Arduino
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 Arduino Uno SMD R3 | |
| 研發商 | arduino.cc |
|---|---|
| 製造商 | 許多 |
| 类型 | Single-board microcontroller |
| 作業系統 | None |
| 中央处理器 | Atmel AVR (8-bit), ARM Cortex-M0+ (32-bit), ARM Cortex-M3 (32-bit), Intel Quark (x86) (32-bit) |
| 記憶體 | SRAM |
| 硬盘儲存空間 | Flash, EEPROM |
| 網站 | www |
Arduino（/ɑːrˈdwiːnoʊ/）是一家意大利開源硬體和軟體公司、專案和使用者社群。 他們設計和製造用於建造數位設備的單板微控制器和微控制器套件。 Arduino 的硬體產品獲得 CC BY-SA 許可，而軟體根據 GNU 寬通用公共授權 (LGPL) 或 GNU 通用公共授權 (GPL) 獲得許可[1]，這意味著任何人都可以建立 Arduino 板並分賣軟體。 Arduino板可以從官方網站或授權經銷商購買。
Arduino 板是使用各種微處理器和控制器設計的。 這些板配備了一組數位和類比輸入/輸出 (I/O) 引腳，可連接到各種擴展板或麵包板和其他電路。 該板具有串行通訊接口，包括USB，也用於安裝程式。 微控制器可以使用 C 和 C++ 程式語言以及標準 API（原文： Arduino Programming Language）進行編程，其靈感來自於處理語言，並與處理 IDE 的修改版本一起使用。 除了使用傳統的編譯工具鏈外，Arduino專案還提供了整合開發環境（IDE）和用Go語言開發的命令列工具。
Arduino 計畫始於 2005 年，[2]作為義大利伊夫雷亞互動設計學院學生的工具，旨在為新手和專業人士提供一種低成本且簡單的方法來創建使用感測器和執行器進行互動的設備。 對於初學者和愛好者來說，此類設備的常見範例包括簡單的機器人、恆溫器和運動偵測器。
Arduino 的名字來自於義大利伊夫雷亞的一家酒吧，該計畫的一些創始人就是在那裡相遇的。 酒吧以伊夫雷亞侯爵、1002 年至 1014 年義大利國王阿杜因 (Arduin of Ivrea) 的名字命名[3]。
關於
[编辑]Arduino 系列電路板的設計大多使用 Atmel AVR 單片機。這些電路板配有一組數字和模擬I/O引腳，可以連接各種擴展板或麵包板（Shields 擴充版)和其他電路。這些電路板具有串行通信接口，包括某些型號上的通用串行總線（USB），也用於從個人電腦加載程序。
軟件編程方面，通常使用C/C++編程語言，官方提供了一個開發用的Arduino 集成開發環境(IDE)。除了使用傳統的編譯工具鏈之外，Arduino 項目還提供了一個基於 Processing 語言項目的集成開發環境。另外，一些少兒編程教育軟件提供了對 Arduino 的可視化編程。
開發沿革
[编辑]Arduino 的核心開發團隊成員包括：馬西莫·班齊（Massimo Banzi）、大衛·奎提耶斯（David Cuartielles）、湯姆·伊果（Tom Igor）、贊布羅塔·馬提諾（Gianluca Martino）、大衛·梅利斯（David Mellis）和尼可拉斯·蘭比提（Nicholas Zambetti）。
馬西莫·班齊曾是義大利 Ivrea 一家高科技設計學校的教師，他的學生們經常抱怨找不到便宜又好用的微控制器。2005年冬天，班齊與西班牙籍晶片工程師大衛·奎提耶斯討論了這個問題，奎提耶斯當時在學校擔任訪問學者。兩人決定設計自己的電路板，並邀請班齊的學生大衛·梅利斯負責電路板的編程語言設計。兩天後，梅利斯完成了程式碼，三天後，電路板也宣告完工，並被命名為 Arduino。
Arduino 的設計使幾乎任何人都能輕鬆創作，即使不懂編程的人也能利用它來響應感測器、閃爍燈光或控制馬達。隨後，班齊、奎提耶斯和梅利斯將設計圖上傳至網路，並秉持開放源碼的理念，決定採用共享創意許可（Creative Commons License）。這種許可旨在保護開放版權行為，類似於 GPL，但更適用於硬體。根據共享創意許可，任何人都可以生產印刷電路板的複製品，重新設計，甚至銷售原設計的複製品，而無需支付版稅或獲得 Arduino 團隊的許可。
不過，如果有人重新發佈引用了 Arduino 的設計，必須明確說明原始團隊的貢獻。此外，若對電路板進行調整或改動，新的設計也必須使用相同或類似的共享創意許可，以確保新版本的 Arduino 電路板保持自由和開放。唯一保留的就是「Arduino」這個名字，因為它已被註冊為商標。如果有人希望使用這個名字銷售電路板，可能需要向 Arduino 核心開發團隊成員支付商標費用
贊布羅塔·馬提諾創立的 Arduino Srl 被2009年創立的 Arduino LLC 控告侵犯了他們的著作權，這第二家被控侵權的 Arduino（也就是 Arduino Srl），原先叫做 Smart Projects Srl，以前是在義大利負責生產製造 Arduino 控制板的公司。而第一家 Arduino（也就是我們較熟悉的 Arduino LLC）則負責開發控制板，並管理周邊的开源專題與社群。在之前，原本雙方是合作的關係；2014年馬提諾與另外四位共同創辦人，對於 Arduino 品牌的發展方向意見不合，導致馬提諾另外請費德里科·穆斯托擔任 Smart Projects 的新執行長，並把公司名稱改為 Arduino Srl[4]。
特色
[编辑]- 基於創用CC開源的電路圖設計。
- 免費下載，也可依需求自己修改，但需遵照姓名標示，按照作者或授權人所指定的方式，表彰其姓名。
- 依相同方式分享，若改變或轉變著作，當散布該衍生著作時，需採用與本著作相同或類似的授權條款。
- Arduino 可使用 ICSP 線上燒入器，將 Bootloader 燒入新的IC晶片[5]。
- 可依據 Arduino 官方網站，取得硬體的設計檔，加以調整電路板及元件，以符合自己實際設計的需求[6]。
- 可簡單地與感測器及各式各樣的電子元件連接，如紅外線、超音波、熱敏電阻、光敏電阻、伺服馬達等。
- 支援多樣的互動程式，如Adobe Flash、Max/MSP、VVVV、Pure Data、C及Processing等。
- 使用低價格的微處理控制器（Atmel AVR）（ATmega8、168、328等）。
- USB 介面，不需外接電源。另外有提供直流（DC）電源輸入。
硬體
[编辑]官方硬體
[编辑]原始的 Arduino 硬體是從一間意大利公司 Smart Projects 製造[7]有些 Arduino 硬體則是被官方授權由美國公司 SparkFun Electronics 和 Adafruit Industries 設計。[8]。
- Arduino硬體範例
-
Arduino Diecimila in Stoicheia -
Arduino Duemilanove (rev 2009b) -
Arduino UNO -
Arduino Leonardo -
Arduino Mega -
Arduino Nano -
Arduino Due
（ARM Cortex-M3核心） -
LilyPad Arduino (rev 2007) -
Arduino Yun -
Arduino Pro Micro -
Arduino MEGA 2560
Shields
[编辑]「Shields」擴充版能夠插入 Arduino 和 Arduino 相容硬體，用途是增加 Arduino 硬體本身沒有的功能，如馬達控制、GPS、有線網路、液晶顯示器或者是麵包板。使用者也可以自己動手做 Shields 擴充版[9][10][11]。
- Arduino shields擴充版範例
-
多重的Shield可以被堆疊起來。在這張圖裡，最上層的Shield擴充版上含有麵包板。 -
翅膀形狀的螺絲端子Shield擴充版。 -
Adafruit馬達Shield擴充版和用於連接馬達的螺絲端子Shield擴充版。 -
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軟體
[编辑] 編寫於Arduino IDE的簡單入門程式「閃燈（Blink）」的螢幕截圖 | |
| 開發者 | Arduino Software |
|---|---|
| 编程语言 | Java、C 和 C++ |
| 操作系统 | Windows, macOS, Linux |
| 类型 | 整合開發環境 |
| 许可协议 | LGPL或GPL授權 |
| 网站 | arduino.cc |
在 Arduino 上執行的程式可以使用任何能夠被編譯成 Arduino 機器碼的程式語言編寫，Arduino 官方推荐使用整合了 arduino 库的 C++ 进行编程。
多数 Arduino 电路板上 MCU 的制造商 Atmel 公司也提供了數個可以開發 Atmel 微處理機程式的整合開發環境，AVR Studio[12]和更新的 Atmel Studio[13][14]。
目前微軟在其 Microsoft Visual Studio 也有提供 Arduino 的 SDK，在編譯執行上更方便。
IDE
[编辑]Arduino 計劃也提供了 Arduino Software IDE，一套以 Java 編寫的跨平台應用軟體。Arduino Software IDE 源自於 Processing程式語言以及 Wiring 計劃的整合開發環境。它是被設計於介紹程式編寫給藝術家和不熟悉程式設計的人們，且包含了一個擁有語法突顯、括號匹配、自動縮排和一鍵編譯並將執行檔燒寫入 Arduino 硬體中的編輯器。
Arduino Software IDE 使用與C語言和C++相仿的程式語言，並且提供了包含常見的輸入/輸出函式的 Wiring 軟體函式庫。在使用GNU toolchain編譯和連結後，Arduino Software IDE提供了一個程式「avrdude」用來轉換可執行檔成為能夠燒寫入 Arduino 硬體的韌體。2019 年后，版本分为简洁、免安装的IDE1 和功能齐全的IDE2
Sketch
[编辑]使用Arduino Software IDE編寫的程式被稱為「sketch」[1]。一個典型的 Arduino C/C++ sketch 程式會包含兩個函式，它們會在編譯後合成為 main() 函式：
- setup()：在程式執行開始時會執行一次，用於初始化設定。
- loop()：直到Arduino硬體關閉前會重複執行函式放的程式碼。
相關設備名稱
[编辑]
- BASIC Stamp
- OOPic
- PICAXE
- Parallax Propeller
- Fritzing
- Gumstix
- ioBridge
- Make Controller Kit
- Minibloq
- 樹莓派 - 单板機電腦
- Simplecortex
參見
[编辑]注釋
[编辑]参考資料
[编辑]- ^ 1.0 1.1 Programming Arduino Getting Started with Sketches. McGraw-Hill. Nov 8, 2011 [2013-03-28]. （原始内容存档于2019-09-19）.
- ^ Severance; Charles. Massimo Banzi: Building Arduino. Computer. 2014, 47 (1): 11–12 [2022-04-12]. （原始内容存档于2022-04-24）.
- ^ Justin Lahart. Taking an Open-Source Approach to Hardware. The Wall Street Journal. 27 November 2009 [2014-09-07]. （原始内容存档于2014-12-20）.
- ^ Arduino的雙胞戰爭：創始團隊的分裂始末. [2016-03-06]. （原始内容存档于2016-03-04）.
- ^ M-SHORT. Installing an Arduino Bootloader. [2016-03-06]. （原始内容存档于2016-03-08）.
- ^ Arduino Single-Sided Serial Board (version 3). [2016-03-06]. （原始内容存档于2016-03-10）.
- ^ Redirect.... smartprj.com. [2016-03-05]. （原始内容存档于2016-03-05）.
- ^ Schmidt, M. Arduino: A Quick Start Guide. Pragmatic Bookshelf. January 22, 2011: 201 （英语）.
- ^ Arduino breadboard shield: $10 & 10 mins. todbot blog. [2016-03-05]. （原始内容存档于2017-09-16）.
- ^ Arduino Shields for Prototyping. tigoe.net. [2016-03-05]. （原始内容存档于2017-07-02）.
- ^ Jonathan Oxer. Arduino Shield list. [5 Nov 2013]. （原始内容存档于2016-03-04）.
- ^ Using AVR Studio for Arduino development. Engblaze.com. [2013-01-18]. （原始内容存档于2012-08-28）.
- ^ Arduino Software Release Notes. Arduino Project. [May 31, 2013]. （原始内容存档于2020-02-02）.
- ^ Using Atmel Studio for Arduino development. Megunolink.com. [2013-01-18]. （原始内容存档于2013-01-28）.
补充資料
[编辑]- Exploring Arduino: Tools and Techniques for Engineering Wizardry; 2nd Ed; Jeremy Blum; Wiley; 512 pages; 2019; ISBN 978-1119405375.
- Arduino For Dummies; 2nd Ed; John Nussey; John Wiley & Sons; 400 pages; 2018; ISBN 978-1119489542.
- Programming Arduino Next Steps: Going Further with Sketches; 2nd Ed; Simon Monk; McGraw-Hill Education; 320 pages; 2018; ISBN 978-1260143249.
- Programming Arduino: Getting Started With Sketches; 2nd Ed; Simon Monk; McGraw-Hill Education; 192 pages; 2016; ISBN 978-1259641633.
- Beginning C for Arduino: Learn C Programming for the Arduino; 2nd Ed; Jack Purdum; Apress; 388 pages; 2015; ISBN 978-1484209417.
- Arduino: A Quick Start Guide; 2nd Ed; Maik Schmidt; Pragmatic Bookshelf; Pragmatic Bookshelf; 323 pages; 2015; ISBN 978-1941222249.
- Make: Getting Started with Arduino; 3rd Ed; Massimo Banzi, Michael Shiloh; Make Community; 262 pages; 2014; ISBN 978-1449363338.
- Make: Sensors; 1st Ed; Tero Karvinen, Kimmo Karvinen, Ville Valtokari; Make Community; 400 pages; 2014; ISBN 978-1449368104.
- Arduino Workshop: A Hands-On Introduction with 65 Projects; 1st Ed; John Boxall; No Starch Press; 392 pages; 2013; ISBN 978-1593274481.
外部链接
[编辑]- Arduino（页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Make Magazine article on the Arduino
- "Wiring" software project: http://wiring.org.co/（页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Flickr上有關Arduino的圖片（页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Arduino tutorial（页面存档备份，存于互联网档案馆） – broken into several lessons with photographs and suggestions for appropriate tools for beginners.
- Introduction to the Arduino - Weekend Project Podcast
- Sheepdog Software's Introduction to Arduino（页面存档备份，存于互联网档案馆）："Getting Started" pages and sequenced programming tutorials, with help on hardware.
- Wired article about open source hardware, focusing on Arduino（页面存档备份，存于互联网档案馆）
- 新竹交通大學毛先生的資料（页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Freeduino索引
- 自製USB AVR燒錄器（页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Arduino: Robotics for beginners (Spanish with English subtitles)（页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Arduino tutorial – in portuguese, but with source codes and videos.
- Cooper Maa的Arduino筆記（页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Arduino中文教程-Arduino中文社区（页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Arduino中文教程
- 柯博文老師的arduino教學（页面存档备份，存于互联网档案馆）