
Arduino
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![]() | |
![]() Arduino Uno SMD R3 | |
研發商 | arduino.cc |
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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 (x86) (32-bit) |
記憶體(RAM) | SRAM |
硬碟儲存空間 | Flash, EEPROM |
網站 | www![]() |
Arduino是一家製作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單板微控制器和微控制器套件,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[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和Adafruit Industries設計。[8]。
- Arduino硬體範例
Arduino MEGA 2560 R3(正面)[a]
Arduino MEGA 2560 R3(背面)[a]
Arduino Due
(ARM Cortex-M3核心)
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]。
- Arduino shields擴充版範例
軟體[編輯]
![]() 編寫於Arduino IDE上簡單的入門程式「Blink」的螢幕截圖 | |
開發者 | Arduino Software |
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穩定版本 | 1.8.8 (2018年12月7日[13]) |
原始碼庫 | ![]() |
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 | 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。
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。
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() 與 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:
- 引入標頭檔:例如
#include <myLibrary.h>
或#include "myLibrary.h"
- 定義常數:例如
#define PI 3.14159
- 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]
- BASIC Stamp
- OOPic
- PICAXE
- Parallax Propeller
- ARM express
- Fritzing
- Gumstix
- ioBridge
- Make Controller Kit
- Minibloq
- 樹莓派 - 單板機電腦
- Simplecortex
參見[編輯]
注釋[編輯]
參考資料[編輯]
- ^ Arduino - Introduction. arduino.cc. [2018-05-28]. (原始內容存檔於2017-08-29).
- ^ 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).
- ^ 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).
- ^ 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).
- ^ M-SHORT. Installing an Arduino Bootloader. [2016-03-06]. (原始內容存檔於2016-03-08).
- ^ Arduino Single-Sided Serial Board (version 3). [2016-03-06]. (原始內容存檔於2016-03-10).
- ^ Redirect.... smartprj.com. [2016-03-05]. (原始內容存檔於2016-03-05).
- ^ Schmidt, M. Arduino: A Quick Start Guide. Pragmatic Bookshelf. January 22, 2011: 201 (英語).
- ^ Arduino - ArduinoBoardMega2560. arduino.cc. [2016-03-05]. (原始內容存檔於2016-03-07).
- ^ Arduino breadboard shield: $10 & 10 mins. todbot blog. [2016-03-05]. (原始內容存檔於2017-09-16).
- ^ Arduino Shields for Prototyping. tigoe.net. [2016-03-05]. (原始內容存檔於2017-07-02).
- ^ Jonathan Oxer. Arduino Shield list. [5 Nov 2013]. (原始內容存檔於2016-03-04).
- ^ Arduino Software Release Notes. Arduino Project. [December 7, 2018]. (原始內容存檔於2020-02-02).
- ^ Using AVR Studio for Arduino development. Engblaze.com. [2013-01-18]. (原始內容存檔於2012-08-28).
- ^ Arduino Software Release Notes. Arduino Project. [May 31, 2013]. (原始內容存檔於2020-02-02).
- ^ Using Atmel Studio for Arduino development. Megunolink.com. [2013-01-18]. (原始內容存檔於2013-01-28).
- ^ 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]
- Arduino頁面存檔備份,存於網際網路檔案館
- Make Magazine article on the Arduino
- "Wiring" software project: http://wiring.org.co/頁面存檔備份,存於網際網路檔案館
- Flickr上有關Arduino的圖片頁面存檔備份,存於網際網路檔案館
- Arduino tutorial頁面存檔備份,存於網際網路檔案館 – 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頁面存檔備份,存於網際網路檔案館:"Getting Started" pages and sequenced programming tutorials, with help on hardware.
- Wired article about open source hardware, focusing on Arduino頁面存檔備份,存於網際網路檔案館
- 新竹交通大學毛先生的資料頁面存檔備份,存於網際網路檔案館
- Freeduino索引
- 自製USB AVR燒錄器頁面存檔備份,存於網際網路檔案館
- Arduino: Robotics for beginners (Spanish with English subtitles)頁面存檔備份,存於網際網路檔案館
- Arduino tutorial – in portuguese, but with source codes and videos.
- Cooper Maa的Arduino筆記頁面存檔備份,存於網際網路檔案館
- Arduino中文教程-Arduino中文社群頁面存檔備份,存於網際網路檔案館
- Arduino中文教程
- 柯博文老師的arduino教學頁面存檔備份,存於網際網路檔案館