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Arduino物联网嵌入式终端开发平台介绍

2016-07-27 11:37:52

Arduino,源自意大利语,译为“强壮的朋友”。它是开源电子原型设计、开发和控制的平台,包含软件(arduino IDE)、硬件(各种型号的arduino板)和各类周边硬件去兼容这个平台,这些硬件通常带有兼容Arduino控制器的函数库。就其本质而言,Arduino是一个易用度高、扩展性强的微控制器主板(MCU)平台。

Arduino,一个资源扩展性与艺术体验感并存共生的平台

Arduino的构建思想是用C++将硬件抽象成类库,使几乎所有的功能都具有了上层库调用,通过把电子部分包装成黑箱,透明掉了大部分与硬件相关的操作,只剩下软件部分,并且软件模块化设计完善。也就是说,许多传感器都会提供一个库文件,编程只需调用函数即可。经过封装的函数和大量的传感器函数库,对于原本就熟悉程序的而不熟悉微机原理的人来说,使用起来就会容易很多。Arduino简单的输入输出接口和控制命令简化了元器件的控制,使工程师得以迅速将电子控制应用到其它领域中。Arduino实现了程序员跟硬件的直接交互,同时也打造了物理计算的设计理念。

Arduino,一个资源扩展性与艺术体验感并存共生的平台

Arduino是基于AVR mcu的开源硬件系统,有着丰富的库文件。Arduino 团队开发了大量的基础库,并且它有不成文的规定,就是一旦设计了一款Arduino兼容的传感器或者执行器,那么必须为其写好相应的库函数以便于使用者调用。因此现在的Arduino拥有几乎任何单片机都难以比拟的函数库,并且各种传感器都具有惊人的通用性。在Arduino体系下,几乎每款控制器都能兼容。

同时,Arduino作为一个优秀的硬件开发平台,支持多种MCU。Arduino本身是输入输出微控硬件或母板,有很多第三方厂家研发各式各样的组模,用家只须按需要连接。也就是说,Arduino具有超强的扩展性,它采用的mcu性能并不强,但拥有各种各样的模块,通过加叠,组合变幻出无限可能。

Arduino,一个资源扩展性与艺术体验感并存共生的平台

Arduino具有跨平台性质支持多操作系统,可以在Windows、Macintosh、linux三大主流操作系统上运行。它采用Processing/Wiring集成开发环境。对Arduino的编程,是利用 Arduino编程语言 (基于Wiring语言开发)和Arduino开发环境(基于 Processing)来实现的。Arduino的IDE界面基于开放源代码,可以免费下载使用,它是使用processing IDE,setup、loop的设计,也是来自于processing。processing很强大,可以用来开发软件,其本质是java的分支,可以兼容Android和python的程序。同时,Arduino也可以借鉴和使用图形化的编程语言,比如scratch的ardublock和DFRobot推出的mind+等。

Arduino,一个资源扩展性与艺术体验感并存共生的平台

Arduino,一个资源扩展性与艺术体验感并存共生的平台

Arduino的成功根源于它的生态系统。开放和分享,是开源硬件的精髓。Arduino技术架构灵活规范,有扩展性。它的硬件原理图、电路图、BOM、PCB数据和IDE软件及核心库文件都是开源的,其底层的驱动通常也是通过开源软件来实现。开源硬件属于开源文化的一部分,强大的社区建设和统一的社群精神,为Arduino带来了丰富多样的社区资源与和谐而有张力的生态构建。

在电子爱好者进行产品制作和艺术家进行作品设计过程中,Arduino是一个很重要的工具和平台,它适合于制作产品原型。Arduino上运行着Arduino固件程序——这是一组核心基础软件,允许Adruino通过USB同电脑通讯,并能使用到电脑上的所有特性。但它的mcu能力有限,接口也不多,限制了工业应用领域的范围和力度。然而Arduino胜在开发更加迅速,各种扩展板和lib更多,和其他程序的通讯也没什么障碍,借由它可以快速开发出系统原型机器或一些demo,然后重新设计硬件并进行代码优化以进行产品开发。另外,国外很多大学授课也有使用Arduino实验的先例。麻省理工开发了ROS操作系统,可以支持Arduino。还有团队完成了FreeRtos在Arduino上的移植。

Arduino也很重视设计互动的体验感,力求探索科技之美以及人类对科技体验的创作性。在交互艺术作品设计方面,它提倡模块化、标准化与接口化,在降低开发门槛和成本并且提高开发效率的同时,Arduino追求想象力和创造力的自由表达,可以让设计师将智慧聚焦和倾注在自主设计的世界中去,使用Arduino的黑魔法将自己流光溢彩的创意变为触手可及的现实。

Arduino,一个资源扩展性与艺术体验感并存共生的平台

Arduino,一个资源扩展性与艺术体验感并存共生的平台

Arduino将硬件变成软件,让硬件成为了一个类库,使得软件之手可以操控物理世界中的一切。行走其中,人类智慧得以从主观理性变为现实理性,同时,现实理性也可以被人类在主观理性的维度中重新得以认知和建构。从这个程度和意义上而言,或许Arduino搭造的不只是一个开源硬件的框架和平台,更为重要的是,它构建了一个人类认知与实现的生态,一个世界本源的视角。

Arduino,一个资源扩展性与艺术体验感并存共生的平台

 

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