Borys Latysh

hex - файл это МАШИННЫЕ КОДЫ. То есть набор кодов которые процессор контроллера интерпретирует как команды.
Все контроллеры имею разные по конструкции внутренние элементы и следовательно разные наборы команд процессора.
Поэтому прежде чем заливать прошивку в Ардуино нужно обязательно указать какой именно контроллер будет запрограммирован.
Команда на языке высокого уровня (С++) сопоставляется с контроллером через набор библиотек и затем превращается в набор команд которые и составят содержимое hex файла записываемого в память контроллера.
Язык C# НЕ имеет такого интерпретатора для микроконтроллеров используемых в Ардуино.
Следовательно НЕТ возможности программу написанную на языке C# скомпилировать в исполняемый hex файл.
Следовательно нужно ПЕРЕПИСАТЬ текст программы написанной на языке С# (в текстовом редакторе) используя синтаксис языка C++ и уже затем его можно будет откомпилировать для записи в память контроллера.

100% Arduino IDE - язык C, С++.
Это простой старт можно сказать с места. Помигать светодиодом - это мечта любого программиста.
А дальше нужно искать что то более "Модное". Вариантов много.
На вершине пирамиды возможностей Microchip Studio - Язык С, С++, Assembler.

https://radioprog.ru/post/533
Это девайс для гитары я такой сделал работает отлично.
Смысл в том что мы оцифровываем сигнал на АЦП, потом делаем с ним что хотим, и потом собираем его с помощью 2 выходов ШИМ.
На Ардуине UNO или любой другой нужен Аналоговый вход и как минимум 2 ШИМ выхода.

Верный ответ написан в вопросе.
Да. Если есть серия то нужно делать свою плату и туда ставить контроллер и все необходимые компоненты.
С языками тоже все НЕ сложно. Программу можно писать на любом языке который поддерживается компилятором машинных кодов.
В среде Ардуино применен компилятор языка С++. В среде разработке от Микрочип есть еще Ассемблер (для истинных арийцев).
Это как бы официально поддерживаемые производителем железа компиляторы. На мой (субъективный) взгляд С++ - великолепен.

НЕТ не получится.
Arduino Leonardo - сделано на контроллере ATmega32U4 который имеет встроенный контроллер USB (очень полезный) и позволяет применить библиотеку эмулятора USB мыши и клавиатуры.
Поэтому получение подобной функции с использованием NANO потребует не просто "Бубна" а как бы "оркестра"- нескольких бубнов. Учитывая что цена вопроса "2 коп". купите любой модуль которые реализован на контроллере ATmega32U4 и получите нужный функционал.
P.S. Я собрал отличный девайс на базе китайского контроллера и плюс с интерфейсом SD карты на борту.

Я кажется разобрался.
Modbus хорошее решение. Вот это мне здорово помогло там простой листинг.

https://habr.com/ru/post/249043/

Очень понадобится USB-RS485 для связи с ПК.
Вот библиотека на которой собственно у меня все получилось. В архиве отличный примеры все просто и понятно.

https://github.com/smarmengol/Modbus-Master-Slave-...

Идея такая: Есть массив как правило 16 ячеек (но я так понял его можно сделать значительно больше). В каждой можно положить число 2 байта длинной.
Адресация такая: Мастер ВСЕГДА номер "0". Все остальные - Слейвы с адресами от 1 до 247. (тоесть слейвов можно сделать 247 - максимум) . Адреса 248-255 - резерв системы.
Писать в ячейки массива, может как Слейв так и Мастер тут надо следить чтоб у каждого была СВОЯ ячейка.
Инициатором опроса ВСЕГДА выступает - Мастер. Каждый Слейв кладет в нужную ячейку свои данные и берет из другой ячейки необходимые ему данные. Мастер по запросу забирает у слейва его массив и актуализирует свой (центральный массив с учетом новых данных). Так по кругу мастер опрашивает всех участников сети. Работает все достаточно медленно (у меня).
И будет вам счастье.