Come qualunque altro sistema a processore, anche Arduino deve sottostare ad un programma. Serve quindi un linguaggio di programmazione, un compilatore, librerie ed un modo per 'scaricare' il programma a bordo del processore.

Viene in aiuto l'ambiente di sviluppo che integra, in una unica interfaccia, le varie funzionalità. L'ambiente di sviluppo, denominato IDE (Integrated Development Environment), raggruppa le principali risorse software, la configurazione per la piattaforma utilizzata, l'editor, il compilatore, il linker e le librerie.

L'editor facilita la scrittura del codice ed è in grado di rilevare e segnalare i principali errori di scrittura del codice. Il linguaggio è il C/C++ con il supporto una libreria (Wiring) necessarie per accedere alle risorse di I/O e alle periferiche.
Il programma viene chiamato sketch (dobbiamo abituarci alla mania di utilizzare questi termini, che sembrano inventati ad hoc per rendere la vita difficile).

L'IDE, sviluppato in Java, si scarica in rete ed è disponibile per Windows, Mac OS X e Linux.
Basta scaricarlo e installarlo, appena avviato si apre con una finestra di editor, pronto per la scrittura di un programma (o meglio sketch).

Naturalmente occorre aver installato java (www.java.com).

Il programma presenta tre sezioni fondamentali:

• La prima è dedicata alla definizione di costanti di interesse per tutto il programma;
• La seconda è dedicata al setup delle porte/periferiche. Si definisce, ad esempio, quali porte si utilizzano e in quale modalità: se in ingresso, in uscita, se analogiche o altro.
  void setup() {
  }
• La terza sezione è il programma principale che verrà eseguito dal processore. Nei sistemi embedded è tipicamente un loop infinito, una serie di operazioni che si ripetono da quando si avvia il programma fino a quando si spegne il sistema.
  void loop() {
  }

Con l'IDE di Arduino le due sezioni sono due funzioni void setup () e void loop().

Ben lontano dal volere entrare nella programmazione in C, sottolineo solo che una funzione altro non è che un insieme di istruzioni che elaborano dei dati ed eventualmente rendono il dato elaborato. Il codice della funzione è distribuito su più righe (in C) e racchiuso fra parentesi quadre.

void setup() definisce la funzione setup(), all'interno della quale va inizializzato  il sistema. La dichiarazione void (mancante, vuoto) indica che la funzione eseguirà azioni ma non renderà nulla.

void loop() è il programma principale: qui va scritto quello che si vuol fare eseguire ad Arduino.

Il programma più semplice che si può immaginare è fare lampeggiare il led a bordo di Arduino Uno.

/* questo è il più semplice programma che si può immaginare:
 *  accendere e spegnere il led a bordo di Arduino.
 */

// il led è sulla porta numero 13
const byte ledPin = 13;

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  // definisco la porta 13 come porta di OUTPUT
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  digitalWrite(ledPin, HIGH);   // accendo il LED
  delay (1000);                 // attendo 1 secondo (1000 millisecondi)
  digitalWrite(ledPin, LOW);    // spegno il LED
  delay (1000);                 // attend0 1 secondo
}
 

// è il commento si una riga.

L'istruzione, su una riga, deve terminare con ;

Un blocco di programma è racchiuso fra parentesi graffe {  ....  }

Per scrivere ed eseguire il programma si avvia l'IDE.

Come prima cosa è bene selezionare la piattaforma in uso: dal menu di IDE Strumenti -> scheda Arduino/Genuino UNO

Si scrive il programma. Per un neofilo la situazione migliore è iniziare con semplici programmi copiati de esempi, che sono numerosi in rete e su libri per principianti e non.

Nell'esempio, viene definita la costante ledPin, che occuperà un byte )const byte ledPin = 13;.

In C le librerie devono essere definite o presenti in una libreria. Alcune funzioni, come PinMode(), digitalWrite() e delay(), che sono definite all'interno dell'IDE e quindi immediatamente utilizzabili. digitalWrite, ad esempio, richiede due parametri: il numero della porta e lo stato della porta.

Così come per alcune funzioni, IDE definisce anche costanti come HIGH e LOW (hanno valore di 1 e 0). Utilizzando il menu di aiuto dell'IDE è facile avere un approfondimento. In molte occasioni l'help di IDE rimanda alla rete. Es. https://www.arduino.cc/en/Reference/HomePage

Per preparare il programma si usa il menu Sketch -> Verifica/Compila.

L'IDE legge il programma, segnala eventuali errori, compila (traduce in linguaggio macchina il C), ingloba le librerie necessarie, aggrega il tutto (link) per il processore selezionato.

La compilazione riporta informazioni utili come ad esempio, lo spazio che il programma occuperà sul processore.

Caricare il programma su Arduino è possibile tramite un programmatore esterno o più semplicemente tramite il bootloader.

Un processore quando viene alimentato, deve trovare in memoria delle istruzioni adeguate. Normalmente il processore, se nuovo, non ha nulla di ciò. Serve quindi uno strumento per caricare in memoria (la memoria flash che mantiene i dati anche a dispositivo spento). Spesso si usa un programmatore, uno strumento esterno in grado di fare operazioni di scrittura del programma sulla flash. Questo metodo non è molto pratico, specie per lo sviluppo hobbistico.

Arduino adotta una soluzione detta di bootloader. Il processore sulla scheda non è completamente senza programmi, ma è preconfigurato con una procedura in grado ci gestire la porta seriale (USB), ricevere dei comandi e scrivere il programma in memoria.

Allo scopo l'IDE, quando viene installato, predispone alcuni driver USB in grado di colloquiare con la porta USB di Arduino.

Per scaricare il programma basta collegare Arduino ad una USB, attendere che questa venga correttamente riconosciuta, configurare in IDE la porta USB/seriale (Strumenti -> Porta)

e cliccare sul manu Sketch -> Carica.

Completato il caricamento, se tutto è stato fatto correttamente, il programma parte automaticamente e, nel caso del semplice esempio presentato, il led lampeggia!!.