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Arduino

计算机硬件和软件的公司

Arduino是一家制作开源硬件软件的公司,同时兼有项目和用户社区,該公司负责设计和制造单板微控制器微控制器套件,用于构建数字设备和交互式对象,以便在物理和数字世界中感知和控制对象。该项目的产品是按照GNU宽通用公共许可证(LGPL)或GNU通用公共许可证(GPL)[1]许可的开源硬件和软件分发的,Arduino允许任何人制造Arduino板和软件分发。 Arduino板可以以预装的形式商业销售,也可以作为DIY套件购买。

Arduino
Arduino Logo.svg
Arduino Uno - R3.jpg
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+英语ARM Cortex-M0+ (32-bit),
ARM Cortex-M3英语ARM Cortex-M3 (32-bit),
Intel Quark英语Intel Quark (x86) (32-bit)
内存(RAM) SRAM
硬盘儲存空間 Flash, EEPROM
網站 官方网站 在维基数据上编辑此内容

Arduino电路板设计使用各种微处理器和控制器。这些电路板配有一组数字和模拟I/O引脚,可以连接各种扩展板或面包板(屏蔽板)和其他电路。这些电路板具有串行通信接口,包括某些型号上的通用串行总线(USB),也用于从个人电脑加载程序。微控制器通常使用C/C++编程语言。除了使用传统的编译工具链之外,Arduino项目还提供了一个基于Processing语言项目的集成开发环境

Arduino项目始于2003年,作为意大利伊夫雷亚地区伊夫雷亚交互设计研究所的学生项目,目的是为新手和专业人员提供一种低成本且简单的方法,以创建使用传感器与环境相互作用的设备执行器。适用于初学者爱好者的此类设备的常见示例包括简单机器人恒温器运动检测器

Arduino这个名字来自意大利伊夫雷亚的一家酒吧,该项目的一些创始人过去常常会去这家酒吧。 酒吧以伊夫雷亚的Arduin命名,他是伊夫雷亚邊疆伯爵,也是1002年至1014年期间的意大利国王[2]

目录

關於编辑

它使用 Atmel AVR 單片機,採用開放原始碼的軟硬體平台,構建於開放原始碼 simple I/O 介面板,並具有使用類似 Java,C 語言的 Processing/Wiring 開發環境。

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)。

據說馬西莫·班齊之前是義大利Ivrea一家高科技設計學校的老師。他的學生們經常抱怨找不到便宜好用的微控制器。2005年冬天,馬西莫·班齊跟大衛·奎提耶斯討論了這個問題。大衛·奎提耶斯是一個西班牙籍晶片工程師,當時在這所學校做訪問學者。兩人決定設計自己的電路板,並引入了馬西莫·班齊的學生大衛·梅利斯為電路板設計編程語言。兩天以後,大衛·梅利斯就寫出了程式碼。又過了三天,電路板就完工了。這塊電路板被命名為Arduino。幾乎任何人,即使不懂電腦編程,也能用Arduino做出很酷的東西,比如對感測器作出回應,閃爍燈光,還能控制馬達。隨後馬西莫·班齊、大衛·奎提耶斯和大衛·梅利斯把設計圖放到了網上。保持設計的開放源碼理念,因為版權法可以監管開源軟體,卻很難用在硬體上,他們決定採用共享創意許可[3]共享創意是為保護開放版權行為而出現的類似GPL的一種許可(license)。在共享創意許可下,任何人都被允許生產印刷電路板的複製品,還能重新設計,甚至銷售原設計的複製品。你不需要付版稅,甚至不用取得Arduino團隊的許可。然而,如果你重新發佈了引用設計,你必須說明原始Arduino團隊的貢獻。如果你調整或改動了電路板,你的最新設計必須使用相同或類似的共享創意許可,以保證新版本的Arduino電路板也會一樣的自由和開放。唯一被保留的只有Arduino這個名字。它被註冊成了商標。如果有人想用這個名字賣電路板,那他們可能必須付一點商標費用給Arduino的核心開發團隊成員。

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,並管理周邊的開放原始碼專題與社群。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開放原始碼的電路圖設計。
  • 免費下載,也可依需求自己修改,但需遵照姓名標示。您必須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,若您改變或轉變著作,當散布該衍生著作時,您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,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, Processing等。
  • 使用低價格的微處理控制器(Atmel AVR)(ATMEGA 8,168,328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英语SparkFun ElectronicsAdafruit Industries英语Adafruit Industries設計。[8]

Shields编辑

「Shields」擴充版能夠被插入Arduino和Arduino相容硬體。用途是增加Arduino硬體上沒有的功能,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[10][11][12]

軟體编辑

Arduino Software IDE
 
編寫於Arduino IDE上簡單的入門程式「Blink」的螢幕截圖
開發者 Arduino Software
穩定版本
1.8.8
(2018年12月7日,​4個月前​(2018-12-07[13]
源代码库  
编程语言 Java, C and C++
操作系统 Windows, macOS, Linux
类型 整合開發環境
许可协议 LGPLGPL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。

而Atmel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[14]和更新的Atmel Studio[15][16]

目前微軟在其Visual Studio 也有提供Arduino 的 SDK,在編譯執行上更方便。


IDE编辑

而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英语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英语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

Sketch编辑

使用Arduino Software IDE編寫的程式被稱為「sketch」[17]。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。

Arduino语言编辑

int LED_PIN=13;

void setup () {                    // 初始化副程式,程式起始時僅執行一次
    pinMode (LED_PIN, OUTPUT);     // 以數位輸出方式啟用Pin13
}

void loop () {                     // loop副程式,重複不斷執
    digitalWrite (LED_PIN, HIGH);  // 打開LED(發光二極管)
    delay (1000);                  // 等待一秒,delay內含數值1000,代表延遲1000毫秒,即一秒。
    digitalWrite (LED_PIN, LOW);   // 關閉LED
    delay (1000);                  // 等待一秒
}                                  // loop副程式結束

這是Arduino的Blink範例程式。

Arduino 程式可由五個部分組成:

//1. 匯入函式庫與定義 (可有可無)

#include <SoftEasyTranfer.h>
#define LEDPIN 13

//2. 宣告常數與全域變數 (可有可無)

const float PI=3.14159;
int r; 

//3. 設定函式 (必要)

void setup() {}

//4. 無限迴圈 (必要)

void loop() {}

//5. 自訂函式 (可有可無)

float area(float r) {
    float a=PI*r*r;
    return a;
}

其中 setup()loop() 是一定要有的函式(均無參數無傳回值),其他則視需要而定。 Arduino 語言採用 C/C++ 語法,

加上以 Wiring 為基礎的電子設計核心函式庫組合而成,包括 Digital I/O, Analog I/O 等函式庫。內建的函式庫可直接調用,

但若有使用第三方函式庫(例如驅動感測器模組所需的函式庫),則必須使用 include 前置指令引入。此外,也可以用前置指令 define 定義一個常數或巨集(運算式)。

前置指令乃 C 編譯器指令,不屬於 C 語言本身,其用途有三:

  1. 引入標頭檔:例如#include <myLibrary.h>#include "myLibrary.h"
  2. 定義常數:例如#define PI 3.14159
  3. 定義巨集:例如#define AREA(r) PI*r*r

所以前置指令的功能一言以蔽之就是替換,include 就是在標頭處以指定之檔案內容替換;而 define 就是在程式中用到所定義之常數與巨集名稱時,以其內容替換。

巨集的功能事實上與函數類似,不同之處是函式呼叫使用堆疊,而巨集則是直接放在原始碼中,執行效率較快(但若很多地方都要用到時,編譯後就會比較大)。

標頭檔可用角括號 < > 或雙引號 "",差別是用雙引號時,前置處理器會先從原始檔所在位置開始去搜尋標頭檔;而用角括號則會先從 libraries 目錄開始找。

相關設備名稱编辑

參見编辑

注釋编辑

  1. ^ 1.0 1.1 這是替代廠商製作的MEGA 2560 R3的相容板[9]

参考資料编辑

  1. ^ Arduino - Introduction. arduino.cc. 
  2. ^ Justin Lahart. Taking an Open-Source Approach to Hardware. The Wall Street Journal. 27 November 2009 [2014-09-07]. 
  3. ^ ChiuHao Chen. OPEN的力量:ARDUINO開放硬體計畫. [2016-03-06]. 
  4. ^ Arduino的雙胞戰爭:創始團隊的分裂始末. [2016-03-06]. 
  5. ^ M-SHORT. Installing an Arduino Bootloader. [2016-03-06]. 
  6. ^ Arduino Single-Sided Serial Board (version 3). [2016-03-06]. 
  7. ^ Redirect.... smartprj.com. [2016-03-05]. (原始内容存档于2016-03-05). 
  8. ^ Schmidt, M. Arduino: A Quick Start Guide. Pragmatic Bookshelf. January 22, 2011: 201 (英语). 
  9. ^ Arduino - ArduinoBoardMega2560. arduino.cc. 
  10. ^ Arduino breadboard shield: $10 & 10 mins. todbot blog. 
  11. ^ Arduino Shields for Prototyping. tigoe.net. 
  12. ^ Jonathan Oxer. Arduino Shield list. [5 Nov 2013]. 
  13. ^ Arduino Software Release Notes. Arduino Project. [December 7, 2018]. 
  14. ^ Using AVR Studio for Arduino development. Engblaze.com. [2013-01-18]. 
  15. ^ Arduino Software Release Notes. Arduino Project. [May 31, 2013]. 
  16. ^ Using Atmel Studio for Arduino development. Megunolink.com. [2013-01-18]. (原始内容存档于2013-01-28). 
  17. ^ Programming Arduino Getting Started with Sketches. McGraw-Hill. Nov 8, 2011 [2013-03-28]. 

补充資料编辑

  • O'REILLY歐萊禮原文 - Getting Started with Arduino
  • O'REILLY歐萊禮原文繁體中文翻譯書 - 踏進互動科技世界使用Arduino

外部链接编辑