：事件参数为模拟索引 0~5
  });
}

6. 多目标部署测试

• 桌面：x86/x64 本地调试
• 手机：ARM 配置，USB 部署
• Raspberry Pi 2：远程调试器 + IP 地址部署（蓝牙支持尚在进行中）

进阶功能预留

PWM 模拟输出（引脚 3,5,6,9,10,11）留待读者实现：pinMode(PWM_PIN, PinMode.PWM) + analogWrite(byte, ushort 0~255)，配合滑块控制 LED 亮度。

资源链接

• 博客详解：Windows 10 IoT & Remote Arduino
• 示例代码包：WindowsRemoteArduino_Win10.zip（项目附件）
• 原理图见项目附件（Schematics 部分）