技術(shù)的核心和靈魂就在于工程開發(fā)。無論多么先進(jìn)或攸關(guān)科學(xué)，只有透過對人們有益的解決方案才能顯現(xiàn)出來。我喜歡用“樹在林中倒下”(tree falls)的比喻來看這件事情，因?yàn)闃涞瓜聲r(shí)，幾乎震聾了森林中的每一只動物，但如果沒有人聽見，也就不會有人知道或在乎它。同樣地，如果一項(xiàng)技術(shù)無法用于打造出解決方案，它就稱不上是一項(xiàng)工程技術(shù)。

這就是為什么在此提到Arduino及其重要性的原因。這款小型的開放源碼(open source)設(shè)備創(chuàng)造了一個新的市場空間，同時(shí)賦予其他的現(xiàn)有和新興設(shè)備更強(qiáng)大的能力。Arduino Project的名稱源于意大利Ivrea的一家酒吧(工程開發(fā)通常和飲酒脫離不了關(guān)系——不然，還有哪里能找到免費(fèi)餐巾紙？)，最初是由Ivrea互動設(shè)計(jì)學(xué)院(Interaction Design Institute Ivrea)的一群學(xué)生開始，他們的初衷在于打造一款簡單的計(jì)算機(jī)，讓無論是不是工程社群的產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員都能用于自動化其設(shè)計(jì)項(xiàng)目。

正是這種對于工程社群“內(nèi)外兼顧”的開放精神徹底改變了產(chǎn)業(yè)。在Arduino之前，找不到低成本、相對簡單的方法來嵌入電子產(chǎn)品。如果你需要一款感測監(jiān)測器，你必須從頭開始設(shè)計(jì)。業(yè)余愛好者可以在一般電子愛好區(qū)購買完成的子系統(tǒng)，但是如果想要自行打造或突發(fā)奇想地進(jìn)行創(chuàng)新，并沒有任何立即可用的通用解決方案。

自從2003年發(fā)布以來(順便說一下，今年是第15周年了)，Arduino也激勵了多家仿效者和競爭對手，并進(jìn)一步突顯其于所創(chuàng)造的新市場之領(lǐng)導(dǎo)地位。當(dāng)然，它其中的一些技術(shù)還有待改進(jìn)，但其開放源碼的本質(zhì)意味著設(shè)計(jì)社群的熱衷成員(包括制造商和專業(yè)工程師)總能帶來新的發(fā)展。

為了紀(jì)念‘Arduino Day’，電子工程師Cabe Atwell在e絡(luò)盟(element14)互動社群貼文表示，現(xiàn)在最適合為這款最受歡迎的開發(fā)板制作一個帶有15支蠟燭的“蛋糕”了。每一根閃爍的蠟燭都可以像吹熄普通蠟燭一樣。制作這樣的項(xiàng)目并不難，只需幾個小時(shí)即可完成。

為慶祝Arduino Day 15周年打造的蛋糕

Arduino能增強(qiáng)設(shè)計(jì)的另一個例子來自澳洲西澳大學(xué)(University of Western Australia)的學(xué)生團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)成員Jess Armstrong、Ray Barker和Geoffrey Channon稱其計(jì)劃為Spysea，可部署于海軍艦艇上，實(shí)時(shí)監(jiān)控來自攝影機(jī)饋送和其他傳感器輸入。Spysea采用19mm PVC管線連接至攝影機(jī)和導(dǎo)航傳感器相結(jié)合，使用Arduino作為無人機(jī)的主控制器，并連接至指南針、距離傳感器、攝影機(jī)以及馬達(dá)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

Spysea以Arduino作為無人機(jī)的主控制器，為海軍艦艇提供實(shí)時(shí)監(jiān)控功能

由于Arduino是一個開源的解決方案集，所以有很多的Arduino類型以及可進(jìn)一步增強(qiáng)其功能的周邊設(shè)備系統(tǒng)。從完全業(yè)余的組織到最尖端的電子開發(fā)人員，都能找到一款適合的Arduino。

你可以花不到20美元買到許多的計(jì)算機(jī)。Arduino Uno微控制器(MCU)板以ATmega328為基礎(chǔ)，支持14個數(shù)字I/O接腳——其中6個可用于作為脈沖寬度調(diào)變(PWM)輸出，6個用于模擬輸入，以及16MHz陶瓷諧振器、USB和ICSP接頭。Uno與舊設(shè)計(jì)不同之處在于它未使用FTDI USB至串行驅(qū)動器芯片。相反地，它支持編程為USB至串行轉(zhuǎn)換器的ATmega16U2，并配備16MHz頻率速度和32kB閃存。該開發(fā)板可提供DIP或SMT版本。

Arduino Uno

英飛凌科技(Infineon Technologies)提供的直流(DC)馬達(dá)控制擴(kuò)展板，是Arduino擁有各種可用周邊設(shè)備資源的另一個例子。該擴(kuò)展板是兼容于Arduino的大電流馬達(dá)控制板系列之一，能夠驅(qū)動兩個單向半橋配置或一個雙向H橋配置的DC馬達(dá)。整合的驅(qū)動器IC透過邏輯電平輸入連接到MCU，并支持透過電流檢測進(jìn)行診斷、轉(zhuǎn)換速率調(diào)整、停滯時(shí)間產(chǎn)生以及對于過溫、欠壓、過電流和短路的保護(hù)。

英飛凌DC馬達(dá)控制擴(kuò)展板

除了已經(jīng)累積一長串的Arduino插件清單外，Adafruit將其PN532分線板變成了支持13.56-MHz RFID或NFC應(yīng)用的兩用擴(kuò)展板。PN532芯片組可以讀取和寫入卷標(biāo)和卡片、與手機(jī)進(jìn)行通訊以進(jìn)行支付處理等功能，而且還可以像近場通訊(NFC)卷標(biāo)一樣運(yùn)作。

Adafruit擴(kuò)展板主要透過13.56MHz技術(shù)支持大約10公分的通訊范圍，并使用I2C(默認(rèn))或SPI通訊協(xié)議。其中包含中斷功能，因此您不必坐在那里“輪詢”芯片，詢問是否找到了目標(biāo)卷標(biāo)，因?yàn)楫?dāng)卡片、電話或其他兼容設(shè)備位于范圍內(nèi)時(shí)，將會拉低接腳。

基于短距離通訊技術(shù)的NFC/RFID擴(kuò)展板

DFRobot Wi-Fi擴(kuò)展板支持AP + STA雙重模式，并可使用手機(jī)或平板電腦連接到路由器網(wǎng)絡(luò)以進(jìn)行登錄。采用動態(tài)電源管理可實(shí)現(xiàn)小于80μA的待機(jī)功耗，平均功耗約8mA，峰值功耗為200毫安(mA)。

DFRobot Wi-Fi擴(kuò)展板

它可支持從UART (TTL)到IEEE 802.11b/g/n無線通信，以實(shí)現(xiàn)更高的傳輸速度、更廣泛的覆蓋范圍、更強(qiáng)大的兼容性，以及較先前版本更高的可靠度，任何內(nèi)建UART的設(shè)備均可輕松設(shè)置無線網(wǎng)絡(luò)，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理與控制。

在接口方面，顯示器對于良好的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。盡管Arduino是主流平臺，但這并不表示你一定得在數(shù)量有限的解決方案中進(jìn)行選擇。賽普拉斯半導(dǎo)體(Cypress Semiconductor)的CY8CKIT-028-EPD E-ink擴(kuò)展板整合了超低功耗的E-ink顯示器、傳感器和麥克風(fēng)，為Arduino提供下一代的電子紙功能，

其特點(diǎn)包括一個2.7吋的E-ink顯示器；動作傳感器、溫度傳感器和PDM麥克風(fēng)。E-ink Display擴(kuò)展板采用Arduino Uno接腳布局，使該擴(kuò)展板能與Cypress基于PSoC 4和PSoC 6 MCU的Pioneer Kits套件搭配使用。

當(dāng)然，在用戶接口(UI)的另一面是輸入，包括像TinySine Electronics這樣的公司可提供諸如MPR121 IC觸控墊擴(kuò)展板等解決方案。

盡管目前只是第15周年，Arduino及其追隨者已經(jīng)把我們帶到了發(fā)展深遠(yuǎn)之處。下一代Arduino將會如何發(fā)展？還將催生出哪些有趣的自造者設(shè)計(jì)？設(shè)計(jì)人員將如何把它應(yīng)用在我們創(chuàng)造的下一代技術(shù)中？觀察Arduino的后續(xù)發(fā)展將會是一件有趣的事情。