第二章 環境設定

一般而言執行Scratch必需連上網際網路，Scratch也無法跟Arduino主控版做通訊或將程式寫入至Arduino主控版中，要讓Scratch寫的程式與Arduino主控版做通訊，必需通過第三方程式來完成，並由第三方程式提供的Arduino積木來與Arduino主控版通訊，並操控外部感測器或控制外部模組，本教材採用可離線使用Scratch的第三方程式bDesigner。

2-1. bDesigner簡介

bDesigner是一套由桃園市八德國小蔡佳倫老師自行研發之Scratch擴充積木軟體以及blockly程式，目前開放給中小學老師、學生自由使用。

bDesigner的Scratch有別於其他的擴充積木軟體，它具有網頁控制、支援最多四組Arduino UNO、nodeMCU和micro:bit主控版的特點。

2-2 bDesigner下載、安裝

進入bDesigner首頁https://bdesigner1.webnode.tw/，點選網站右上「檔案下載」選項，並下載貓咪盃Arduino比賽專用的版本。

安裝bDesigner教學影片 (Youtube)

下載後，直接點兩下進行安裝，如果出現保護訊息視窗，請點選「其他資訊」，再點選「仍然要執行」，便可以進入bDesigner的安裝視窗。

當詢問是否在桌面建立捷徑，請勾選「 建立捷徑」 ，接著都點選「下一步」 就可以安裝完成！。

安裝完畢之後，勾選「啟動bDesigner」，就會立刻執行bDesigner程式，安裝完畢也會在桌面上產生一個bDesigner的捷徑。

2-3燒錄韌體

要讓bDesigner的離線版Scratch與Arduino主控版做連線，需將韌體寫入至Arduino主板中，才能讓Scratch程式對Arduino主板做後續的控制，先將Arduino主板接上USB傳輸線，然後再接至電腦上。

偵測通訊埠

以下操作是讓電腦偵測Arduino主板接至哪個通訊埠，未來在寫Scratch的Arduino積木時會使用到這個通訊埠，會因不同的USB插孔而不同必須記起來，偵測結果可能會出現電腦已內建的通訊埠「COM1」或「COM2」，請忽略這兩個通訊埠，如下圖通訊埠為「COM4」。

選擇開發板

點選「燒錄」功能表的「開啟燒錄程式」，下拉板子選項選擇「Arduino UNO」控制主板，通訊埠選項則選擇上一步驟所偵測到的通訊埠，然後按「燒錄」鈕，將韌體燒錄至Arduino主板內。

當燒錄完成以下的燒錄視窗會自動關閉，回到自動燒錄程式視窗，按「關閉視窗」鈕。

開啟Scratch3.0

在bDesigner程式視窗中下拉「積木類型」選項，然後選擇「USB連多個Arduino(包括RFID)」，並點選「開啟擴充積木」按鈕。

第一次執行選擇「是」開啟Scratch3.0離線程式。

執行中下圖的「命令提示視窗」是正在執行與Arduino韌體通訊的中介程式，在執行中不能關閉，未來如果Scratch與Arduino主板斷線要重新連線，則將此「命令提示視窗」關閉，回到bDesigner主程式視窗再次點選「開啟擴充積木」按鈕(確認USB傳輸線已接妥)，不需再重新開啟Scratch3.0離線程式(上圖視窗按「否」)。

擴展Arduino積木

當開啟Scratch3.0離線程式後，預設的積木中並沒有Arduino積木，必需將Arduino積木擴展進來，點選Scratch3.0程式左下「添加擴展」圖示，並選擇「Arduino UNO」控制板。

當添加完成後，積木分類區會自動增加「Arduino」積木分類。

測試程式 (第一次使用教學影片)

請依下列積木實作，完成後按下「綠旗」開始執行。

觀察Arduino主板上「D13」腳位旁的LED是否快閃，如有插擴充板時，在擴充板的左上LED應該會快閃。

儲存程式

撰寫程式過程中一定要記得隨時存檔，如果是開新檔案，存檔前請先在Scratch主程式上方輸入自訂的「專案名稱」(檔案名稱)，然後再選功能表的「檔案 / 下載到你的電腦」，如果是開啟舊檔修改程式，則只要選功能表的「檔案 / 下載到你的電腦」即可。

2-4 問題處理 (斷線處理教學影片)

一旦主板與Scratch斷線將無法再做連線控制，以下情形會導致主板與Scratch斷線：

1. 1. 1. 1. USB傳輸線接觸不良或曾經拔出

         2. 主板與Scratch傳輸資料時，寫入資料到數位腳位「D0」或「D1」(一定要避免使用此兩腳位)

         3. 輸出控制信號太密集，例如：當要控制伺服馬達轉動角度時，請至少延遲0.1秒以上再送下一角度的信號

以下方式可以查看目前主板與Scratch是否連線中：

拖曳一個「讀取類比腳位」的積木在空白處，並指定一個未使用的腳位，例如：「A5」，使用滑鼠點選該積木，如果有顯示數值代表「連線中」，如果沒有顯示數值代表已「斷線」。

解決方式(二擇一)：

1. 關閉「命令提示視窗」(正在執行Python程式黑底白字的那個中介程式)，再從bDesigner主程式按「開啟擴充積木」按鈕，當出現詢問「是否開啟Scratch3.0」視窗時，請按「否」，重新執行「命令提示視窗」中介程式。

2. 在程式中單獨放置一個「關閉板子」積木，當斷線發生時，滑鼠點「關閉板子」積木，再按「綠旗」重新執行程式。

如果以上兩種處理方式還無法恢復連線，請拔掉USB傳輸線重新插入一次，再試試以上解決方式，再不行請將Scratch存檔，關閉bDesigner主程式後重新執行。

2-5 多主板連線控制

bDesigner是市面上唯一一款可同時連線控制多塊主板的Scratch中介軟體(最多可同時控制四塊主板)，由於每塊主板都是要使用連線控制，所以會佔用每塊主板的「D0」及「D1」來與Scratch做通訊，並且每塊主板第一次使用前都需「燒錄韌體」(參考2-3節)，使用前請每次插入一片主板再確認該板的通訊埠，以做為後續設定主板的編號和通訊埠。

以下程式碼分別讓兩塊Arduino主板的數位第13支接腳輸出數位信號，「編號1」主板的「D13」LED以每隔1秒亮、滅，「編號2」主板的「D13」LED以每隔0.5秒亮、滅：

2-6 離線燒錄

此節將介紹 bDesigner另一好用的「離線燒錄」功能，前面介紹的方式是先將通訊韌體燒錄至Arduino主板(Arduino UNO)內，再由Scratch的程式控制Arduino主板，但如果沒有電腦或是沒開啟Scratch，Arduino主板將無法運作，因此，此節介紹的「離線燒錄」功能，可將程式直接燒錄到Arduino主板，未來只要供給Arduino主板電源，不須連接電腦，主板就能隨時隨地獨立運作，而且不會佔用「D0」及「D1」兩支數位腳位，非常實用喔。

安裝Arduino函式庫

第一次使用「離線燒錄」功能，電腦需要從網路上安裝Arduino函式庫到電腦中，開啟bDesigner主程式後點選功能表「安裝 / 安裝Arduino函式庫」，此時，電腦會開啟「命令提示視窗」自動開始安裝程式庫，等到安裝完成後「命令提示視窗」會自動關閉，電腦只要安裝過Arduino函式庫，下次就不需再下載安裝了。

Ps.如果未安裝函式庫會造成編譯錯誤，另一種方式可手動將「C:\bDesigner3.0\Arduino5\libraries\」內的所有資料夾複製至「C:\bDesigner3.0\Arduino\libraries\」中

開啟Scratch3.0

接下來要開啟「C語言燒錄環境」來編寫要燒錄到Arduino主板的積木程式，「C語言燒錄環境」可從Scratch3.0程式中開啟，在bDesigner主程式先開啟Scratch3.0程式。

再從Scratch 3.0的功能表點選「檔案 / C離線燒錄」，就能開啟「C語言燒錄環境」。

測試程式和燒錄

接下來我們在「C語言燒錄環境」編寫程式，使用Arduino主板上的「D13」LED來測試離線燒錄功能，讓「D13」LED每隔0.2秒閃爍一次。

依下圖寫好程式，功能表點選「上傳與監看 / 燒錄」，出現「硬體燒錄」視窗後，選擇Arduino主板(Arduino UNO)，再選主板所接的USB通訊埠(每個USB的通訊埠不一樣)，按下「燒錄」鈕開始燒錄，當燒錄完成會出現一個「編譯與上傳」的提示視窗，此時的Arduino主板就可離開電腦獨立運作了，當然必須提供主板電源才可以。

PS. ※ 「C語言燒錄環境」會將積木程式轉成Arduino的C程式，有興趣的同學可以學習有更多功能的文字式程式語言。

※ 下次要再次使用Scratch控制Arduino主板時，要記得再燒錄一次韌體喔(參考2-3燒錄韌體)

參考資料：bDesigner離線燒錄