本頁使用了標題或全文手工轉換

Arduino

維基百科,自由的百科全書
跳至導覽 跳至搜尋
Arduino
Arduino Logo.svg
Arduino Uno - R3.jpg
研發商arduino.cc
製造商許多
類型Single-board microcontroller
作業系統None
中央處理器Atmel AVR (8-bit),
ARM Cortex-M0+英語ARM Cortex-M0+ (32-bit),
ARM Cortex-M3 (32-bit),
Intel Quark英語Intel Quark (x86) (32-bit)
記憶體(RAM)SRAM
硬碟儲存空間Flash, EEPROM
網站www.arduino.cc 編輯維基數據鏈結

Arduino是一家製作開源硬體開源軟體的公司,同時兼有專案和使用者社群,該公司負責設計和製造單板微控制器微控制器套件,用於構建數位裝置和互動式物件,以便在物理和數位世界中感知和控制物件。該專案的產品是按照GNU寬通用公共許可證(LGPL)或GNU通用公共許可證(GPL)[1]許可的開源硬體和軟體分發的,Arduino允許任何人製造Arduino板和軟體分發。 Arduino板可以以預裝的形式商業銷售,也可以作為DIY套件購買。

Arduino電路板設計使用各種微處理器和控制器。這些電路板配有一組數字和類比I/O引腳,可以連接各種擴充板或麵包板(封鎖板)和其他電路。這些電路板具有串列埠,包括某些型號上的通用串列匯流排(USB),也用於從個人電腦載入程式。微控制器通常使用C/C++程式語言。除了使用傳統的編譯工具鏈之外,Arduino專案還提供了一個基於Processing語言專案的整合式開發環境

Arduino專案始於2003年,作為義大利伊夫雷亞地區伊夫雷亞互動設計研究所的學生專案,目的是為新手和專業人員提供一種低成本且簡單的方法,以建立使用感測器與環境相互作用的裝置執行器。適用於初學者愛好者的此類裝置的常見範例包括簡單機器人恆溫器運動檢測器

Arduino這個名字來自義大利伊夫雷亞的一家酒吧,該專案的一些創始人過去常常會去這家酒吧。 酒吧以伊夫雷亞的Arduin(Arduin of Ivrea)命名,他是伊夫雷亞邊疆伯爵,也是1002年至1014年期間的義大利國王[2]

關於[編輯]

使用 Atmel AVR 單片機,採用開源的軟硬體平台,構建於開源 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[編輯]

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程式語言。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。保持設計的開放原始碼理念,因為著作權法可以監管開源軟體,卻很難用在硬體上,他們決定採用創用CC許可[3]創用CC是為保護開放著作權行為而出現的類似GPL的一種許可(license)。在創用CC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,如果你重新發布了參照設計,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創用CC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[編輯]

  • 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。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[編輯]

官方硬體[編輯]

原始的Arduino硬體是從一間義大利公司Smart Projects製造[7]有些Arduino硬體則是被官方授權由美國公司SparkFun Electronics英語SparkFun ElectronicsAdafruit Industries英語Adafruit Industries設計。[8]

Shields[編輯]

「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[編輯]

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
1.8.8
(2018年12月7日,​2年前​(2018-12-07[13]
原始碼庫 編輯維基數據鏈結
程式語言Java, C and C++
作業系統Windows, macOS, Linux
類型整合開發環境
許可協定LGPLGPL授權
網站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[編輯]

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英語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英語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[編輯]

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語言[編輯]

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式類似,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。

相關裝置名稱[編輯]

參見[編輯]

注釋[編輯]

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

參考資料[編輯]

  1. ^ Arduino - Introduction. arduino.cc. [2018-05-28]. (原始內容存檔於2017-08-29). 
  2. ^ Justin Lahart. Taking an Open-Source Approach to Hardware. The Wall Street Journal. 27 November 2009 [2014-09-07]. (原始內容存檔於2014-12-20). 
  3. ^ ChiuHao Chen. OPEN的力量:ARDUINO開放硬體計畫. [2016-03-06]. (原始內容存檔於2016-03-10). 
  4. ^ Arduino的雙胞戰爭:創始團隊的分裂始末. [2016-03-06]. (原始內容存檔於2016-03-04). 
  5. ^ M-SHORT. Installing an Arduino Bootloader. [2016-03-06]. (原始內容存檔於2016-03-08). 
  6. ^ Arduino Single-Sided Serial Board (version 3). [2016-03-06]. (原始內容存檔於2016-03-10). 
  7. ^ Redirect.... smartprj.com. [2016-03-05]. (原始內容存檔於2016-03-05). 
  8. ^ Schmidt, M. Arduino: A Quick Start Guide. Pragmatic Bookshelf. January 22, 2011: 201 (英語). 
  9. ^ Arduino - ArduinoBoardMega2560. arduino.cc. [2016-03-05]. (原始內容存檔於2016-03-07). 
  10. ^ Arduino breadboard shield: $10 & 10 mins. todbot blog. [2016-03-05]. (原始內容存檔於2017-09-16). 
  11. ^ Arduino Shields for Prototyping. tigoe.net. [2016-03-05]. (原始內容存檔於2017-07-02). 
  12. ^ Jonathan Oxer. Arduino Shield list. [5 Nov 2013]. (原始內容存檔於2016-03-04). 
  13. ^ Arduino Software Release Notes. Arduino Project. [December 7, 2018]. (原始內容存檔於2020-02-02). 
  14. ^ Using AVR Studio for Arduino development. Engblaze.com. [2013-01-18]. (原始內容存檔於2012-08-28). 
  15. ^ Arduino Software Release Notes. Arduino Project. [May 31, 2013]. (原始內容存檔於2020-02-02). 
  16. ^ Using Atmel Studio for Arduino development. Megunolink.com. [2013-01-18]. (原始內容存檔於2013-01-28). 
  17. ^ Programming Arduino Getting Started with Sketches. McGraw-Hill. Nov 8, 2011 [2013-03-28]. (原始內容存檔於2019-09-19). 

補充資料[編輯]

  • 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.

外部連結[編輯]