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Arduino

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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+ (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 是一個開源嵌入式硬體平台，用來供使用者製作可互動式的嵌入式專案。此外 Arduino 作為一個開源硬體和開源軟體的公司，同時兼有專案和使用者社群。該公司負責設計和製造Arduino電路板及相關附件。這些產品按照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 專案始於2005年[2]，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感測器、簡單機器人、恆溫器和運動檢測器。

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[3]。

關於[編輯]

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類比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。

軟體編程方面，通常使用C/C++程式語言，官方提供了一個Arduino IDE用開發。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 語言專案的整合開發環境。另外，一些少兒編程教育軟體提供了對 Arduino 的可視化編程。

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[4]。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，如果你重新發佈了參照設計，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[5]。

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，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[6]。
  • 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[7]。
  • 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[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[8]有些 Arduino 硬體則是被官方授權由美國公司 SparkFun Electronics（英語：SparkFun Electronics） 和 Adafruit Industries（英語：Adafruit Industries） 設計。[9]。

  • Arduino硬體範例
  • Arduino Diecimila in Stoicheia

    Arduino Diecimila in Stoicheia

  • Arduino Duemilanove (rev 2009b)

    Arduino Duemilanove (rev 2009b)

  • Arduino UNO

    Arduino UNO

  • Arduino Leonardo

    Arduino Leonardo

  • Arduino Mega

    Arduino Mega

  • Arduino MEGA 2560 R3（正面）[a]

    Arduino MEGA 2560 R3（正面）[a]

  • Arduino MEGA 2560 R3（背面）[a]

    Arduino MEGA 2560 R3（背面）[a]

  • Arduino Nano

    Arduino Nano

  • Arduino Due （ARM Cortex-M3核心）

    Arduino Due
    （ARM Cortex-M3核心）

  • LilyPad Arduino (rev 2007)

    LilyPad Arduino (rev 2007)

  • Arduino Yun

    Arduino Yun

  • Arduino Pro Micro

    Arduino Pro Micro

Shields[編輯]

「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[11][12][13]。

  • 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。

    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。

    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。

    Adafruit馬達Shield擴充版和用於連接馬達的螺絲端子Shield擴充版。

  • 內建一個SD卡插槽，以及實時時鐘晶片的Adafruit數據記錄Shield。

    內建一個SD卡插槽，以及實時時鐘晶片的Adafruit數據記錄Shield。

  • HackARobot結構Shield，專為了Arduino Nano硬體設計以推動馬達和感測器如：陀螺儀和GPS，以及其他的擴充版如：Wifi、藍芽、無線射頻等。

    HackARobot結構Shield，專為了Arduino Nano硬體設計以推動馬達和感測器如：陀螺儀和GPS，以及其他的擴充版如：Wifi、藍芽、無線射頻等。

軟體[編輯]

Arduino Software IDE
編寫於Arduino IDE的簡單入門程式「閃燈（Blink）」的螢幕截圖
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
程式語言Java、C 和 C++
作業系統Windows, macOS, Linux
類型整合開發環境
許可協定LGPL或GPL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，Arduino 官方推薦使用整合了 arduino 庫的 C++ 進行編程。

多數 Arduino 電路板上 MCU 的製造商 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[15]和更新的 Atmel Studio[16][17]。

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]

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（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」[18]。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[10]。

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. ^ Severance; Charles. Massimo Banzi: Building Arduino. Computer. 2014, 47 (1): 11–12 [2022-04-12]. （原始內容存檔於2022-04-24）. 
  3. ^ 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）. 
  4. ^ 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）. 
  5. ^ 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）. 
  6. ^ M-SHORT. Installing an Arduino Bootloader. [2016-03-06]. （原始內容存檔於2016-03-08）. 
  7. ^ Arduino Single-Sided Serial Board (version 3). [2016-03-06]. （原始內容存檔於2016-03-10）. 
  8. ^ Redirect.... smartprj.com. [2016-03-05]. （原始內容存檔於2016-03-05）. 
  9. ^ Schmidt, M. Arduino: A Quick Start Guide. Pragmatic Bookshelf. January 22, 2011: 201 （英語）. 
  10. ^ Arduino - ArduinoBoardMega2560. arduino.cc. [2016-03-05]. （原始內容存檔於2016-03-07）. 
  11. ^ Arduino breadboard shield: $10 & 10 mins. todbot blog. [2016-03-05]. （原始內容存檔於2017-09-16）. 
  12. ^ Arduino Shields for Prototyping. tigoe.net. [2016-03-05]. （原始內容存檔於2017-07-02）. 
  13. ^ Jonathan Oxer. Arduino Shield list. [5 Nov 2013]. （原始內容存檔於2016-03-04）. 
  14. ^ Arduino Software Release Notes. Arduino Project. [December 7, 2018]. （原始內容存檔於2020-02-02）. 
  15. ^ Using AVR Studio for Arduino development. Engblaze.com. [2013-01-18]. （原始內容存檔於2012-08-28）. 
  16. ^ Arduino Software Release Notes. Arduino Project. [May 31, 2013]. （原始內容存檔於2020-02-02）. 
  17. ^ Using Atmel Studio for Arduino development. Megunolink.com. [2013-01-18]. （原始內容存檔於2013-01-28）. 
  18. ^ 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]

取自「https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=Arduino&oldid=75033186」