15年,Arduino及其追随者已经把我们带到了发展深远之处

胡薇 发表于 2018-06-13 10:57:54 收藏 已收藏
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15年,Arduino及其追随者已经把我们带到了发展深远之处

胡薇 发表于 2018-06-13 10:57:54

技术的核心和灵魂就在于工程开发。无论多么先进或攸关科学,只有透过对人们有益的解决方案才能显现出来。我喜欢用“树在林中倒下”(tree falls)的比喻来看这件事情,因为树倒下时,几乎震聋了森林中的每一只动物,但如果没有人听见,也就不会有人知道或在乎它。同样地,如果一项技术无法用于打造出解决方案,它就称不上是一项工程技术。

这就是为什么在此提到Arduino及其重要性的原因。这款小型的开放源码(open source)设备创造了一个新的市场空间,同时赋予其他的现有和新兴设备更强大的能力。Arduino Project的名称源于意大利Ivrea的一家酒吧(工程开发通常和饮酒脱离不了关系——不然,还有哪里能找到免费餐巾纸?),最初是由Ivrea互动设计学院(Interaction Design Institute Ivrea)的一群学生开始,他们的初衷在于打造一款简单的计算机,让无论是不是工程社群的产品设计人员都能用于自动化其设计项目。

正是这种对于工程社群“内外兼顾”的开放精神彻底改变了产业。在Arduino之前,找不到低成本、相对简单的方法来嵌入电子产品。如果你需要一款感测监测器,你必须从头开始设计。业余爱好者可以在一般电子爱好区购买完成的子系统,但是如果想要自行打造或突发奇想地进行创新,并没有任何立即可用的通用解决方案。

自从2003年发布以来(顺便说一下,今年是第15周年了),Arduino也激励了多家仿效者和竞争对手,并进一步突显其于所创造的新市场之领导地位。当然,它其中的一些技术还有待改进,但其开放源码的本质意味着设计社群的热衷成员(包括制造商和专业工程师)总能带来新的发展。

为了纪念‘Arduino Day’,电子工程师Cabe Atwell在e络盟(element14)互动社群贴文表示,现在最适合为这款最受欢迎的开发板制作一个带有15支蜡烛的“蛋糕”了。每一根闪烁的蜡烛都可以像吹熄普通蜡烛一样。制作这样的项目并不难,只需几个小时即可完成。

为庆祝Arduino Day 15周年打造的蛋糕

Arduino能增强设计的另一个例子来自澳洲西澳大学(University of Western Australia)的学生团队。团队成员Jess Armstrong、Ray Barker和Geoffrey Channon称其计划为Spysea,可部署于海军舰艇上,实时监控来自摄影机馈送和其他传感器输入。Spysea采用19mm PVC管线连接至摄影机和导航传感器相结合,使用Arduino作为无人机的主控制器,并连接至指南针、距离传感器、摄影机以及马达和转向系统。

Spysea以Arduino作为无人机的主控制器,为海军舰艇提供实时监控功能

由于Arduino是一个开源的解决方案集,所以有很多的Arduino类型以及可进一步增强其功能的周边设备系统。从完全业余的组织到最尖端的电子开发人员,都能找到一款适合的Arduino。

你可以花不到20美元买到许多的计算机。Arduino Uno微控制器(MCU)板以ATmega328为基础,支持14个数字I/O接脚——其中6个可用于作为脉冲宽度调变(PWM)输出,6个用于模拟输入,以及16MHz陶瓷谐振器、USB和ICSP接头。Uno与旧设计不同之处在于它未使用FTDI USB至串行驱动器芯片。相反地,它支持编程为USB至串行转换器的ATmega16U2,并配备16MHz频率速度和32kB闪存。该开发板可提供DIP或SMT版本。

Arduino Uno

英飞凌科技(Infineon Technologies)提供的直流(DC)马达控制扩展板,是Arduino拥有各种可用周边设备资源的另一个例子。该扩展板是兼容于Arduino的大电流马达控制板系列之一,能够驱动两个单向半桥配置或一个双向H桥配置的DC马达。整合的驱动器IC透过逻辑电平输入连接到MCU,并支持透过电流检测进行诊断、转换速率调整、停滞时间产生以及对于过温、欠压、过电流和短路的保护。

英飞凌DC马达控制扩展板

除了已经累积一长串的Arduino插件清单外,Adafruit将其PN532分线板变成了支持13.56-MHz RFID或NFC应用的两用扩展板。PN532芯片组可以读取和写入卷标和卡片、与手机进行通讯以进行支付处理等功能,而且还可以像近场通讯(NFC)卷标一样运作。

Adafruit扩展板主要透过13.56MHz技术支持大约10公分的通讯范围,并使用I2C(默认)或SPI通讯协议。其中包含中断功能,因此您不必坐在那里“轮询”芯片,询问是否找到了目标卷标,因为当卡片、电话或其他兼容设备位于范围内时,将会拉低接脚。

基于短距离通讯技术的NFC/RFID扩展板

DFRobot Wi-Fi扩展板支持AP + STA双重模式,并可使用手机或平板电脑连接到路由器网络以进行登录。采用动态电源管理可实现小于80μA的待机功耗,平均功耗约8mA,峰值功耗为200毫安(mA)。

DFRobot Wi-Fi扩展板

它可支持从UART (TTL)到IEEE 802.11b/g/n无线通信,以实现更高的传输速度、更广泛的覆盖范围、更强大的兼容性,以及较先前版本更高的可靠度,任何内建UART的设备均可轻松设置无线网络,并实现远程管理与控制。

在接口方面,显示器对于良好的设计至关重要。尽管Arduino是主流平台,但这并不表示你一定得在数量有限的解决方案中进行选择。赛普拉斯半导体(Cypress Semiconductor)的CY8CKIT-028-EPD E-ink扩展板整合了超低功耗的E-ink显示器、传感器和麦克风,为Arduino提供下一代的电子纸功能,

其特点包括一个2.7吋的E-ink显示器;动作传感器、温度传感器和PDM麦克风。E-ink Display扩展板采用Arduino Uno接脚布局,使该扩展板能与Cypress基于PSoC 4和PSoC 6 MCU的Pioneer Kits套件搭配使用。

当然,在用户接口(UI)的另一面是输入,包括像TinySine Electronics这样的公司可提供诸如MPR121 IC触控垫扩展板等解决方案。

尽管目前只是第15周年,Arduino及其追随者已经把我们带到了发展深远之处。下一代Arduino将会如何发展?还将催生出哪些有趣的自造者设计?设计人员将如何把它应用在我们创造的下一代技术中?观察Arduino的后续发展将会是一件有趣的事情。

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