在2000年代初期,原型電子產品要麼昂貴,要麼複雜,或者兩者兼而有之。這給Ivrea交互設計學院的Massimo Banzi和他的學生帶來了麻煩,因為他們負擔不起在當時市面上價格為100美元的BASIC Stamp微控制器。因此,基於他的一個學生Hernando Barragá的工作,Banzi和他的同事開始著手致力於製造一個可以更容易構建電子產品的廉價平台。
該團隊在Barragá的Wiring平台上進行構建,該平台由一個印刷電路板、一個ATmega168微控制器和一個基於Processing的IDE組成。Banzi的團隊對該項目進行了拆解,並且添加了對於更便宜的ATmega8微控制器的支持部件,以使其價格降低至他們的目標價格:更低廉的30美元。
在這個價位的助力下,Arduino(該開發板的命名源於Banzi和他的團隊經常光顧的酒吧名稱)被推向了DIY電子製造的強勢市場中,就像它如今所扮演的角色那樣。雖然較新的Arduino Uno Rev3使用了更強大的ATmega328p微控制器,但是它的價格仍然保持在30美元以下,這樣的話愛好者、學生和企業家都能夠有機會學習、構建和編碼自訂電子設備,而無需花費大量的金錢。
自從第一塊開發板問世以來,DIY社區提供了多種關於該平台的修訂、添加和擴展專案。其中包括Arduino Nano(尺寸只有Uno一半的變體,專為小尺寸電子產品而設計)、Uno Wi-Fi(內置無線連接),以及一系列用於添加額外功能(如更多記憶體和存儲空間, 乙太網連接, 或電機控制)的“擴展板”。
對於不熟悉的人來說,開發板所涉及的知識可能令人生畏,但是我們在這裡將只介紹有關Arduino的基礎知識:Arduino的變體、如何使用擴展板來添加一個新的功能、以及開啟項目時所需的套件。
Arduino Uno是大多數Arduino設備的源主機板或者所連接主機板中的主要電路。它基於ATmega328P微控制器,具有16個數位輸入/輸出引腳,其中6個可用作脈寬調製輸出,也就是說這些引腳可以輸出可變功率,就像模擬輸出那樣。這對於LED的亮度控制很有用。
它還配備了6個模擬輸入、一個16MHz陶瓷諧振器(用於同步時鐘信號)、一個USB埠和一個電源插孔。使用一根USB電纜,您就可以將Uno連接到您的IDE上,然後開始在開發板上編寫和運行自己的軟體了,就是這麼簡單。有了電源插孔,您就可以在離開電腦後選擇另一種方式為您的專案供電,但是這在剛開始的時候不是必須的,所以其實入門門檻很低。
包括Arduino Nano在內的許多其他電子開發板都使用可焊引腳孔,但是Uno上的引腳被設計為可以移除和多次連接電線,因為這對一個最終產品的設計來說是必要的。如果您從來沒有使用過Arduino,那麼需要瞭解的是入門套件 不僅會帶有Uno開發板,還附帶有一系列LED、感測器、電容器和各種長度的電線。這些元件會在不同的專案中重複使用,而Uno本身足夠便宜,所以每次當您開始一個新專案都相對容易。
Arduino平台讓您可以根據自己的特定需求來定制電子產品,例如讓貓遠離櫃檯的自動噴霧瓶,或者用於車庫門的指紋感測器。這些特殊需求意味著Uno不會是一塊通用於任何項目的開發板,所以Arduino提供了一些可選的變體,來滿足您的需求。
例如,Arduino Nano是一塊尺寸更小的開發板,會佔用極小的空間。它大約只有信用卡大小的一半,並且透過一個迷你USB插頭供電,所以可以輕鬆地將其嵌入到一個半高顯卡小型機箱中。與之類似的Arduino Micro使用了與許多Android智慧手機相同的標準微USB線纜,可以輕鬆連接到電腦,或者為您已經完成的項目找到可用的電源。
還有許多其他變體,包括支持更複雜的智慧物聯網應用的32位Arduino Zero、內置Wi-Fi連接的Uno Wi-Fi,或者帶有54個數位引腳、16個類比引腳以及4個序列埠,可用於更複雜項目的Arduino Mega。隨著您對可以使用Arduino製作的項目類型瞭解得越來越多,您將能夠找到最適合於特定專案的開發板版本。
Arduino術語中的“擴展板”是一種添加了Arduino之前沒有的新功能的附件板。為了維持低成本,基本的Arduino Uno及其大多數變體不具備Wi-Fi、藍牙、乙太埠或電機控制等功能。並不是所有的專案都需要這些功能,所以讓您只購買自己所需要的是很好的想法。
而擴展板是獨立存在的,可以在基板上堆疊附件以快速擴展Arduino的功能。例如,電機擴展板可以讓您控制繼電器、螺線管、直流和步進電機。您甚至可以獲取帶有開放式原型網格的原型擴展板,使用該板您可以構建自訂電路,並將其像其他任何擴展板一樣直接與Arduino項目連接。
由於Arduino是一個開放平台,因此有大量協力廠商擴展板可以為您的Arduino添加多種功能,包括播放音樂、使用相機、連接顯示器等等。無論您是想設計熱門的智慧家居小工具,為客戶構建完美的定制設備,還是構建自己的體感音樂設備以瞭解其工作原理,Arduino和其擴展板都會非常適用於您的項目。