隨著“自己動手”(DIY)硬件和軟件項目的興起,全球各地的愛好者們正在制作各種實用的日常輔助設備,如車庫門遙控器或溫度傳感器,以及具有變革性的產品,如無人機、機器人或定制游戲機。這些創造的核心是來自不同供應商的特定硬件組件,這些組件正是為這一目的而設計的。除了體積小巧外,它們通常還以令人難以置信的實惠價格著稱,價格通常在個位數到兩位數的美元范圍內。在這些微型科技產品中,英國的單板計算機樹莓派和意大利的微控制器 Arduino 無疑在認知度上領先。盡管它們從根本上服務于不同的細分市場,但人們常常將它們視為相互競爭的解決方案。
樹莓派與 Arduino:DIY 組件的不同方法
當第一代Raspberry Pi在2012年初上市時,Arduino主板的首次亮相已經是7年前的事了。意大利物理計算平臺,以皮埃蒙特的一個酒吧命名(這個項目的一些創始人經常去的地方),在愛好者中被認為是標志性的。標準的Arduino設置混合了開源軟件和硬件組件,使用戶能夠操縱獨立的交互式對象,并與計算機應用程序無縫連接。典型的I/O板(輸入/輸出)標配Atmel微控制器,通常來自Atmel-AVR系列,如ATmega328,并配有集成開發環境。這個設置是用Java編寫的,提供了代碼編輯器和各種庫來簡化C和C++編程。
Arduino | 樹莓派 | |
發布時間 | 2005 | 2012 |
官網 | arduino.cc | raspberrypi.com |
類型 | 微控制器 | 單板計算機 |
架構 | AVR, ARM | ARM |
電源 | USB、外部電源 | USB、外部電源 |
USB 接口 | 有 | 有 |
HDMI 連接 | 無 | 有 |
軟件 | 基于 Java 的集成開發環境 | 可選(如 Raspbian 等特殊操作系統) |
雖然樹莓派的名字并非源自酒吧,但其發音與“樹莓派”(raspberry pie)相似,暗示了一種烹飪偏好。采用樹莓作為官方標志,與早期計算機制造商(如 橘子計算機系統公司、杏計算機公司或蘋果公司)的命名傳統相一致,這些公司顯然對水果名稱情有獨鐘。“Pi”代表“Python 解釋器”,指的是樹莓派最初打算為設備提供內置的 Python 編程語言解釋器。與 Arduino 不同,樹莓派型號不僅擁有更強大的處理器,還具備內存和視頻輸出能力。這款英國微型計算機可以獨立運行,只需安裝樹莓派操作系統即可運行應用程序。
Arduino 與樹莓派的對比
Arduino 與樹莓派之間最顯著的區別在于,前者是只能執行編譯后的 C 代碼的微控制器,而后者則可選地作為獨立系統運行。然而,對于各種 DIY 項目而言,樹莓派并不總是更好的選擇,這從它們的優缺點、應用場景以及各自的社區中可見一斑。
Arduino 的優缺點
Arduino 開發板主要在兩個方面表現出色:首先,它們提供了預裝的處理能力,包括外設(輸入/輸出和接口),即使對于電子知識有限的人來說也頗具吸引力。其次,在“Arduino 與樹莓派”的辯論中,這些意大利制造的平臺的一個關鍵優勢在于其專門構建的開發環境,該環境配備了包含現成庫的編程接口,簡化了編碼過程。此外,由于 IDE 是用 Java 編寫的,因此它是跨平臺的,在 Windows、Linux 和 macOS 上具有一致的界面。這使得 Arduino 組件在學校、大學和其他機構等教育環境中特別受歡迎。
提示:除了簡化的 C 代碼外,Arduino 愛好者還可以編寫傳統代碼或使用替代開發環境。因此,這些開發板為專家提供了一種經濟高效且省時的替代方案。
然而,Arduino 開發板的簡單性并不總是優勢。雖然集成開發環境為硬件驅動提供了強有力的支持,但初出茅廬的程序員可能會發現通過這種方式難以掌握傳統代碼編寫知識。本質上,僅依賴現成庫可能會帶來規避獨立編程的風險,從而可能縮小可能的操作范圍。Arduino 的另一個局限性在于,有時需要通過額外的接口和輸入/輸出功能來擴展微控制器板的默認設置。盡管標準化硬件允許通過 Shields 進行輕松升級,但當加入以太網、LED 和其他模塊等附加組件時,項目成本可能會上升。
優點 | 缺點 |
現成的硬件/軟件配置 | 電子和編程知識的學習門檻低(使用 IDE 時) |
擁有包含各種庫的自有開發環境(跨平臺) | 通過 Shields 升級可能成本高昂 |
樹莓派的優缺點
樹莓派的標志性特點在于提供了即用型硬件配置,使用戶無需為 DIY 項目拼湊技術基礎。與 Arduino 開發板相比,樹莓派包含了所有必要的組件,允許這款迷你計算機獨立運行。此外,大多數型號都配備了標準的網絡功能(以太網、WLAN 或兩者兼有)——只有 Pi 1 的 A 和 A++ 版本以及精簡版的 Pi Zero 缺乏這些接口。由于這些特點,樹莓派既可以作為編程平臺,也可以作為應用程序的樞紐,從私有云和 Web 服務器到樹莓派上的 VPN 服務器,應用范圍廣泛。
注意:
從一開始,樹莓派基金會(這款迷你計算機背后的組織)就設想為那些最不懂得技術的人提供硬件和編碼。雖然這種愿望在很大程度上反映在計劃中,但特別是設置過程會考驗一個人的耐心。它不僅需要選擇和下載操作系統,還需要將它轉移到合適的SD卡上。隨后的軟件安裝和配置可能不像一些樹莓派愛好者預期的那樣對初學者友好。
提示:許多供應商提供預裝了可啟動樹莓派操作系統(通常是 Raspbian)的 SD 卡(需付費)。
另一個缺點是:基礎價格因型號和供應商而異,介于在5美元到40美元之間。然而,要讓Raspberry運行起來,電源和HDMI電纜等各種付費附件是必不可少的。
優點 | 缺點 |
默認具備 HDMI 和網絡功能(某些型號除外) | 軟件不包含在套裝中,需要用戶自行下載和設置 |
適用于簡單和復雜的任務 | 獨立運行需要許多額外的部件,并產生成本 |
社區對比:Arduino 與樹莓派
計劃并使用樹莓派和 Arduino 等硬件開發項目的人們往往樂于與其他愛好者分享他們的成果。YouTube 或 Vimeo 等視頻平臺以及 hackster.io 等 DIY 網站展示了數千個由用戶為其他用戶提供的教程和指南。在這方面,Arduino 和樹莓派都有很好的代表性。一個是微控制器,另一個是迷你計算機,它們都積累了龐大的社區。因此,人們不僅可以輕松找到關于已實現作品的信息,還可以獲得關于自己項目問題的幫助。
提示:之前提到的 Arduino-Shields 擴展了電子板的技術基礎,主要由 Arduino 社區的成員開發。
與 Arduino 項目相關的主要網站包括:
Reddit:Reddit 上有一個專門的 Arduino 頻道,允許用戶分享項目想法、發布成果的圖片或視頻,或提出關于微控制器板的問題。
官方 Arduino 論壇:擁有超過 100 萬注冊會員,在幾乎同樣多的線程中討論各種 Arduino 型號、用例和技術問題。
Arduino Playground:一個全面的 Wiki,任何感興趣的用戶都可以在其中發布代碼片段、教程、提示和建議,展示項目,或只是瀏覽。
對于那些想要與其他樹莓派愛好者建立聯系的人來說,以下網站提供了理想的平臺:
raspberrypi.com:不僅是任何想要購買這款迷你計算機的人的首選網站,“HELP”部分還為訪問者提供了大量指南(涵蓋軟件和硬件)以及詳細的在線文檔。此外,該網站的論壇擁有超過 20 萬注冊會員,討論著廣泛的樹莓派主題。
RPi Hub:位于 eLinux.org 上,RPi Hub 為初學者和高級用戶提供了大量信息,從購買、設置和啟動指南,到軟件和硬件方面的提示和建議。閱讀推薦和主要社區網站的鏈接完善了這個全面的平臺。
element14:最成功的電子項目社區網站之一。在其樹莓派部分,成員討論當前話題,并對補充硬件和軟件進行評論。向新手展示推薦和受歡迎的帖子列表,使他們能夠快速了解值得探索的主題。此外,內部博客經常發布與樹莓派相關的主題。
Arduino 與樹莓派:應用場景對比
Arduino 和樹莓派之間的一個主要相似之處在于它們都是即插即用的,無需構建和測試電子電路或焊接電路板。這種便利性是它們在學校、大學和私人領域 DIY 項目中如此受歡迎的重要原因:它們為初學者提供了快速獲得初步成果的途徑,并為高級用戶提供了全面的硬件框架。
它們在實際應用中的差異主要源于樹莓派和 Arduino 之間的根本區別:Arduino 開發板作為微控制器,可以幾乎無延遲地執行預定義的應用程序。它們配備了開發環境,其中包含大量現成的庫,節省了大量的編程工作。另一方面,作為帶有操作系統的迷你計算機,樹莓派可以執行更復雜的任務,如并行或串行運行多個應用程序。此外,它還標配了各種接口和端口(HDMI、WiFi、LAN),而 Arduino 開發板則需要附加 Shields 來提供這些功能。簡而言之,Arduino 特別適合需要重復執行簡單任務的項目。例如,如果你只是想測量室外溫度并在屏幕上顯示,那么微控制器是完美的選擇。但如果你不僅想測量室外溫度,還想查看天氣預報,并根據預定義條件(如高溫和低降雨概率)激活花園噴水系統,那么樹莓派將是更好的選擇。
不必總是在樹莓派和 Arduino 之間做出選擇
Arduino 開發板和樹莓派計算機各有優缺點。在較小的項目中,首先考慮需要哪些組件,然后選擇其中一個基礎元素是有意義的。如果預算允許,并且計劃的項目超出了簡單的遙控器范圍,那么完全可以使用 Arduino 和樹莓派型號的組合。例如,可以先使用 Arduino 執行特定應用程序,然后在樹莓派上進行計算。相反,Arduino 微控制器的任務可能是觸發樹莓派上的復雜進程。
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請教利用樹莓派制作六足機器人的問題
請問Arduino和樹莓派Raspberry Pi有什么差別?
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