創客關鍵詞-2-Arduino

認識Arduino

Arduino是一款上手容易但功能強大的開源電子原型平臺,主要包括硬件部分(各種型號的arduino板)和軟件部分(arduino IDE),通過軟、硬件交互完成設計者想要的特定功能.
硬件.png
Arduino板是已經集成各種電子元件后的主板,也是實驗的主要平臺,其中封裝好的各種接口便于與外部傳感器、控制器相連;arduino IDE則是使用類似Java、C等開發語言的基于Wiring的開發語言和基于Processing的開發環境,在計算機中輸入代碼并上傳至arduino板即可完成特定功能而不需要太多的單片機基礎和編程基礎,也可以使用arduino與計算機中的其他軟件進行通信。
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發展簡史

從Arduino UNO歷代版本演化看其發展簡史

第一版.png
第一個Arduino板,采用單面PCB板,程序下載接口采用DB9接口,元器件采用直插封裝。用現在的眼光來看,這一版的美觀度很差,但是把Arduino的整個框架定義好了,包括Arduino引腳排列和分配,用串口通過Bootloader引導程序來下載程序代碼,軟件上封裝了常用模塊的庫,奠定了Arduino的接口標準和發展方向。
第二版.png
第二版,采用了雙面PCB板,阻焊油墨采用了藍色,板子外形比第一版做了一些變化,定位孔也重新調整了位置,外觀更好看,奠定了后面好幾年的Arduino電路板風格。
第三版.png
第三版的Arduino Extreme 采用了USB接口和USB轉TTL芯片,讓后面新出的不帶DB9接口的電腦,通過USB就可以下載程序。另外元器件開始采用表貼元件,體積減小也適合機器大批量加工。
第四版.png
第四版的Arduino NG把串口芯片換成了性能和質量最好的FTDI公司的FT232RL芯片,另外增加了一個LED指示燈和D13腳相連,讓用戶拿到電路板,下載一個LED閃爍程序,不用接外圍電路就能看到現象,非常方便。
第五版.png
第五版的Arduino Diecimila比上一版最大的改進是增加了軟件復位功能,用戶不再需要下載完程序后手動去按下復位按鈕。USB端增加了保險絲,防止不當操作短路時,燒壞電腦USB接口。用了一個低壓差的穩壓芯片替換了原來的芯片,可以讓電池供電。另外增加了3.3V的穩壓芯片,可以讓Arduino和3.3V模塊連接。
第六版.png
2009年,第六版的Arduino Duemilanova 相比上一版增加了電源自動切換功能,當USB和DC接口同時供電時,會自動切斷USB端的供電。另外把原先 ATmega168單片機換成ATmega328p,內存和Flash容量都翻倍,可以讓Arduino運行更大的程序。
第六版2.png
2012,第六版的Arduino UNO發布,把串口芯片換成了 ATMega8U2,為了能讓設備管理器里顯示Arduino。這個改動至少對國內用戶來說帶來了經常會驅動安裝失敗之類的問題。導致這個驅動安裝失敗的原因是國內的操作系統不是正版,大部分盜版Ghost系統都精簡過,導致文件丟失。所以現在能看到很多國內廠商,稍微重視一點客戶體驗的基本把串口芯片換成了CH340。
7.png
2013年,這個時候國內淘寶上基本都是山寨UNO,價格低至十幾元,但是質量參差不齊。第三代Arduino UNO板,把油墨換成了特制的一種油墨,可以用來區分盜版,發布了Arduino LOGO的產權,其它公司生產同類型的電路板不能用相同的LOGO。Arduino開始注重品牌管理。
另外增加了一些Arduino端口,用來更好的適配各種類型的擴展版。
2015年,Arduino在深圳Maker Faier上發布了Genuino,開啟了雙品牌戰略來抗擊山寨。有幸用我的破英語和板子大叔交流了當時做的一款產品。
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Genuino又用了一種重新調制的油墨,同時排針母座側面,印上了引腳名字,方便用戶插杜邦線時不會看錯,非常友好。

性能指標

控制板.png
電路板上安裝了一個微控制器、一個USB接口、一個直流電源插口、許多輸入輸出線路(以后會詳細介紹)還有許多用來顯示狀態的LED和其他一些雜七雜八的部件。圖中的這塊Arduino的型號是Uno,它使用ATMega328微控制器除了Uno還有許多尺寸大一些、小一些的,型號舊的、新的不同的Arduino控制板。他們之間的區別在于物理尺寸、接口類型、可用的代碼和內存空間大小等等。總結一下 – 使用Arduino,你能夠連接不同形式的輸入輸出設備,創建一個程序來處理和響應輸入輸出。例如,你可以制作一個溫度報警器 – 當你的房間的溫度超過了你所設定的值時,讓Arduino發出聲音警報。輸入設備包括:按鈕、開關、運動傳感器、溫度傳感器、光線傳感器、氣體傳感器(!)、旋鈕/撥盤(比如音量旋鈕)、無線數據接收設備等等。輸出設備包括:燈光、聲音發生器、馬達、泵、其他電路、液晶顯示屏等等。
概要

微控制器 ATmega328P
工作電壓 5V
輸入電壓(推薦) 7-12V
輸入電壓(范圍) 6-20V
數字I/O引腳 14 (其中6路作為PWM輸出)
模擬輸入引腳 6
I/O腳直流電流 20 mA(最大40mA)
3.3V腳直流電流 50 mA
Flash Memory 32 KB(ATmega328P,其中0.5 KB 用于bootloader)
SRAM 2 KB (ATmega328P)
EEPROM 1 KB (ATmega328P)
時鐘頻率 16 MHz

入門書籍

推薦書籍.jpg
《Arduino從基礎到實踐》用50個項目來介紹Arduino的應用,從基礎的輸入輸出項目逐漸進入較高級的話題,比如Arduino與互聯網的連接等。每一個項目都由完整的硬件方案和軟件程序組成,讀者無須再翻閱其他書籍即可完成本書中的各種電子制作項目。
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