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Arduino

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Arduino是一家制作开源计算机硬件和软件的公司,同时兼有项目和用户社区,他负责设计和制造单板微控制器和微控制器套件,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,也可以作为自己动手(DIY)套件购买。

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输入/输出(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。 微控制器通常使用来自编程语言C和C ++的特征的方言进行编程。 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(IDE)。

Arduino项目始于2003年,作为意大利伊夫雷亚地区交互设计研究所Ivrea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,恒温器和运动检测器。

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1002年至1014年期间伊夫雷亚三国和意大利国王的统治者。[2]

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
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
穩定版本
1.8.5
(2017年9月29日,​8個月前​(2017-09-29[13]
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
網站 arduino.cc
源代码库 github.com/arduino/Arduino

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和更新的Atmel Studio。[14][15]

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」。[16]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。

每一個Arduino程序都必須擁有兩個過程:void setup(){}和void loop(){}。在void setup(){}裡面的代碼在導通電源時會執行一次,然後void loop(){}裡面的代碼會不斷執行。

參考資料[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

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]

参考文献[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. 
  8. ^ Schmidt, M. ["Arduino: A Quick Start Guide"], Pragmatic Bookshelf, January 22, 2011, Pg. 201
  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. [April 9, 2017]. 
  14. ^ Using Atmel Studio for Arduino development. Megunolink.com. [2013-01-18]. (原始内容存档于2013-01-28). 
  15. ^ Using AVR Studio for Arduino development. Engblaze.com. [2013-01-18]. 
  16. ^ Programming Arduino Getting Started with Sketches. McGraw-Hill. Nov 8, 2011 [2013-03-28]. 
引用错误:在<references>标签中name属性为“AutoF7-37”的参考文献没有在文中使用

外部链接[编辑]