Arduino簡介
問:Arduino是什麼?
答:Arduino是個open-source electronics prototyping platform,含有容易使用、擴充性強的硬體與軟體,提供給藝術家、設計師、業餘愛好者、任何有興趣的人,建立打造互動式的科技藝術裝置作品。
問:啥,open-source electronics prototyping platform是什麼鬼?
答:所謂open-source開放源碼,意思是說Arduino的硬體電路設計圖是開放的,軟體原始碼也都是開放的;electronics代表說創作物是要吃電的;prototyping platform表示運用這套平台可以快速地建構出原型,打造產品。
Arduino的logo。
問:那可以打造什麼產品呢?
答:這就要看你的想像力了。
譬如說可用來人貓互動,只要貓咪跳上專用座椅上,配合Arduino-Android裝置,就會自動在Twitter發訊息,或拍照貼上Facebook。
譬如說手機遙控車。
譬如說超聲波距離感應器。
譬如說機器人。
譬如說療癒系的電子寵物Gamma羊。
問:哦,很不錯嘛,講點Arduino的歷史吧?
答:於2005年,Arduino計畫正式啟動,發源地是義大利北方的Ivrea鎮。在2005那個時候,發起人Massimo Banzi與David Cuartielles覺得市面上可用的素材與零件太過昂貴,學生負擔不起,於是想要打造便宜好用的電子原型平台,這才萌芽了Arduino這樣的想法。
若對緣起與歷史有興趣的人,可以看看這支記錄片Arduino: The Documentary (2010)。
問:Arduino?什麼意思啊?怎麼念?
答: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。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,並管理周邊的開放原始碼專題與社群。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。
問:好,那要怎麼開始玩呢?
答:你需要硬體部分與軟體部分。
問:硬體部分呢?
答:你可以買現成的板子或是自己組裝。
初學者大概都是購買現成的,根據Arduino官方網站所寫,台灣地區具有官方合法授權的代理商為藝科資訊 Aroboto Studio、PlayRobot 飆機器人/普特企業有限公司、iCshop (台灣)電子零件,電子材料,當然啦,還有別的商家,到網路上搜尋一下可找到不少,拍賣網站上也有,甚至也可以到國外網站去買。
購買時要注意的是:價格、出貨速度、退換貨的機制。
從2005年以來,Arduino官方已經出了不少版本的板子,那該買哪一塊呢?以目前來講,以Arduino Uno與Arduino Mega 2560為主,Uno是基本款,而Mega 2560搭配了更強的微控制器(價格也較高)。
(2012.05.28更新,新的板子Arduino Leonardo出來囉,更強更便宜。兩塊開發板的差異,請看Arduino:Leonardo與Uno的差異比較)
Arduino Uno
官方還有其他板本的板子,各有其不同特色,有的加入藍牙傳輸能力,有的尺寸很迷你,有的弄成圓形、適用於打造穿配在衣服上的產品。
除了官方的Arduino板子外,因為板子的電路設計圖是開放的,很多人、廠商也相繼推出各種「Arduino相容板」,譬如Seeeduino、Sippino、USBDroid、等等,詳細列表可看這篇。每塊相容板都有它特別的地方,尺寸特別小、低耗電、網路連線、藍牙、等等。
例:Sippino這塊相容板,輸出針腳都弄在同一邊,適合插在麵包板上。
當然啦,因為板子的電路設計圖是開放的,你也可以買零件材料自己拼湊。自己組裝可以得到成就感,也能更進一步了解板子,網路上有某些人是自己組裝板子的,並且加入自己的設計與新功能!
在麵包板上組裝Arduino板。
問:軟體部分呢?
答:需要開發環境、編譯器、連結器、開發工具鏈、燒錄程式、板子與電腦連接所需要的驅動程式、等等等等,這些通通都已經準備好、打包好了,到Arduino官方網站的下載頁面即可下載,可在Windows、Mac OS X、Linux上運行。
Arduino軟體開發環境的畫面
問:什麼是"shield"?
答:這應該算是Arduino的術語吧,中文大概叫做擴充板或擴展板,插在主板上以加入其他功能,也可以被稱為"daughterboard"或"add-on module"。
譬如說:官方的Arduino Ethernet Shield加入以太網路的連線能力,SparkFun的BlueSMiRF加入藍牙連線能力,另外還有各種驅動馬達的擴展板,等等。完整列表可看這裡,真是琳琅滿目啊,有感測光線的、感測聲音的、等等。
例,Arduino官方的Wireless SD Shield,有XBee無線傳輸能力與SD卡插槽。
例,這是一塊Arduino板子插上Ethernet Shield後的樣子。
問:什麼是"sketch"?
答:這應該算是Arduino的術語吧,中文大概叫做程式碼或草稿碼,其實就是"程式"就對啦。
問:什麼是Open Accessory、ADK?
答:Open Accessory是一項標準,Google在2011年的開發者大會所發表,這是為Android裝置打造硬體配件、周邊商品的標準,ADK提供的參考硬體就是基於Arduino的板子。而ADK是Android Open Accessory Development Kit,也就是各種API啦,Android端與Arduino端互相溝通的機制。更詳細的介紹可以看這篇。
相對應地,Arduino官方也推出一塊Arduino ADK板子。
(Android與Arduino不要搞混了喔。)
問:總結一下吧?
答:有興趣的話,買塊Arduino板子(不知道哪一塊的話,就買Arduino Uno這塊)、買一條USB傳輸線(一頭是A型插頭,一頭是B型插頭)連接板子與電腦、下載軟體開發環境,就可以動手玩囉。
板子到手後,可以看看我寫的Arduino Uno開箱文與安裝設定,安裝驅動程式以及第一支sketch。
參考資料:
- Inside投稿,作者Pofeng Lee:五項可能改變世界的開放源碼硬體計畫,原文作者Andrew Back,Five open source hardware projects that could change the world。
- 市面上已經有很多Arduino的書籍,但多為英文。
- Arduino官方網站。有部落格發佈最新消息、維基、入門手冊、各種資料、等等。
- Arduino.TW樂園,很早就開始使用Arduino,上頭有很多介紹文章、程式語法、作品成果、等等。
- Cooper Maa,一系列的Arduino教學文章。
- Cooper Maa的Arduino 簡介影片,到 Taipei GTUG 跟大家分享 Arduino 簡介,當天的實況錄影,非常詳細。
- Cooper Maa的Arduino Introduction 簡報,投影片。
- Freedino,關於Arduino與各種相容板的知識。
- 吳冠穎小毛Arduino創作暨經驗分享,小毛是電子寵物Gamma羊的創作者喔,部落格在此。
- ladyada的AVR Tutorial。
參考書籍(中文):
- 超圖解Arduino互動設計入門,旗標。
- Prototyping Lab「邊做邊學」,Arduino 的運用實例,馥林文化。
- 最簡單的互動設計 Arduino一試就上手,第二版,碁峰。
- Arduino 錦囊妙計, 2/e (Arduino Cookbook, 2/e), 歐萊禮。
- Arduino 快速上手指南 (Arduino: A Quick Start Guide),馥林文化。
- 踏進互動科技世界-使用 Arduino (Getting Started with Arduino),旗標。
自己組裝Arduino相容板:
Arduino官方網站的Building an Arduino on a Breadboard。
Dale Wheat寫的How to Build an Arduino-compatible Physical Computing Platform on a Solderless Breadboard。
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